iScience：中国中东部光伏潜力提升！清洁空气行动带来意外红利 | Cell Press对话科学家

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2026-08-29 11:03发布于北京CellPress细胞科学官方账号

问AI · 周志高跨学科背景如何催生此项新发现？

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治霾也能“发电”？近年来，中国中东部地区在“清洁空气行动”推动下空气质量显著改善，而这竟意外地为太阳能光伏产业送上了一份巨大的“阳光红利”。近日，周志高等学者基于CERESSYN1degEd4.1卫星数据产品，系统量化了2013年以来清洁空气行动对中国中东部光伏潜力的影响。研究发现，气溶胶辐射效应（ARE）的显著下降是地表太阳辐射（SSR）增加的主要驱动力，从而大幅提升了区域光伏理论发电量。相关结果以“Enhancement of solar photovoltaic potentials in central and eastern China due to “Clean Air Actions””为题，发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience上。

研究背景：当“能源负荷中心”遇上“雾霾之困”

中国中东部地区既是人口稠密、能源需求旺盛的经济重心，也是大气污染严重的区域。自2013年“清洁空气行动”（CAA）实施以来，该区域空气质量持续改善，大气气溶胶浓度显著下降。

气溶胶会通过吸收和散射作用削弱到达地表的太阳辐射（SSR），直接制约光伏组件的发电效率。那么，清洁空气行动到底为中东部光伏潜力释放了多少“阳光红利”？

数据与方法：用卫星产品算清这笔账

研究团队利用CERES_SYN1degEd4.1卫星数据产品，对2014–2019年间中国中东部地区光伏潜力的年际变化进行了系统归因分析，重点考察气溶胶辐射效应（ARE）与云辐射效应（CRE）的相对贡献。

核心发现：五年间光伏潜力持续攀升

研究结果揭示了一个令人振奋的趋势——以2014年为基准，中国中东部地区的单位千瓦峰值（kWh/kWp）年光伏潜力在随后五年中分别增加了：

图1. 2015-2019年中东部光伏潜力增量示意图（与2014年基准的对比）

关键归因：研究发现，气溶胶辐射效应（ARE）的下降是地表太阳辐射（SSR）增加的主要影响因素，而云辐射效应（CRE）的变化并不显著。这意味着——治霾政策直接“撬动”了光伏资源的释放。

政策启示：环境效益与能源效益的双赢

这项研究的意义：

量化协同效益：首次系统证明了“清洁空气行动”不仅能护佑公众健康，还能显著提升中东部光伏理论潜力，2019年单位装机增量已达70 kWh/kWp。
缓解空间错配：中东部地区能源需求巨大但传统能源供给受限，光伏潜力的释放有助于缓解能源供需的空间错配，为“双碳”目标的实现提供有力支撑。
政策协同路径：研究为“大气污染防治”与“可再生能源发展”两大国家战略的协同推进提供了科学依据——治霾即是增发。

因此，未来在光伏电站选址与规划中，应将大气气溶胶的长期变化趋势纳入考量。

图2 清洁空气行动的多维度协同效应与可再生能源自我强化效应

讨论与展望

作者在文中指出，本研究基于卫星遥感数据产品对区域光伏潜力进行了宏观评估。未来的工作可以进一步结合地面观测网络，深入分析不同类型气溶胶（如硫酸盐、黑碳、有机气溶胶）对光伏潜力的差异化影响，并为“十五五”及中长期清洁空气政策的制定提供精细化决策支持。

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请论文作者周志高讲师进行了专访，为大家进一步详细解读。

CellPress：

这项研究发现清洁空气行动显著提升了中东部光伏潜力，请问从大气气溶胶与光伏相互作用的物理机制来看，主要体现在哪些方面？

周志高：

气溶胶对光伏的影响主要通过“辐射效应”实现——气溶胶粒子在空气中吸收和散射太阳辐射，导致到达光伏组件表面的有效辐射减弱。清洁空气行动实施以来，中东部地区气溶胶浓度持续下降，气溶胶辐射效应（ARE）相应降低，使得地表太阳辐射（SSR）显著增加。我们的研究明确显示，ARE的下降是SSR增加的主要驱动因素，而云的影响相对较小。这正是“治霾”能够转化为“增发”的物理基础。

CellPress：

研究发现2017–2019年光伏潜力增量稳定在约70 kWh/kWp的高位，这是否意味着未来还有进一步的提升空间？

周志高：

2017年后增量趋稳，反映出中东部地区气溶胶浓度在经过前期快速下降后逐渐接近阶段性低位。但这并不意味着潜力提升的终结——一方面，随着清洁空气行动的深入推进，气溶胶浓度仍有进一步下降空间；另一方面，本研究聚焦中东部，中国其他地区（如华南、东北）的气溶胶削减同样可能带来可观的光伏增益。此外，未来在光伏电站规划中主动将气溶胶变化趋势纳入评估，将帮助投资者锁定“阳光红利”最大的区位。

CellPress：

这项研究为政策制定者提供了哪些启示？

周志高：

我们想强调的是，大气污染防治与可再生能源发展并非相互独立的两件事，而是存在显著的协同效应。政策制定者在评估清洁空气行动的效益时，除了传统的健康与气候收益，还应将“光伏潜力提升”这一能源收益纳入成本效益分析框架。这不仅能强化治霾政策的经济合理性，也为“双碳”目标下中东部能源结构转型提供了意外的助力。未来，跨部门、跨领域的政策协同将是最大化这一“绿色红利”的关键。

CellPress：

请基于您的研究经历，给年轻科研工作者在研究方向选择和开展方面提些建议。

周志高：

科研选题要紧扣国家重大需求与学科前沿的交叉点，做“有意义的研究”。在开展工作时，要注重多学科交叉融合——本研究正是大气科学、遥感科学与新能源技术的交叉产物。同时，要善用长时序、高质量的观测与再分析数据，从数据中挖掘科学问题，并以严谨的归因方法给出令人信服的答案。大胆假设、小心求证，做出有影响的工作。

作者信息

周志高

讲师

周志高，论文第一作者，湖北经济学院讲师，2021年获武汉大学博士学位，研究方向为气候变化与气候资源评估。近年来主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金生态环境联合基金项目、中国博士后科学基金面上项目(第75批)、湖北省教育厅科学研究计划项目等多项科研课题，作为主要成员参与国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目多项。发表科研论文20余篇，成果可见于《中国环境科学》《长江流域资源与环境》和Science of the Total Environment, Renewable Energy, International Journal of Climatology, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Atmospheric Environment等国内外期刊。获2019年、2021年武汉大学学术创新奖和2018年研究生国家奖学金等荣誉，2024年入选湖北经济学院“腾龙学者”计划。