光伏发电对厄尔尼诺—南方涛动的响应

阳光为何不像看起来那样稳定

太阳能电池板正在全球快速铺开，承诺提供更清洁的电力并降低碳排放。但阳光本身并非有保障。本研究考察了一种太平洋强大自然气候节律——厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）——如何在数月甚至更长时间内使主要太阳能区域的天空变暗或变亮。随着社会日益依赖太阳能，理解这些日照波动对于确保供电和减少排放变得至关重要。

影响我们天气的全球气候脉动

每隔几年，热带太平洋在被称为厄尔尼诺和拉尼娜的较暖和较冷相位之间转换。这些转换重排了风、云和降雨格局，改变的不仅是气温和风暴，还包括到达地面的日照量。作者将四十多年详细的大气和海洋数据结合起来，追踪这些事件如何改变太阳能关键因素：入射日照、气温和风速。随后他们把这些变化转化为典型光伏组件在现实环境中能发挥的工作量，一种他们称为光伏潜力的量度。

厄尔尼诺何处夺走或带来阳光

分析显示了厄尔尼诺和拉尼娜对太阳能资源的清晰全球指纹。在厄尔尼诺期间，中东太平洋变暖会扰乱正常的大气环流，常常在加利福尼亚、阿塔卡马沙漠南部和智利中部、南美查科盆地、中东以及中国东部等地区增加云量。更多云层意味着地表日照减少，研究发现这些地区的光伏潜力在整个季节甚至一年内可能下降几个百分点。相反，厄尔尼诺期间亚马逊盆地部分地区、非洲南部、澳大利亚东部和东南亚等地常常变得更晴朗，尽管空气更热略微降低了组件效率，但这些地区仍能获得更多的光伏潜力。

超级厄尔尼诺事件与太阳能干旱

最强烈的厄尔尼诺事件，被称为超级厄尔尼诺，虽罕见但破坏性尤甚。自1980年代初以来仅发生过三次，但在数据中留下了强烈印记。研究发现，在这些事件期间，东中国和查科盆地等对太阳能敏感的热点地区，年际光伏潜力可下降约10%，而在加利福尼亚、智利中部和阿塔卡马沙漠南部则下降几个百分点。作者将这些长期减弱表述为“太阳能能源干旱”：在这些时期内可用于发电的日照显著低于该时段的典型水平。在许多受影响地区，太阳能电场已密集且快速增长，因此相同程度的气候影响未来将转化为更大幅度的实际发电量波动。

从缺失的阳光到额外的碳排放

为了把握现实世界的后果，研究人员展望了一个太阳能更广泛部署且电网碳强度更低的未来。他们利用对东中国、加利福尼亚、智利和阿根廷等地区到2030年代可能产生的太阳能发电量的预测，以及电力部门碳强度预期下降的估计，推算未来一次超级厄尔尼诺如何在能源系统中产生连锁反应。模拟表明，单次此类事件可在这些关键区域使年发电量下降数个百分点。由于备用电力仍将部分依赖化石燃料，太阳能短缺会短期内使全球二氧化碳排放增加数千万吨，其中东中国贡献最大。

为颠簸的太阳能未来做规划

研究结论认为，像厄尔尼诺和拉尼娜这样的自然气候摆动将越来越多地影响以太阳能为主的电网的可靠性和减排效果。随着本世纪超级厄尔尼诺预计变得更频繁，规划者不能假定年复一年阳光会保持稳定。相反，作者主张应在能源系统设计中考虑这些长期波动——通过在更广区域分布太阳能装置、投资储能、使低碳备用电源多样化，以及利用气候预报提前预测何时可能出现“太阳能干旱”。对于一个越来越依赖太阳的世界，信息很明确：建设有韧性的清洁能源未来意味着学会与不安的大洋节律共存。

引用: Feron, S., Cordero, R.R., Damiani, A. et al. Photovoltaic power response to El Niño–Southern Oscillation. Commun Earth Environ 7, 325 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03343-z

关键词: 太阳能, 厄尔尼诺, 气候变率, 能源安全, 碳排放