《Renewable Energy》：Central Asia Photovoltaic Potential: Dust Impacts and Suitability Optimization
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中亚地区沙尘对光伏发电潜力影响研究（1980-2024），结合再分析数据与CMIP6多模型评估南-北梯度差异、季节变化及未来趋势，揭示温度、潜在蒸散与干旱度非线性机制，提出东南部塔里木盆地仍为优选部署区。
应甘|张哲|李志毅|罗志恒
新疆大学地理与遥感科学学院，乌鲁木齐，830046，中国
摘要
在干旱和半干旱地区，尘埃气溶胶对光伏（PV）发电构成了重大的环境挑战，准确量化这些影响对于优化光伏资源分配至关重要。本研究通过结合再分析数据集和CMIP6多模型集合，开发了一个综合框架，将历史条件与未来预测联系起来，以评估1980年至2024年间尘埃对中亚地区月度光伏潜力、空间适宜性和长期趋势的影响。结果显示，理想的光伏潜力存在明显的南北梯度，南部地区的月度最大值超过45千瓦时/平方米（kWh m-2 month-1），并且具有强烈的季节性变化（夏季：35.41千瓦时/平方米；冬季：13.38千瓦时/平方米）。尘埃沉积会持续降低光伏输出，在塔里木盆地南部，冬季的衰减幅度达到14.48%，夏季为3.20%。机制分析揭示了温度、潜在蒸散量和干旱度的非线性影响；LightGBM模型认为温度和蒸散量是主要驱动因素，而Geodetector模型则强调了冬季的热水文相互作用。空间适宜性评估表明，乌兹别克斯坦、土库曼斯坦和新疆大部分地区的光伏潜力较高（得分>0.5），尽管尘埃使新疆西北部和南部的适宜性降至0.2–0.3。塔里木盆地东南部仍然是一个有利的部署区域。未来预测显示，SSP1-2.6情景下的光伏潜力最高（近期：37.89千瓦时/平方米；长期：38.48千瓦时/平方米），而SSP3-7.0情景下的光伏潜力最低（36.89千瓦时/平方米），这主要是由于气候变暖和风力减弱所致。虽然研究结果阐明了尘埃引起的衰减效应和空间异质性，但分析依赖于卫星数据，需要进一步的地面验证来评估其在更精细空间尺度上的适用性。
部分内容摘录
引言
人类活动导致的化石燃料燃烧产生的碳排放被广泛认为是全球变暖的主要驱动因素，能源行业占总排放量的近75% [1]。2022年，全球与能源相关的二氧化碳（CO2）排放量达到了创纪录的368亿吨 [2]，这凸显了转型能源系统的迫切需求。在可再生能源中，太阳能因其清洁性、广泛的可用性和成本迅速下降而脱颖而出，成为
ERA5气象数据集
本研究使用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）哥白尼气候变化服务（C3S）提供的ERA5月度再分析数据集作为光伏发电潜力评估和环境因素分析的核心数据源（水平分辨率：0.25° × 0.25°）[22]。ERA5数据集覆盖了1950年至今的时期，通过整合全球地面站、卫星和探空观测数据，显著提高了数据精度
理想的光伏发电潜力
为了研究中亚地区光伏（PV）发电潜力的时空模式和趋势，计算了每个季节的多年月平均值及年际Sen斜率趋势。如图2所示，该地区具有显著的光伏潜力，表现出明显的南北梯度——南部地区潜力较高，北部地区潜力较低。高潜力区域主要集中在中国新疆中南部
讨论
本研究通过整合再分析数据和CMIP6多模型集合，系统评估了沙尘暴对中亚地区光伏发电潜力的影响。结果揭示了明显的非线性驱动机制、光伏适宜性的稳健空间模式及其从2021年到2100年的预测演变。在中亚地区，无论在何种情景下，光伏潜力始终较高。在沙尘活动强烈的区域（如塔里木盆地西北部），光伏
结论
尘埃气溶胶对干旱地区的光伏发电潜力构成了重大环境限制。本研究利用多源数据融合和多模型集合（MME）框架，系统量化了1980年至2024年间尘埃对中亚地区光伏潜力的影响。全面的机制分析揭示了尘埃驱动的光伏退化的非线性关键性和季节敏感性。通过将尘埃风险纳入更广泛的考虑范围
作者贡献声明
李志毅：撰写——审稿与编辑、软件开发、资源整理。罗志恒：软件开发。应甘：撰写——初稿撰写、验证、软件开发、资源整理、方法论设计、调查、数据分析、概念化。张哲：撰写——审稿与编辑、资源协调、资金筹集
数据获取
如需数据，可向作者索取。本研究支持的数据可从通讯作者[Z.Z.]处获得。
资助
本项目得到了中国新疆维吾尔自治区重点实验室（项目编号2023D04066）、国家自然科学基金（项目编号42061066）以及新疆大学优秀研究生创新计划（项目编号XJDX2025YJS065）的资助。利益冲突声明
? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：张哲报告获得了国家自然科学基金的财政支持；张哲还获得了新疆维吾尔自治区重点实验室的财政支持。如果还有其他作者，他们声明自己没有已知的财务利益或可能影响研究结果的个人关系。
