中國太陽能資源概況

　　申彥波

　　從太陽以電磁波的形式投射到地球的輻射能稱為太陽能。從廣義上而言，地球上絕大部分能量都來自于太陽，如傳統(tǒng)化石能源、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。而從狹義上而言，太陽能資源則特指可轉(zhuǎn)化成熱能、電能、化學(xué)能等以供人類利用的太陽能。太陽能資源屬于可再生能源，它可以在自然界不斷生成并有規(guī)律地得到補充。同時，作為氣候要素的重要組成部分，太陽能資源也屬于氣候資源，為人類的生產(chǎn)和生活提供能量。
　　太陽能資源的主要優(yōu)點包括：（1） 總量巨大， 到達(dá)地球大氣層上界的太陽輻射功率為1.73×1011MW，約為1970年全世界消耗功率的3萬倍左右；（2）取之不盡、用之不竭，根據(jù)目前太陽產(chǎn)生核能的速率估算，其產(chǎn)生的能量足夠維持上百億年，而地球的壽命約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的；（3）清潔無污染，相比于傳統(tǒng)化石能源，太陽能資源的利用不產(chǎn)生任何污染物和溫室氣體的排放；（4）不受資源分布地域的限制，太陽光普照大地，無論陸地或海洋，還是高山或島嶼，處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無需開采和運輸。
　　太陽能資源的主要缺點表現(xiàn)在兩個方面：（1）能量分散，密度較低，我國中緯度地區(qū)到達(dá)地表面的年平均總輻射輻照度僅為200W/m2左右，因此，在利用太陽能時，要想得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價和成本都較高；（2）能量不穩(wěn)定，由于晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及云、氣溶膠、大氣成分等氣象因素的影響，到達(dá)某一地面的太陽能資源既是間斷的又是極不穩(wěn)定的，存在著較大的年際變化、年變化和日變化，這些變化既有規(guī)律性，又有隨機性。
　　由于地球大氣層的存在，在太陽輻射到達(dá)地表的過程中會由于云、氣溶膠、水汽以及各種大氣成分（氮氣、氧氣、二氧化碳、臭氧等）的影響而被削弱，其中約31%被大氣層和地球表面反射回外部空間，約20%被大氣所吸收，剩下約49%到達(dá)地表，即人類所能利用的地球上的太陽能資源。到達(dá)地表的太陽輻射按照傳輸路徑的不同可分為散射輻射和直接輻射，其中散射輻射的學(xué)術(shù)定義表述為被空氣分子、云和空氣中的各種微粒分散成無方向性的、但不改變其單色組成的輻射，直接輻射則是指從日面及其周圍一小立體角內(nèi)發(fā)出的輻射。而在水平面從上方2π立體角范圍內(nèi)接收到的直接輻射和從資源總量而言，我國絕大部分地區(qū)都適宜于太陽能的開發(fā)利用散射輻射之和則稱之為總輻射�？傒椛�、直接輻射和散射輻射是用以表述太陽能資源的三個常用物理量。

　　從全球范圍來看，每年到達(dá)地球表面（包括陸地和海洋）的太陽輻射總能量約為2.67×1018MJ（即7.42×1017kWh），其空間分布主要與緯度有關(guān)。赤道及其以北、以南30°的廣大地區(qū)其年平均總輻射輻照度都在250 W/m2左右，其中非洲北部地區(qū)（撒哈拉沙漠）的太陽能資源最為豐富，超過300W/m2 ；北緯、南緯30°-40°的中緯度溫帶地區(qū)，其太陽能資源相對豐富，年平均總輻射輻照度一般在200W/m2左右；北緯、南緯40°以上的高緯度地區(qū)，其年平均總輻射輻照度通常在150W/m2以下。

　　中國每年到達(dá)陸地表面的太陽輻射總能量約為5.28×1016MJ（即1.47×1016kWh），但其空間分布卻比較復(fù)雜（如圖1所示），不僅與緯度有關(guān)，還在很大程度上受氣候和地形的影響，總的來說西部高于東部、高原大于平原﹑內(nèi)陸多于沿海、干燥區(qū)大于濕潤區(qū)。從具體的等級劃分來看（如表1所示），新疆東南邊緣、西藏大部、青海中西部、甘肅河西走廊西部、內(nèi)蒙古阿拉善高原及其以西地區(qū)構(gòu)成了一條占國土面積22.8%的太陽能資源“最豐富帶”，其中西藏南部和青海格爾木地區(qū)是兩個高值中心，年平均總輻射輻照度將近250W/m2 ；在這條帶的西北方向，即新疆大部分地區(qū)，以及這條帶的東部，即西藏東部、云南大部、青海東部、四川盆地以西、甘肅中東部、寧夏全部、陜西北部、山西北部、河北西北部、內(nèi)蒙古中東部至錫林浩特和赤峰一帶，是我國太陽能資源的兩個“很豐富帶”，占國土面積的44% ；我國中東部和東北的大部分地區(qū)都屬于太陽能資源的“較豐富帶”，占國土面積的29.8% ；以四川盆地為中心，四川省東部、重慶全部、貴州大部、湖南西北部等地區(qū)屬于太陽能資源的“一般帶”，年平均總輻射輻照度基本在120W/m2以下，面積僅占我國國土面積的3.3%。從資源總量而言，我國絕大部分地區(qū)都適宜于太陽能的開發(fā)利用。