根據(jù)過(guò)去一些太陽(yáng)能輻射資源分布的相關(guān)研究，基于中國(guó)氣象局及其下屬單位、NREL和NASA的研究成果，本文將對(duì)對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況進(jìn)行描述。
太陽(yáng)能是一種清潔的、環(huán)保的可再生能源。太陽(yáng)能發(fā)電成為目前備受關(guān)注的焦點(diǎn)之一。我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電正處于蓬勃發(fā)展階段，詳細(xì)了解我國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況能夠有效的指導(dǎo)宏觀(guān)決策，對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)具有重要意義。
目前，一些機(jī)構(gòu)已從事太陽(yáng)輻射觀(guān)測(cè)、數(shù)值模擬工作多年，并取得了重要成果。例如，中國(guó)氣象局及其下屬單位建立了多個(gè)太陽(yáng)輻射觀(guān)測(cè)站、氣象站，組成了太陽(yáng)能資源觀(guān)測(cè)網(wǎng)，獲取真實(shí)的觀(guān)測(cè)資料，并結(jié)合氣候統(tǒng)計(jì)和數(shù)值模擬等方法繪制我國(guó)太陽(yáng)能資源氣候分布圖。美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）研發(fā)了太陽(yáng)輻射氣候模式（Climatological Solar Radiation (CSR) Model），結(jié)合云蓋、水汽和示蹤氣體信息，并考慮氣溶膠數(shù)量，計(jì)算得到分辨率為40km×40km的月平均太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)免費(fèi)對(duì)外開(kāi)放。美國(guó)航空航天局（NASA）通過(guò)對(duì)衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的反演，免費(fèi)為用戶(hù)提供分辨率為1°×1°的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)。
根據(jù)過(guò)去一些太陽(yáng)能輻射資源分布的相關(guān)研究，基于中國(guó)氣象局及其下屬單位、NREL和NASA的研究成果，下面對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況進(jìn)行描述。
一、我國(guó)太陽(yáng)能資源分布概述
我國(guó)屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，全國(guó)總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，年輻射量在5000MJ／m2以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析，中國(guó)陸地面積每年接收的太陽(yáng)輻射總量為3.3×103～8.4×103MJ/m2，相當(dāng)于2.4×104億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的儲(chǔ)量。
根據(jù)國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能評(píng)估中心劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)太陽(yáng)能資源地區(qū)分為以下四類(lèi)：
一類(lèi)地區(qū)（資源豐富帶）：全年輻射量在6700~8370MJ/m2。相當(dāng)于230kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部等地。
二類(lèi)地區(qū)（資源較富帶）：全年輻射量在5400～6700MJ/m2，相當(dāng)于180～230kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇中北部和安徽北部等地。
三類(lèi)地區(qū)（資源一般帶）：全年輻射量在4200～5400MJ/m2。相當(dāng)于140～180kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長(zhǎng)江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽(yáng)能資源還可以。
四類(lèi)地區(qū)：全年輻射量在4200MJ/m2以下。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國(guó)太陽(yáng)能資源最少的地區(qū)。
一、二類(lèi)地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)不小于2200小時(shí)，是我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國(guó)總面積的2／3以上，具有利用太陽(yáng)能的良好資源條件。
圖1 國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心提供的中國(guó)1978~2007年平均的總輻射年總量空間分布（kWh/m2）
圖1是國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心最新的總輻射年總量空間分布模擬結(jié)果。圖2為NREL的直接輻射分布圖。國(guó)家局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心和NREL的資源分布結(jié)果顯示，兩者輻射資源分布大體趨勢(shì)十分相似，高值區(qū)位于青藏高原、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部等地。低值區(qū)主要位于四川、貴州等地。
圖2 NREL提供的部分亞洲國(guó)家直接輻射空間分布（kWh/m2/day）
二、重點(diǎn)地區(qū)太陽(yáng)能資源分布綜述
1、西藏
西藏是我國(guó)太陽(yáng)總輻射最豐富的地區(qū)。全區(qū)年總輻射多在5000~8000MJ/m2之間，呈自東向西遞增形式分布。在西藏東南邊緣地區(qū)云雨較多，年總輻射量相對(duì)較少，低于5155MJ/m2；雅魯藏布江中游地區(qū)，年總輻射量達(dá)6500~8000MJ/m2；在珠穆朗瑪峰，總輻射量高達(dá)8369.4MJ/m2。
日喀則地區(qū)屬于高原季風(fēng)溫帶半干旱氣候，輻射強(qiáng)度高，日照時(shí)間長(zhǎng)，年輻射總量為7769.2MJ/m2。
根據(jù)拉薩氣象站的輻射資料顯示（圖3），拉薩氣象站的1998~2007年十年的年平均太陽(yáng)總輻射量為7403MJ/m2。
圖3 拉薩氣象站1998~2007年太陽(yáng)總輻射量年際變化
2、青海
青海省地處中緯度地帶，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，光照時(shí)間長(zhǎng)，年總輻射量可達(dá)5800～7400MJ/m2，其中直接輻射量占總輻射量的60%以上，僅次于西藏，位居全國(guó)第二。青海省太陽(yáng)總輻射空間分布特征是西北部多，東南部少，太陽(yáng)資源特別豐富的地區(qū)位于柴達(dá)木盆地、唐古拉山南部，年太陽(yáng)總輻射量大于6800MJ/m2；太陽(yáng)資源豐富的地區(qū)位于海南(除同德)、海北、果洛州的瑪多、瑪沁、玉樹(shù)及唐古拉山北部，年太陽(yáng)總輻射量為6200～6800MJ/m2；太陽(yáng)能資源較豐富地區(qū)主要分布于青海北部的門(mén)源、東部黃南州、果洛州南部、西寧市以及海東地區(qū)，年太陽(yáng)總輻射量小于6200MJ/m2。
格爾木市地處青藏高原腹地，位于青海柴達(dá)木盆地中南部格爾木河沖積平原上，是我國(guó)光伏發(fā)電應(yīng)用的重點(diǎn)城市。柴達(dá)木盆地是我國(guó)太陽(yáng)輻射資源豐富的地區(qū)之一，年太陽(yáng)總輻射量在6618~7356.9MJ/m2之間，太陽(yáng)輻射資源的空間分布由西向東逐漸遞減，各地太陽(yáng)總輻射量普遍超過(guò)6800MJ/m2，最高達(dá)7356.9MJ/m2，年平均太陽(yáng)總輻射量為7000MJ/m2，年日照小時(shí)數(shù)超過(guò)3000h，是青海省日照小時(shí)數(shù)最長(zhǎng)和日照百分率最大的地區(qū)。圖4是格爾木氣象站1998~2007年的太陽(yáng)總輻射量年際變化，年平均太陽(yáng)能總輻射量為6855MJ/m2。
圖4 格爾木氣象站1998～2007年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
烏蘭地區(qū)位于柴達(dá)木盆地東北邊緣，多年平均太陽(yáng)總輻射6678MJ/m2，多年平均日照時(shí)數(shù)3015h。
圖5是德令哈氣象站1998~2007年的太陽(yáng)總輻射量年際變化，年平均太陽(yáng)能總輻射量為6640MJ/m2。圖6是共和氣象站1998~2007年的太陽(yáng)總輻射量年際變化，年平均太陽(yáng)能總輻射量為6589MJ/m2。
圖5 德令哈氣象站1998～2007年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
圖6 共和氣象站1998～2007年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
3、新疆
新疆位于我國(guó)西部，具有豐富的太陽(yáng)能光熱資源。新疆太陽(yáng)年總輻射量達(dá)5000～6400MJ/m2，居全國(guó)前列。新疆東南部在6000MJ/m2以上，西北部在5800MJ/m2以下。北疆地區(qū)太陽(yáng)總輻射量為5200～5600MJ/m2，其中伊犁河谷、博爾塔拉谷地、塔城盆地、額爾齊斯河谷的總輻射量約5400MJ/m2；準(zhǔn)噶爾盆地中部太陽(yáng)總輻射量在5200MJ/m2以下，是新疆平原地區(qū)太陽(yáng)總輻射量最少的地區(qū)。
哈密屬于新疆的重點(diǎn)風(fēng)能、太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)地區(qū)。太陽(yáng)能資源較豐富，開(kāi)發(fā)利用潛力大。哈密太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)站資料顯示（圖7），哈密地區(qū)年平均太陽(yáng)能輻射總量6393MJ/m2。
圖7 哈密太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)站1999～2008年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
圖8 阿克蘇氣象站2001～2010年太陽(yáng)總輻射量年際變化
4、甘肅
甘肅省具有豐富的太陽(yáng)能資源，全省年太陽(yáng)能總輻射量在4800～6400MJ/m2，年資源理論儲(chǔ)量67萬(wàn)億kWh，每年地表吸收的太陽(yáng)能約相當(dāng)于824億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，開(kāi)發(fā)利用前景廣闊。河西走廊（包括酒泉、張掖、嘉峪關(guān)）地區(qū)為甘肅省太陽(yáng)輻射豐富區(qū)，年太陽(yáng)總輻射量分別為6400MJ/m2和5800MJ/m2，中部地區(qū)（金昌、武威、民勤的全部，古浪、天祝、靖遠(yuǎn)、景泰的大部，定西、蘭州市、臨夏部分地區(qū)，環(huán)縣部分地區(qū)及甘南州瑪曲的部分地區(qū)）屬于太陽(yáng)輻射較豐富區(qū)，為5200～5800MJ/m2，南部（天水、隴南、甘南地區(qū)大部）地區(qū)相對(duì)較低，屬于太陽(yáng)能可利用區(qū)，年太陽(yáng)總輻射量?jī)H4800～5200MJ/m2
甘肅區(qū)域內(nèi)有日射觀(guān)測(cè)資料的氣象站有6個(gè)，分別是敦煌氣象站、酒泉?dú)庀笳尽⒚袂跉庀笳?、西峰氣象站、榆中氣象站以及蘭州氣象站。
圖9是酒泉?dú)庀笳?999~2008年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖，1999~2008年平均太陽(yáng)總輻射量為6125.8MJ/m2。
圖10 民勤氣象站1999～2008年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
民勤1999~2008年平均太陽(yáng)總輻射量為6204MJ/m2，從全國(guó)太陽(yáng)輻射資源分布情況來(lái)看，該地區(qū)太陽(yáng)輻射資源屬于較豐富區(qū)。
5、寧夏
寧夏是我國(guó)太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)之一，也是我國(guó)太陽(yáng)輻射的高能區(qū)之一，太陽(yáng)輻射量年均在4950~6100MJ/m2之間，具有陰雨天氣少、日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射強(qiáng)度高、大氣透明度好等優(yōu)點(diǎn)。
寧夏太陽(yáng)能分布的總特點(diǎn)是北高南低。靈武、同心地區(qū)太陽(yáng)能較高，在5864~6100MJ/m2年之間，是我國(guó)太陽(yáng)輻射的高能區(qū)之一。南部固原地區(qū)太陽(yáng)能資源相對(duì)較少，年平均太陽(yáng)輻射量在4950~5640MJ/m2之間。
寧夏區(qū)域內(nèi)有日射觀(guān)測(cè)資料的氣象站有兩個(gè)，為銀川氣象站和固原氣象站。銀川氣象站的太陽(yáng)總輻射量年際變化見(jiàn)圖11。
圖11 銀川氣象站1998～2007年太陽(yáng)總輻射量年際變化圖
6河北
河北省太陽(yáng)能資源豐富，具有較大的可開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。全省太陽(yáng)能年總輻射在1450-1700 kWh/㎡，基本都屬于太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)。太陽(yáng)能資源呈由南向北、由東向西遞增趨勢(shì)，其中以張家口地區(qū)的尚義縣、康?？h區(qū)域太陽(yáng)能資源最為豐富。根據(jù)淶源氣象站資料顯示，該地區(qū)年均太陽(yáng)輻射約為5763.82MJ/m2。
三、總結(jié)
整體上，我國(guó)屬于太陽(yáng)能資源豐富的大國(guó)，全國(guó)有2/3的地區(qū)年輻射量在5000MJ／m2以上。合理有效開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源成為現(xiàn)階段我國(guó)解決能源危機(jī)、緩解氣候變化的重要途徑。為了加強(qiáng)太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)，方便光伏、光熱電站選址，獲得高時(shí)空分辨率的資源數(shù)據(jù)仍然是業(yè)內(nèi)人士的面臨的主要問(wèn)題。
未來(lái)，在獲得高時(shí)空分辨率資源數(shù)據(jù)問(wèn)題上，中國(guó)氣象局將扮演主要的角色。2012年1月8日，由中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心（中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心）編制的《太陽(yáng)能資源詳查與評(píng)價(jià)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審，大規(guī)模的太陽(yáng)能資源詳查工作將會(huì)開(kāi)展。
本文作者為北京木聯(lián)能軟件技術(shù)有限公司高級(jí)工程師
