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                我國太陽能輻照資源分布概況

                時間:2017-04-15 13:34:11 來源:http://www.escn.com.cn/news/show-124350.html

                根據過去一些太陽能輻射資源分布的相關研究,基于中國氣象局及其下屬單位、NREL和NASA的研究成果,本文將對對我國太陽能資源分布情況進行描述。


                 
                太陽能是一種清潔的、環保的可再生能源。太陽能發電成為目前備受關注的焦點之一。我國太陽能發電正處于蓬勃發展階段,詳細了解我國太陽能資源分布情況能夠有效的指導宏觀決策,對我國太陽能資源開發具有重要意義。

                 
                目前,一些機構已從事太陽輻射觀測、數值模擬工作多年,并取得了重要成果。例如,中國氣象局及其下屬單位建立了多個太陽輻射觀測站、氣象站,組成了太陽能資源觀測網,獲取真實的觀測資料,并結合氣候統計和數值模擬等方法繪制我國太陽能資源氣候分布圖。美國可再生能源實驗室(NREL)研發了太陽輻射氣候模式(Climatological Solar Radiation (CSR) Model),結合云蓋、水汽和示蹤氣體信息,并考慮氣溶膠數量,計算得到分辨率為40km×40km的月平均太陽輻射數據,該數據免費對外開放。美國航空航天局(NASA)通過對衛星觀測數據的反演,免費為用戶提供分辨率為1°×1°的太陽輻射數據。

                 
                根據過去一些太陽能輻射資源分布的相關研究,基于中國氣象局及其下屬單位、NREL和NASA的研究成果,下面對我國太陽能資源分布情況進行描述。

                 
                一、我國太陽能資源分布概述

                 
                我國屬太陽能資源豐富的國家之一,全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2000小時,年輻射量在5000MJ/m2以上。據統計資料分析,中國陸地面積每年接收的太陽輻射總量為3.3×103~8.4×103MJ/m2,相當于2.4×104億噸標準煤的儲量。

                 
                根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,我國太陽能資源地區分為以下四類:

                 
                一類地區(資源豐富帶):全年輻射量在6700~8370MJ/m2。相當于230kg標準煤燃燒所發出的熱量。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。

                 
                二類地區(資源較富帶):全年輻射量在5400~6700MJ/m2,相當于180~230kg標準煤燃燒所發出的熱量。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。

                 
                三類地區(資源一般帶):全年輻射量在4200~5400MJ/m2。相當于140~180kg標準煤燃燒所發出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區,春夏多陰雨,秋冬季太陽能資源還可以。

                 
                四類地區:全年輻射量在4200MJ/m2以下。主要包括四川、貴州兩省。此區是我國太陽能資源最少的地區。

                 
                一、二類地區,年日照時數不小于2200小時,是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區,面積較大,約占全國總面積的2/3以上,具有利用太陽能的良好資源條件。

                 

                圖1 國家氣象局風能太陽能資源評估中心提供的中國1978~2007年平均的總輻射年總量空間分布(kWh/m2)

                圖1是國家氣象局風能太陽能資源評估中心最新的總輻射年總量空間分布模擬結果。圖2為NREL的直接輻射分布圖。國家局風能太陽能資源評估中心和NREL的資源分布結果顯示,兩者輻射資源分布大體趨勢十分相似,高值區位于青藏高原、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部等地。低值區主要位于四川、貴州等地。
                 

                圖2 NREL提供的部分亞洲國家直接輻射空間分布(kWh/m2/day)

                 
                二、重點地區太陽能資源分布綜述

                 
                1西藏

                 
                西藏是我國太陽總輻射最豐富的地區。全區年總輻射多在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云雨較多,年總輻射量相對較少,低于5155MJ/m2;雅魯藏布江中游地區,年總輻射量達6500~8000MJ/m2;在珠穆朗瑪峰,總輻射量高達8369.4MJ/m2。

                 
                日喀則地區屬于高原季風溫帶半干旱氣候,輻射強度高,日照時間長,年輻射總量為7769.2MJ/m2。

                 
                根據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總輻射量為7403MJ/m2。

                 


                 
                圖3 拉薩氣象站1998~2007年太陽總輻射量年際變化

                 
                2青海

                 
                青海省地處中緯度地帶,太陽輻射強度大,光照時間長,年總輻射量可達5800~7400MJ/m2,其中直接輻射量占總輻射量的60%以上,僅次于西藏,位居全國第二。青海省太陽總輻射空間分布特征是西北部多,東南部少,太陽資源特別豐富的地區位于柴達木盆地、唐古拉山南部,年太陽總輻射量大于6800MJ/m2;太陽資源豐富的地區位于海南(除同德)、海北、果洛州的瑪多、瑪沁、玉樹及唐古拉山北部,年太陽總輻射量為6200~6800MJ/m2;太陽能資源較豐富地區主要分布于青海北部的門源、東部黃南州、果洛州南部、西寧市以及海東地區,年太陽總輻射量小于6200MJ/m2。

                 
                格爾木市地處青藏高原腹地,位于青海柴達木盆地中南部格爾木河沖積平原上,是我國光伏發電應用的重點城市。柴達木盆地是我國太陽輻射資源豐富的地區之一,年太陽總輻射量在6618~7356.9MJ/m2之間,太陽輻射資源的空間分布由西向東逐漸遞減,各地太陽總輻射量普遍超過6800MJ/m2,最高達7356.9MJ/m2,年平均太陽總輻射量為7000MJ/m2,年日照小時數超過3000h,是青海省日照小時數最長和日照百分率最大的地區。圖4是格爾木氣象站1998~2007年的太陽總輻射量年際變化,年平均太陽能總輻射量為6855MJ/m2。

                 

                圖4 格爾木氣象站1998~2007年太陽總輻射量年際變化圖
                 
                烏蘭地區位于柴達木盆地東北邊緣,多年平均太陽總輻射6678MJ/m2,多年平均日照時數3015h。

                 
                圖5是德令哈氣象站1998~2007年的太陽總輻射量年際變化,年平均太陽能總輻射量為6640MJ/m2。圖6是共和氣象站1998~2007年的太陽總輻射量年際變化,年平均太陽能總輻射量為6589MJ/m2。

                 
                圖5 德令哈氣象站1998~2007年太陽總輻射量年際變化圖

                 

                   圖6 共和氣象站1998~2007年太陽總輻射量年際變化圖


                 
                3新疆
                新疆位于我國西部,具有豐富的太陽能光熱資源。新疆太陽年總輻射量達5000~6400MJ/m2,居全國前列。新疆東南部在6000MJ/m2以上,西北部在5800MJ/m2以下。北疆地區太陽總輻射量為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;準噶爾盆地中部太陽總輻射量在5200MJ/m2以下,是新疆平原地區太陽總輻射量最少的地區。
                 
                哈密屬于新疆的重點風能、太陽能開發地區。太陽能資源較豐富,開發利用潛力大。哈密太陽輻射監測站資料顯示(圖7),哈密地區年平均太陽能輻射總量6393MJ/m2。
                 
                 
                圖7 哈密太陽輻射監測站1999~2008年太陽總輻射量年際變化圖
                 
                 
                圖8 阿克蘇氣象站2001~2010年太陽總輻射量年際變化圖
                 
                4甘肅
                 
                甘肅省具有豐富的太陽能資源,全省年太陽能總輻射量在4800~6400MJ/m2,年資源理論儲量67萬億kWh,每年地表吸收的太陽能約相當于824億噸標準煤,開發利用前景廣闊。河西走廊(包括酒泉、張掖、嘉峪關)地區為甘肅省太陽輻射豐富區,年太陽總輻射量分別為6400MJ/m2和5800MJ/m2,中部地區(金昌、武威、民勤的全部,古浪、天祝、靖遠、景泰的大部,定西、蘭州市、臨夏部分地區,環縣部分地區及甘南州瑪曲的部分地區)屬于太陽輻射較豐富區,為5200~5800MJ/m2,南部(天水、隴南、甘南地區大部)地區相對較低,屬于太陽能可利用區,年太陽總輻射量僅4800~5200MJ/m2。
                 
                甘肅區域內有日射觀測資料的氣象站有6個,分別是敦煌氣象站、酒泉氣象站、民勤氣象站、西峰氣象站、榆中氣象站以及蘭州氣象站。
                 

                圖9是酒泉氣象站1999~2008年太陽總輻射量年際變化圖,1999~2008年平均太陽總輻射量為6125.8MJ/m2。

                圖10 民勤氣象站1999~2008年太陽總輻射量年際變化圖

                 
                  民勤1999~2008年平均太陽總輻射量為6204MJ/m2,從全國太陽輻射資源分布情況來看,該地區太陽輻射資源屬于較豐富區。
                 
                5寧夏
                 
                寧夏是我國太陽能資源最豐富的地區之一,也是我國太陽輻射的高能區之一,太陽輻射量年均在4950~6100MJ/m2之間,具有陰雨天氣少、日照時間長、輻射強度高、大氣透明度好等優點。
                 
                寧夏太陽能分布的總特點是北高南低。靈武、同心地區太陽能較高,在5864~6100MJ/m2年之間,是我國太陽輻射的高能區之一。南部固原地區太陽能資源相對較少,年平均太陽輻射量在4950~5640MJ/m2之間。
                 
                寧夏區域內有日射觀測資料的氣象站有兩個,為銀川氣象站和固原氣象站。銀川氣象站的太陽總輻射量年際變化見圖11。
                 
                 
                圖11 銀川氣象站1998~2007年太陽總輻射量年際變化圖
                 
                6河北
                 
                河北省太陽能資源豐富,具有較大的可開發利用價值。全省太陽能年總輻射在1450-1700 kWh/㎡,基本都屬于太陽能資源較豐富區。太陽能資源呈由南向北、由東向西遞增趨勢,其中以張家口地區的尚義縣、康??h區域太陽能資源最為豐富。根據淶源氣象站資料顯示,該地區年均太陽輻射約為5763.82MJ/m2。
                 
                三、總結
                 
                整體上,我國屬于太陽能資源豐富的大國,全國有2/3的地區年輻射量在5000MJ/m2以上。合理有效開發太陽能資源成為現階段我國解決能源危機、緩解氣候變化的重要途徑。為了加強太陽能資源開發,方便光伏、光熱電站選址,獲得高時空分辨率的資源數據仍然是業內人士的面臨的主要問題。
                 
                未來,在獲得高時空分辨率資源數據問題上,中國氣象局將扮演主要的角色。2012年1月8日,由中國氣象局公共氣象服務中心(中國氣象局風能太陽能資源評估中心)編制的《太陽能資源詳查與評價項目可行性研究報告》通過專家評審,大規模的太陽能資源詳查工作將會開展。
                 
                本文作者為北京木聯能軟件技術有限公司高級工程師

                關鍵字:太陽能資源分布

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