中国太阳能资源概况

　　申彦波

　　从太阳以电磁波的形式投射到地球的辐射能称为太阳能。从广义上而言，地球上绝大部分能量都来自于太阳，如传统化石能源、风能、生物质能等。而从狭义上而言，太阳能资源则特指可转化成热能、电能、化学能等以供人类利用的太阳能。太阳能资源属于可再生能源，它可以在自然界不断生成并有规律地得到补充。同时，作为气候要素的重要组成部分，太阳能资源也属于气候资源，为人类的生产和生活提供能量。
　　太阳能资源的主要优点包括：（1） 总量巨大， 到达地球大气层上界的太阳辐射功率为1.73×1011MW，约为1970年全世界消耗功率的3万倍左右；（2）取之不尽、用之不竭，根据目前太阳产生核能的速率估算，其产生的能量足够维持上百亿年，而地球的寿命约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的；（3）清洁无污染，相比于传统化石能源，太阳能资源的利用不产生任何污染物和温室气体的排放；（4）不受资源分布地域的限制，太阳光普照大地，无论陆地或海洋，还是高山或岛屿，处处皆有，可直接开发和利用，且无需开采和运输。
　　太阳能资源的主要缺点表现在两个方面：（1）能量分散，密度较低，我国中纬度地区到达地表面的年平均总辐射辐照度仅为200W/m2左右，因此，在利用太阳能时，要想得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价和成本都较高；（2）能量不稳定，由于昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及云、气溶胶、大气成分等气象因素的影响，到达某一地面的太阳能资源既是间断的又是极不稳定的，存在着较大的年际变化、年变化和日变化，这些变化既有规律性，又有随机性。
　　由于地球大气层的存在，在太阳辐射到达地表的过程中会由于云、气溶胶、水汽以及各种大气成分（氮气、氧气、二氧化碳、臭氧等）的影响而被削弱，其中约31%被大气层和地球表面反射回外部空间，约20%被大气所吸收，剩下约49%到达地表，即人类所能利用的地球上的太阳能资源。到达地表的太阳辐射按照传输路径的不同可分为散射辐射和直接辐射，其中散射辐射的学术定义表述为被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射，直接辐射则是指从日面及其周围一小立体角内发出的辐射。而在水平面从上方2π立体角范围内接收到的直接辐射和从资源总量而言，我国绝大部分地区都适宜于太阳能的开发利用散射辐射之和则称之为总辐射。总辐射、直接辐射和散射辐射是用以表述太阳能资源的三个常用物理量。

　　从全球范围来看，每年到达地球表面（包括陆地和海洋）的太阳辐射总能量约为2.67×1018MJ（即7.42×1017kWh），其空间分布主要与纬度有关。赤道及其以北、以南30°的广大地区其年平均总辐射辐照度都在250 W/m2左右，其中非洲北部地区（撒哈拉沙漠）的太阳能资源最为丰富，超过300W/m2 ；北纬、南纬30°-40°的中纬度温带地区，其太阳能资源相对丰富，年平均总辐射辐照度一般在200W/m2左右；北纬、南纬40°以上的高纬度地区，其年平均总辐射辐照度通常在150W/m2以下。

　　中国每年到达陆地表面的太阳辐射总能量约为5.28×1016MJ（即1.47×1016kWh），但其空间分布却比较复杂（如图1所示），不仅与纬度有关，还在很大程度上受气候和地形的影响，总的来说西部高于东部、高原大于平原﹑内陆多于沿海、干燥区大于湿润区。从具体的等级划分来看（如表1所示），新疆东南边缘、西藏大部、青海中西部、甘肃河西走廊西部、内蒙古阿拉善高原及其以西地区构成了一条占国土面积22.8%的太阳能资源“最丰富带”，其中西藏南部和青海格尔木地区是两个高值中心，年平均总辐射辐照度将近250W/m2 ；在这条带的西北方向，即新疆大部分地区，以及这条带的东部，即西藏东部、云南大部、青海东部、四川盆地以西、甘肃中东部、宁夏全部、陕西北部、山西北部、河北西北部、内蒙古中东部至锡林浩特和赤峰一带，是我国太阳能资源的两个“很丰富带”，占国土面积的44% ；我国中东部和东北的大部分地区都属于太阳能资源的“较丰富带”，占国土面积的29.8% ；以四川盆地为中心，四川省东部、重庆全部、贵州大部、湖南西北部等地区属于太阳能资源的“一般带”，年平均总辐射辐照度基本在120W/m2以下，面积仅占我国国土面积的3.3%。从资源总量而言，我国绝大部分地区都适宜于太阳能的开发利用。