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，如傳統化石能源、風能、生物質能等。而從狹義上而言，太陽能資源則特指可轉化成熱能、電能、化學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，為人類的生產和生活提供能量。
　　太陽能資源的主要優點包括：（1） 總量巨大， 到達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，根據目前太陽產生核能的速率估算，其產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，相比于傳統化石能源，太陽能資源的利用不產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，可直接開發和利用，且無需開采和運輸。
　　太陽能資源的主要缺點表現在兩個方面：（1）能量分散，密度較低，我國中緯度地區到達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，要想得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價和成本都較高；（2）能量不穩定，由于晝夜、季節、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，到達某一地面的太陽能資源既是間斷的又是極不穩定的，存在著較大的年際變化、年變化和日變化，這些變化既有規律性，又有隨機性。
　　由于地球大氣層的存在，在太陽輻射到達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%到達地表，即人類所能利用的地球上的太陽能資源。到達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，其中散射輻射的學術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發出的輻射。而在水平面從上方2π立體角范圍內接收到的直接輻射和從資源總量而言，我國絕大部分地區都適宜于太陽能的開發利用散射輻射之和則稱之為總輻射。總輻射、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。赤道及其以北、以南30°的廣大地區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（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，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，其年平均總輻射輻照度通常在150W/m2以下。

　　中國每年到達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雜（如圖1所示），不僅與緯度有關，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﹑內陸多于沿海、干燥區大于濕潤區。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、內蒙古阿拉善高原及其以西地區構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，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，我國絕大部分地區都適宜于太陽能的開發利用。