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我国太阳能资源分布概述

发表于:2014-04-09 15:20:31 来源:索比太阳能光伏网 作者:马月 北京木联能软件技术有限公司 高级工程师 编辑:sunny
关键词:   太阳能     资源     发电量     辐射     欢迎投稿
  摘要:根据过去一些太阳能辐射资源分布的相关研究,基于中国气象局及其下属单位、NREL和NASA的研究成果,本文将对对我国太阳能资源分布情况进行描述。

太阳能是一种清洁的、环保的可再生能源。太阳能发电成为目前备受关注的焦点之一。我国太阳能发电正处于蓬勃发展阶段,详细了解我国太阳能资源分布情况能够有效的指导宏观决策,对我国太阳能资源开发具有重要意义。

目前,一些机构已从事太阳辐射观测、数值模拟工作多年,并取得了重要成果。例如,中国气象局及其下属单位建立了多个太阳辐射观测站、气象站,组成了太阳能资源观测网,获取真实的观测资料,并结合气候统计和数值模拟等方法绘制我国太阳能资源气候分布图。美国可再生能源实验室(NREL)研发了太阳辐射气候模式(Climatological Solar Radiation (CSR) Model),结合云盖、水汽和示踪气体信息,并考虑气溶胶数量,计算得到分辨率为40km×40km的月平均太阳辐射数据,该数据免费对外开放。美国航空航天局(NASA)通过对卫星观测数据的反演,免费为用户提供分辨率为1°×1°的太阳辐射数据。

根据过去一些太阳能辐射资源分布的相关研究,基于中国气象局及其下属单位、NREL和NASA的研究成果,下面对我国太阳能资源分布情况进行描述。

一、我国太阳能资源分布概述

我国属太阳能资源丰富的国家之一,全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时,年辐射量在5000MJ/m2以上。据统计资料分析,中国陆地面积每年接收的太阳辐射总量为3.3×103~8.4×103MJ/m2,相当于2.4×104亿吨标准煤的储量。

根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准,我国太阳能资源地区分为以下四类:

一类地区(资源丰富带):全年辐射量在6700~8370MJ/m2。相当于230kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部等地。

二类地区(资源较富带):全年辐射量在5400~6700MJ/m2,相当于180~230kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。

三类地区(资源一般带):全年辐射量在4200~5400MJ/m2。相当于140~180kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以。

四类地区:全年辐射量在4200MJ/m2以下。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。

一、二类地区,年日照时数不小于2200小时,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好资源条件。

图1是国家气象局风能太阳能资源评估中心最新的总辐射年总量空间分布模拟结果。图2为NREL的直接辐射分布图。国家局风能太阳能资源评估中心和NREL的资源分布结果显示,两者辐射资源分布大体趋势十分相似,高值区位于青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新疆南部等地。低值区主要位于四川、贵州等地。
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图1 国家气象局风能太阳能资源评估中心提供的中国1978~2007年平均的总辐射年总量空间分布(kWh/m2)
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图2 NREL提供的部分亚洲国家直接辐射空间分布(kWh/m2/day)

二、重点地区太阳能资源分布综述

1西藏

西藏是我国太阳总辐射最丰富的地区。全区年总辐射多在5000~8000MJ/m2之间,呈自东向西递增形式分布。在西藏东南边缘地区云雨较多,年总辐射量相对较少,低于5155MJ/m2;雅鲁藏布江中游地区,年总辐射量达6500~8000MJ/m2;在珠穆朗玛峰,总辐射量高达8369.4MJ/m2。

日喀则地区属于高原季风温带半干旱气候,辐射强度高,日照时间长,年辐射总量为7769.2MJ/m2。

根据拉萨气象站的辐射资料显示(图3),拉萨气象站的1998~2007年十年的年平均太阳总辐射量为7403MJ/m2。

图3 拉萨气象站1998~2007年太阳总辐射量年际变化

   2青海

青海省地处中纬度地带,太阳辐射强度大,光照时间长,年总辐射量可达5800~7400MJ/m2,其中直接辐射量占总辐射量的60%以上,仅次于西藏,位居全国第二。青海省太阳总辐射空间分布特征是西北部多,东南部少,太阳资源特别丰富的地区位于柴达木盆地、唐古拉山南部,年太阳总辐射量大于6800MJ/m2;太阳资源丰富的地区位于海南(除同德)、海北、果洛州的玛多、玛沁、玉树及唐古拉山北部,年太阳总辐射量为6200~6800MJ/m2;太阳能资源较丰富地区主要分布于青海北部的门源、东部黄南州、果洛州南部、西宁市以及海东地区,年太阳总辐射量小于6200MJ/m2。

格尔木市地处青藏高原腹地,位于青海柴达木盆地中南部格尔木河冲积平原上,是我国光伏发电应用的重点城市。柴达木盆地是我国太阳辐射资源丰富的地区之一,年太阳总辐射量在6618~7356.9MJ/m2之间,太阳辐射资源的空间分布由西向东逐渐递减,各地太阳总辐射量普遍超过6800MJ/m2,最高达7356.9MJ/m2,年平均太阳总辐射量为7000MJ/m2,年日照小时数超过3000h,是青海省日照小时数最长和日照百分率最大的地区。图4是格尔木气象站1998~2007年的太阳总辐射量年际变化,年平均太阳能总辐射量为6855MJ/m2。

图4 格尔木气象站1998~2007年太阳总辐射量年际变化图
 
          乌兰地区位于柴达木盆地东北边缘,多年平均太阳总辐射6678MJ/m2,多年平均日照时数3015h。

图5是德令哈气象站1998~2007年的太阳总辐射量年际变化,年平均太阳能总辐射量为6640MJ/m2。图6是共和气象站1998~2007年的太阳总辐射量年际变化,年平均太阳能总辐射量为6589MJ/m2。

图5 德令哈气象站1998~2007年太阳总辐射量年际变化图

图6 共和气象站1998~2007年太阳总辐射量年际变化图

   3新疆

新疆位于我国西部,具有丰富的太阳能光热资源。新疆太阳年总辐射量达5000~6400MJ/m2,居全国前列。新疆东南部在6000MJ/m2以上,西北部在5800MJ/m2以下。北疆地区太阳总辐射量为5200~5600MJ/m2,其中伊犁河谷、博尔塔拉谷地、塔城盆地、额尔齐斯河谷的总辐射量约5400MJ/m2;准噶尔盆地中部太阳总辐射量在5200MJ/m2以下,是新疆平原地区太阳总辐射量最少的地区。

哈密属于新疆的重点风能、太阳能开发地区。太阳能资源较丰富,开发利用潜力大。哈密太阳辐射监测站资料显示(图7),哈密地区年平均太阳能辐射总量6393MJ/m2。

图7 哈密太阳辐射监测站1999~2008年太阳总辐射量年际变化图

图8 阿克苏气象站2001~2010年太阳总辐射量年际变化图

   4甘肃

甘肃省具有丰富的太阳能资源,全省年太阳能总辐射量在4800~6400MJ/m2,年资源理论储量67万亿kWh,每年地表吸收的太阳能约相当于824亿吨标准煤,开发利用前景广阔。河西走廊(包括酒泉、张掖、嘉峪关)地区为甘肃省太阳辐射丰富区,年太阳总辐射量分别为6400MJ/m2和5800MJ/m2,中部地区(金昌、武威、民勤的全部,古浪、天祝、靖远、景泰的大部,定西、兰州市、临夏部分地区,环县部分地区及甘南州玛曲的部分地区)属于太阳辐射较丰富区,为5200~5800MJ/m2,南部(天水、陇南、甘南地区大部)地区相对较低,属于太阳能可利用区,年太阳总辐射量仅4800~5200MJ/m2。

甘肃区域内有日射观测资料的气象站有6个,分别是敦煌气象站、酒泉气象站、民勤气象站、西峰气象站、榆中气象站以及兰州气象站。

图9是酒泉气象站1999~2008年太阳总辐射量年际变化图,1999~2008年平均太阳总辐射量为6125.8MJ/m2。
   
图9 酒泉气象站1999~2008年太阳总辐射量年际变化图

民勤1999~2008年平均太阳总辐射量为6204MJ/m2,从全国太阳辐射资源分布情况来看,该地区太阳辐射资源属于较丰富区。

图10 民勤气象站1999~2008年太阳总辐射量年际变化图

5宁夏

宁夏是我国太阳能资源最丰富的地区之一,也是我国太阳辐射的高能区之一,太阳辐射量年均在4950~6100MJ/m2之间,具有阴雨天气少、日照时间长、辐射强度高、大气透明度好等优点。

宁夏太阳能分布的总特点是北高南低。灵武、同心地区太阳能较高,在5864~6100MJ/m2年之间,是我国太阳辐射的高能区之一。南部固原地区太阳能资源相对较少,年平均太阳辐射量在4950~5640MJ/m2之间。

宁夏区域内有日射观测资料的气象站有两个,为银川气象站和固原气象站。银川气象站的太阳总辐射量年际变化见图11。

图11 银川气象站1998~2007年太阳总辐射量年际变化图

6河北

河北省太阳能资源丰富,具有较大的可开发利用价值。全省太阳能年总辐射在1450-1700 kWh/㎡,基本都属于太阳能资源较丰富区。太阳能资源呈由南向北、由东向西递增趋势,其中以张家口地区的尚义县、康保县区域太阳能资源最为丰富。根据涞源气象站资料显示,该地区年均太阳辐射约为5763.82MJ/m2。

三、总结

整体上,我国属于太阳能资源丰富的大国,全国有2/3的地区年辐射量在5000MJ/m2以上。合理有效开发太阳能资源成为现阶段我国解决能源危机、缓解气候变化的重要途径。为了加强太阳能资源开发,方便光伏、光热电站选址,获得高时空分辨率的资源数据仍然是业内人士的面临的主要问题。

未来,在获得高时空分辨率资源数据问题上,中国气象局将扮演主要的角色。2012年1月8日,由中国气象局公共气象服务中心(中国气象局风能太阳能资源评估中心)编制的《太阳能资源详查与评价项目可行性研究报告》通过专家评审,大规模的太阳能资源详查工作将会开展。
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