太陽能資源

太陽能資源(1張)

太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量，儘管太陽輻射到地球大氣層外界的能量僅為其總輻射能量(約為3.75×10^14tw)的22億分之一，但其輻射通量已高達1.73×10^5tw，即太陽每秒鐘投射到地球上的能量相當5.9×10^6噸煤。地球上絕大部分能源皆源自於太陽能。風能、水能、生物質能、海洋温差能、波浪能和潮汐能等均來源於太陽。

中國地處北半球歐亞大陸的東部，主要處於温帶和亞熱帶，具有比較豐富的太陽能資源。根據全國700多個氣象台站長期觀測積累的資料表明，中國各地的太陽輻射年總量大致在3.35×103～8.40×103MJ/m2之間，其平均值約為5.86×103MJ/m2。該等值線從大興安嶺西麓的內蒙古東北部開始，向南經過北京西北側，朝西偏南至蘭州，然後徑直朝南至昆明，最後沿橫斷山脈轉向西藏南部。在該等值線以西和以北的廣大地區，除天山北面的新疆小部分地區的年總量約為4.46×103MJ/m2外，其餘絕大部分地區的年總量都超過5.86×103MJ/m2。

中國幅員廣大，有着十分豐富的太陽能資源。據估算，中國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50x10^18kJ，全國各地太陽年輻射總量達335～837kJ/cm2·a，中值為586kJ/cm2·a。從全國太陽年輻射總量的分佈來看，西藏、青海、新疆、內蒙古南部、山西、陝西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、雲南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及台灣省的西南部等廣大地區的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區最大，那裏平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961年至1970年的平均值，年平均日照時間為3005.7h，相對日照為68%，年平均晴天為108.5天，陰天為98.8天，年平均雲量為4.8，太陽總輻射為816kJ/cm2·a，比全國其它省區和同緯度的地區都高。全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那裏雨多、霧多，晴天較少。例如素有“霧都”之稱的成都市，年平均日照時數僅為1152.2h，相對日照為26%，年平均晴天為24.7天，陰天達244.6天，年平均雲量高達8.4。其它地區的太陽年輻射總量居中。

2023年4月4日，中國氣象局發佈《2022年中國風能太陽能資源年景公報》。公報顯示，2022年，全國太陽能資源總體為偏大年景，風能資源為正常略偏小年景。公報指出，2022年全國平均年水平面總輻照量約1563.4千瓦時/平方米，為近30年最高值。全國平均年最佳斜面總輻照量約1815.8千瓦時/平方米，較近30年平均值偏大2.3%。2022年我國太陽能資源地區性差異較大，呈現西部地區大於中東部地區，高原、少雨乾燥地區大，平原、多雨高濕地區小的特點。 ^[7] 

按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可分為五類地區：

全年日照時數為3200～3300小時，輻射量在670～837x10^4kJ/m2·a。相當於225～285kg標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。這是中國太陽能資源最豐富的地區，與印度和巴基斯坦北部的太陽能資源相當。特別是西藏，地勢高，太陽光的透明度也好，太陽輻射總量最高值達921kJ/cm2·a，僅次於撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉薩是世界著名的陽光城。

全年日照時數為3000～3200小時，輻射量在586～670x10^4kJ/m2·a，相當於200～225kg標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。此區為中國太陽能資源較豐富區。

全年日照時數為2200～3000小時，輻射量在502～586x10^4kJ/m2·a，相當於170～200kg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、雲南、陝西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。

全年日照時數為1400～2200小時，輻射量在419～502x10^4kJ/m2·a。相當於140～170kg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。 ^[2] 

全年日照時數約1000～1400小時，輻射量在335～419x10^4kJ/m2·a。相當於115～140kg標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括四川、貴州兩省。此區是中國太陽能資源最少的地區。

一、二、三類地區，年日照時數大於2000h，輻射總量高於586kJ/cm2·a，是中國太陽能資源豐富或較豐富的地區，面積較大，約佔全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。

太陽能豐富區:在內蒙中西部、青藏高原等地，年總輻射在150千卡/平方公分以上。

太陽能較豐富區:北疆及內蒙東部等地，年總輻射約130～150千卡/平方公分。

太陽能可利用區:分佈在長江下游、兩廣、貴州南部和雲南，及松遼平原，年總輻射量為110～130千卡/平方公分。

太陽是一顆自己能發光的氣體星球，其內部不斷進行着熱核反應，因而每時每刻都在穩定的向宇宙空間發射世界太陽能資源分佈能量。人類開發太陽能主要是利用太陽光輻射所產生的能量，由於地球表面大部分被海洋覆蓋，達到陸地表面的能量約佔太陽達到地球範圍內太陽輻射能的10%，然而太陽每秒鐘到達地球陸地表面的輻射能相當於世界一年內消耗的各種能源所產生的總能量的3.5萬倍，因此太陽能的開發利用日益受到人們的青睞。

太陽向宇宙空間發射的輻射功率為3.8x

kw的輻射值，其中20億分之一到達地球大氣層。到達地球大氣層的太陽能，30%被大氣層反射，23%被大氣層吸收。47%到達地球表面，其功率為

4kw，也就是説，太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當於燃燒

t煤釋放的熱量。全球人類每年能源的消費總和只相當於太陽在40min內照射到地球表面的能量。 ^[3] 

根據天文學的研究結果可知，太陽系已存在了50億年左右的時間，根據太陽輻射的總功率以及太陽上氫的總含量進行估算，太陽能資源尚可繼續維持600億年之久。對於人類存在的年代來説，真的是取之不盡，用之不竭。

太陽能素有乾淨能源、安全能源之稱。他不僅毫無污染，遠比常規能源清潔，也毫無危險，比原子核能安全多了。

太陽輻射能既不需要人為開採和挖掘，也不需要運輸。普天之下，無論高山、島嶼，大陸、海洋，都一視同仁，既無專利可言，也不可能進行壟斷，開發利用極其方便。

每年到達地球表面的太陽輻射能約為3630萬億t標準煤，被陸地表面接受的太陽輻射能也達到762萬億t標準煤。 ^[4] 

太陽能利用的發展水平，有些方面在理論上是可行的，技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來説經濟型還不能與常規能源相競爭。在今後的相當一段時期內，太陽能利用的進一步發展，主要受到經濟性的制約。

因為受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、雲、雨等隨機因素的影響，因此，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續、穩定的能源，從而最終成為能夠與常規能源競爭的替代能源，那麼就必須很好的解決蓄能問題，但現在蓄能也是太陽能利用中一個較為薄弱的環節。

到達地球表面的太陽輻射能的總量雖然大，但是能流密度很低。平均來説，北迴歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直於太陽光方向1平米麪積上接收到的太陽能平均有1000w；若按全年日夜平均，則只有200w。而在冬季大致只有一半，陰天只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。 ^[5] 

2023年4月4日，中國氣象局發佈《2022年中國風能太陽能資源年景公報》，全面分析了2022年全國風能太陽能資源情況和相對於近10年、30年平均資源量變化情況。《公報》指出，2022年，全國風能資源為正常略偏小年景，10米高度年平均風速較近10年平均值偏小0.82%，重慶、福建、湖北、吉林70米高度風能資源較近10年偏好，上海、河北、雲南、江蘇、山東、海南、寧夏、北京等地風能資源較近10年偏差。 ^[6]