我国太阳能资源及其发电基地探讨

王 晓

（许昌职业技术学院，河南 许昌 461000）

我国太阳能资源及其发电基地探讨

王 晓

（许昌职业技术学院，河南 许昌 461000）

太阳能作为可再生资源中最重要的一种，已被人类发现并研究利用。其在日常工作中发挥着非常重要的作用，目前已经成为各国新的研究课题。文章从太阳能在我国的资源分布状况、太阳能光伏发电、荒漠太阳能发电基地等几个方面作了分析。

太阳能；光伏发电；荒漠太阳能基地

这些年来，世界已经开始向可持续能源系统过渡积极努力。预期在21世纪形成初始的新能源体系框架，发展各种大规模可再生能源是实现这一预期的主要措施之一。可再生能源通常包括风能、水能、太阳能、地热能、海洋能等。目前，大规模可再生能源的开发、利用、研究集中在常见的太阳能、风能。近40年来，我国太阳能、风能技术与应用已经取得了可喜的进展。目前我国太阳能热水器的应用已居世界首位。

1　太阳能资源

太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有非常独特的优势和相当巨大的开发利用潜能。我国陆地每年能接受的太阳辐射能达1.7万亿吨标煤，是最主要的可再生能源。大概统计，我国大约有超过三分之二的地区太阳能资源较丰富，特别是青藏高原和甘肃、新疆、内蒙古一带，太阳能的可利用条件尤其有利。根据各地区接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为4类地区，如图1所示。

图1　丰富的太阳能资源分布

1.1太阳能资源的分布特点

（1）太阳能资源最好的地区以及最差的地区，基本上分布在北纬22°～35°区域内。青藏高原的太阳能资源尤其丰富，是我国太阳能资源最丰富的地区，年辐射量达190～210Kcal/cm2。而四川盆地因为处在南北两股冷暖气流交汇处，雨水天气多，形成了太阳能资源的低值中心。

（2）在北纬30°～40°之间，太阳能资源会随纬度增加而增加。

（3）北纬40°以上，太阳能资源自东向西会逐渐增加。

（4）新疆地区太阳能资源的分布特征是由东南向西北逐渐减少。

（5）台湾地区太阳能资源由东北向西南逐渐增加，海南岛地区的太阳能资源分布特点和台湾基本相当。

2　太阳能光伏发电

我国太阳能资源丰富，取之不尽，用之不竭，同其它技术，如风力发电、小水电、紫油发电等相比，虽然光伏发电的成本在目前来说还比较高，但由于光伏发电资源丰富，开发系统结构简单、体积轻小、运行维护简单、无噪声、清洁安全、寿命长、可靠性高、经济性有优势。无论从能源安全的长远规划角度出发，还是从优化调整能源结构需求考虑，全力发展光伏发电都是保障我国新能源安全的重要战略措施之一。

中国电力科学院的研究数据表明，在考虑到充分开发水电、核电和煤电的情况下，2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%，如图2所示。这个缺口数据正是需要用可再生新能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国市场的能源供应中占据主要位置。

图2　2010年和2020年中国电力形势

通过光电转化设备直接将光能转化为电能称之为“太阳能发电”或者“光伏发电”。

太阳辐射的光子具有相当数量的能量，根据量子力学中能量量子化理论可知，光子能量E=hν=ω，=h/2π称作约化普朗克常数，其中h为普朗克常数ν和分别为光子的频率和圆频率，二者的数值与光子的波长成反比，因此光子的能量是光子波长的函数，波长越短，能量越高；波长越长，能量越低。

到目前为止，光伏发电技术的主流是以硅基太阳电池为主的半导体发电技术，其主要工作原理是照射到半导体上的光子能够激发半导体价带中的电子至导带，在PN结内建立电场作用力的驱动下，电子—空穴会自动分开，从而形成可以被外部负载利用的高能热电子。

目前太阳能电池的光电转换效率仍然比较低，不能充分满足商业化要求，就硅太阳电池而言，导致其效率低主要有3方面原因：第一，光电池的半导体材料的禁带宽度一般由材料决定，然而太阳光谱有广泛的波长分布，根据能量守恒原理，能量低（小于Eg）的光子不能激发价带电子到达导带，只会被散射或者穿过体材，这部分光子对光电转换效率是没有用的。第二，高能光子（远大于Eg）虽然会激发产生热电子，但是依据能量守恒定律，必然还有△E=ω-Eg的能量可以以声子的形式传递给晶格，最终会以热能的形式耗散掉，虽然这部分高能光子的能量对光电转换效率是有用的，但是也远达不到100%。第三，虽然价带电子已经被激发至导带，即使没有其他电子或者负离子及时补充，给价带中留下空穴，那么价带中的热电子也会因为电子—空穴间的库伦作用力而容易跃迁回价带，从而大大降低了电池的电流I，又因P=IV，η=P/ P（AM1.5），故对光电转换效率产生了很大的消极影响。

3　荒漠太阳能发电基地

我国沙漠和荒漠地区主要位于甘肃、西北新疆和内蒙古地区，上述地区按30平方公里可分布100万kW光伏发电装置的容量估算，我国沙漠面积足够满足我国2050年及以后相当长时间内对太阳能光伏发电的需求。所以建议在我国北方内蒙古、甘肃荒漠地区规划建设大规模光伏发电电站，将内蒙古、甘肃地区的荒漠作为太阳能光伏发电能源基地的首选地点。我国荒漠太阳能辐射分布如图3所示。

图3　我国荒漠太阳能辐射分布

近期根据中央电视台的相关报道称，欧洲已有多个国家联手，在撒哈拉沙漠进行大规模的荒漠太阳能发电。据报道，撒哈拉沙漠里所有太阳能资源的0.3%就可以供整个欧洲使用，所以推算，撒哈拉沙漠太阳能资源的2%可供全球使用。

太阳能属于清洁能源，可以认为是用之不竭，取之不尽的能源。作为可再生的新能源，太阳能会成为重要来源。而沙漠地区少雨干旱，日照充分，作为太阳能利用的理想场所，我国亦应该学习西方国家，开发荒漠地区的太阳能。我国最大的沙漠塔克拉玛干沙漠面积多达33万平方公里，如果能够利用塔克拉玛干沙漠太阳能资源的三十分之一，就可以满足整个中国能源的供应需求。所以应科学合理地利用荒漠太阳能资源。

4　结语

太阳能资源丰富，其发电技术是一种非常有发展前途的新能源技术，故太阳能光伏发电有望在未来的能源结构中占有重要的地位，而荒漠大规模光伏发电基地的研究和建设将是下一步探讨的重点。在我国以后的近几十年里，要大力开发荒漠光伏发电。

［1］严陆光.我国荒漠地区大规模太阳能的开发利用应该起步［J］.干旱区地理，2005（4）：419-423.

［2］严陆光.对我国能源可持续发展的战略思考［J］.中国科学院院刊，2006（4）：280-286.

The Exploration of Domestic Solar Resource and Its Power Generation Base

Wang Xiao （Xuchang Vocational Technical College， Xuchang 461000，China）

As one of the most important role in renewable resources， solar resource has been developed and utilized. The development of solar resource plays a prominent part in the renewable resources utilization and becomes a new subject in every country. This paper gives a plain analysis of the solar resource distribution， solar photovoltaic power generation and desert solar power base.

solar resource； photovoltaic power generation；desert solar power base

王晓（1982-），女，河南许昌。