云南省区域太阳能资源分析宏观指引评价_袁栋梁.pdf

LOW CARBON WORLD 2023/6云南省区域太阳能资源分析宏观指引评价袁栋梁（华润电力投资有限公司四川分公司，四川 成都 610000）【摘要】为了明确云南省区域太阳能资源的时空分布特征与可利用潜力，旨在对太阳能辐射中尺度数据进行数值模拟分析，得出更加形象直观的太阳能资源图谱。通过对云南省区域太阳能资源进行宏观分析，能够快速准确地定位太阳能资源可开发利用区域，并进行评价，为太阳能资源开发利用决策提供较为可靠的信息或参考依据。【关键词】太阳能资源；太阳能；资源评估【中图分类号】TK511【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2023）06-0139-030引言太阳辐射是地球表面最重要、基本的能源，是气候形成的重要因子，太阳能资源在地球表面呈现不均衡的时空分布，太阳能辐射的分布受到地理特征因素影响，包括纬度、海拔、地形、地貌和气候等1。我国的太阳辐射年总量为 3 344 MJ/m28 400 MJ/m2。我国有超过 2/3 的区域年日照时数大于 2 000 h。根据太阳辐射年总量和地域分布，我国太阳能资源地区可以分为 5 类（表 1）。地区类别地区年日照时数/h宁夏回族自治区北部、甘肃省北部、新疆维吾尔自治区南部、青海省西部、西藏自治区西部6 6808 4001 8552 3333 2003 300河北省西北部、山西省北部、内蒙古自治区南部、宁夏回族自治区南部、甘肃省中部、青海省东部、西藏自治区东南部、新疆维吾尔自治区南部5 8526 6801 6251 8553 0003 200山东省、河南省、河北省东南部、山西省南部、新疆维吾尔自治区北部、吉林省、辽宁省、云南省、陕西省北部、甘肃省东南部、广东省南部、福建省南部、江苏省北部、安徽省北部、台湾省西南部5 0165 8521 3931 6252 2003 000湖南省、湖北省、广西壮族自治区、江西省、浙江省、福建省北部、广东省北部、陕西省南部、四川省西部、江苏省南部、安徽省南部、黑龙江省、台湾省东北部4 1905 0161 1631 3931 4002 200四川省东部、贵州省3 3444 1909281 1631 0001 400太阳辐射年总量/（MJ m2）太阳辐射年发电量/（kW h m-2）表1我国太阳能资源地区分类我国陆地表面的太阳能资源由西北向东南方向递减2，由内地向沿海方向递减，呈现随海拔降低而减少的特点。从我国太阳能资源地理分布可以看出，位于西北地区的青海省、新疆维吾尔自治区和甘肃省，其太阳能资源非常丰富，具有广阔的开发前景。同时，南方地区广东省、福建省、海南省等省份的东南部也具有丰富的太阳能资源。太阳能资源位于全国最低水平的是四川省东部、贵州省、重庆市等地区。云南省具有独特的地理位置和气候环境，位于我国西南边陲。其连接了西南地区和东南亚地区，具有明显的边远性和高原景观气候特征。从太阳能辐射地域变化角度来看，又具有一定过渡性，即具有高原光照和低纬度光照辐射的资源特征，选择云南省作为光能资源分析的研究区域具有一定价值。由气象台站长期观测资料可得3，我国的太阳辐射年总量平均约 5.86103MJ/m2。云南省的太阳能资源较为丰富，位于等值线以上，部分地区的年总量超过全国平均值，这为云南省太阳能发电等工程项目的开发提供了良好基础条件。值得注意的是，虽然云南省具有较为丰富的太阳能资源，但不同的地区太阳能资源也存在差异。例如，一些地区冬季晴天日数比较少，平均海拔不高，太阳辐射在大气中的损耗较大，所以相应的太阳能开发利用价值不高。因此，需要根据具体气象条件合理地规划和设计太阳能工程项目。1地理位置云南省位于我国西南部，介于北纬 21832能源管理139DOI:10.16844/10-1007/tk.2023.06.022LOW CARBON WORLD 2023/629158、东经 9731391061147。境内地形复杂，海拔高差悬殊，最高点太子雪山主峰海拔为6 740 m，最低点元江和南溪河交汇处海拔为 76 m，高差约 6 664 m。整体地势由西北向东南逐渐降低，呈阶梯状分布。云南省山岭纵横、层峦叠嶂、湖泊众多、河流如织、盆谷交错，东部与广西壮族自治区、贵州省接壤，北部以金沙江为界、与四川省相望，与西藏自治区相连于西北部，紧邻缅甸，南部和东南部与老挝、越南接壤。云南省地形可分为两大部分：元江以东的云贵高原地区和元江以西的横断山脉纵谷地区。前者平均海拔为 2 000 m，其中广大的中部地区高原面较完整、较平坦；后者北部由高黎贡山、怒江和云岭组成，地势高大而狭窄，怒江、澜沧江、金沙江上游的深切山谷形成了著名的高山峡谷区。南部地势向南缓降，山脉河谷逐渐宽广，成为起伏比较和缓的中心低山地形。云南省全省的年平均太阳辐射量处于全国较高水平4，地形差异、气候水平差异和垂直差异较大。自南向北分为热带、亚热带、温带 3 个气候带，又可分为低热河谷区、坝区、山区、高寒山区 4 种不同的地形，形成云南省独有的立体性气候。受印度洋西南暖湿气流和北部湾东南暖湿气流控制的夏秋季，气候温暖湿润；受印度北部的干暖气候控制的冬春季，气候相对干燥。每年各季还会受到北方南下的干冷气候影响。云南省气候差异明显，时间上和空间分布上的规律是一般四季不明显，滇东北和滇西北地区常年无夏；滇中地区四季如春，冬无严寒，夏无酷暑；滇南和滇西南低热河谷区常夏无冬。同时，干湿季分明，湿季在 5 月下旬至 10 月，干季在 11 月至 5 月中旬，湿季总雨量占全年总雨量的 80%。南部和西南部地区雨量充沛，而北部地区雨量较少，尤其是金沙江、元江上游谷地气候干热，年降水量仅约 500 mm。2太阳能资源云南省位于我国低纬度高原地区，海拔较高，同时北回归线横跨南部，太阳辐射充足，季节分配均匀，四季温暖且年温差小，太阳能资源丰富。2019 年，云 南 省 全 省 太 阳 辐 射 年 总 量 为4 650 MJ/m2，较往年略有下降，但仍处于全国较高水平。然而，不同地区的日照时数受地形、气候、地表高度等影响，金沙江河谷地区为全省太阳辐射年总量最高的地区，其他地区的日照时数相差较大5。例如，2019 年，永仁县日照时数为 2 800 h，盐津县为 900 h。低纬高原地区一般只有干季和湿季之分，这两个季节的日照时数有很大差异。在湿季，云层较多，降雨日数增多，各地日照时数普遍比干季少。由于日照时间长且光照强度大，干季的日照条件更好。总体而言，云南省具有良好的太阳能利用潜力，因为其在干季晴天多、日照充足，而在湿季虽然日照时数较少但仍能良好地利用太阳能资源。3日照时数分析云南省气象站月平均日照时数，可以了解该省日照时数的时间分布特征。一般 3 月出现全年月最高日照时数，在干季，7 月出现全年月最低日照时数，在湿季。分析云南省月平均日照百分率，可以发现其时间分布特征，与全年月平均日照时数的规律相似。月平均日照时数及百分率如表 2 所示。云南省月平均日照时数干季比湿季多，峰值出现在 3 月，全省月平均日照时数为 221.6 h，谷值出现在 7 月，全省月平均日照时数为 124.2 h。全省大多数地方干季日照时数占全年日照时数的 50%以上。云南省月平均日照百分率时间分布的最大特征为冬半年与夏半年日照百分率差异显著，冬半年分布比较平稳，夏半年分布比较起伏。4资源排序利用太阳能资源中尺度数据库数值模拟分析，云南省区域太阳能资源开发利用可以分为 4 类区域：核心区域，较佳区域，一般区域，匮乏区域。云南省太阳能资源分类如表 3 所示。4.1核心区域云南省太阳能资源核心开发区域在丽江市中部和东部、大理州东部、楚雄州西部和北部。此区域太月份月平均日照时数/h月平均日照百分率/%1198.9602191.4603221.6604213.8565195.2476134.5337124.2308143.8369131.03610146.24111160.34912186.457表2月平均日照时数及百分率能源管理140LOW CARBON WORLD 2023/6阳辐射年总量超过 6 000 MJ/m2，年日照时数超过2 300 h，年日照百分率为 53%61%，年发电小时数不低于 1 500 h。核心区域拥有丰富的日照资源，太阳辐射能量高，地势海拔一般在 1 800 m 以上，空气透明度高，太阳辐射在大气中的损耗少，使其在太阳能工程项目开发利用方面具有较高价值。另外，该地区的年内月太阳总辐射值变化较为稳定，有利于太阳能资源的稳定输出。4.2较佳区域云南省太阳能资源开发较佳的区域包括迪庆州东部、丽江市北部和西部、大理州西部、保山市中部、德宏州、临沧市东部、普洱市西部、西双版纳州西部、楚雄州东部和南部、昆明市北部和南部、红河州北部和西部以及玉溪市。较佳区域太阳辐射年总量为 5 500 MJ/m26 000 MJ/m2，年日照时数为 2 1002 300 h，年日照百 分 率 不 低 于 50%，年 发 电 小 时 数 为 1 300 1 500 h，平均利用小时数约 1 400 h。较佳区域日照充分，面积较大，地形地貌多样，有利于进行大面积连片的大规模太阳能资源开发，年内月太阳总辐射值变化起伏不大。4.3一般区域云南省有多个地区具有非常好的太阳能资源开发潜力。其中，迪庆州西部、怒江州南部、保山市北部、临沧市西部、普洱市中部、西双版纳东部、昆明市中部、曲靖市西部、昭通市南部、文山州西部、红河州中部等区域，都有着丰富的太阳能资源储备。一般区域太阳辐射年总量约为 5 000 MJ/m25 500 MJ/m2，年日照时数在 2 100 h 左右，年发电小时数为 1 1001 300 h，平均发电小时数约 1 200 h。由于此区域日照时数偏少，日照不是很充分，因此该区域只具备一定规模的太阳能开发利用价值。4.4匮乏区域云南省太阳能资源匮乏区域位于文山州北部、东部和南部，昭通市北部，曲靖市东部，怒江州北部。这些地区的太阳辐射年总量和年日照时数较少，年发电小时数也较少。同时，由于这些地区冬季晴天日数较少，太阳辐射在大气中的损耗也较大，且平均海拔不高，因此这一区域的太阳能开发利用价值不大。5结语随着太阳能资源开发利用技术日趋成熟，云南省区域太阳能资源的开发利用市场也快速升级，太阳能资源开发利用工程项目也随之增多。为了更好地有效开发利用太阳能资源，通过对云南省区域太阳能资源进行有效定位分析，采用数值模拟、宏观分析等手段，对云南省区域太阳能资源的核心区域、较佳区域、一般区域、匮乏区域的资源进行分析及排序，为太阳能资源工程项目提供了科学的规划布局与合理的开发时序。同时为资源开发者提供了较为及时准确的信息，也提高了工程项目本身的收益，通过这种科学规划的方式，可以减少盲目性，增强指引性，提高项目的成功率和收益。参考文献1 林文贤，吕恩荣.云南省太阳能辐射资源研究：总辐射J.云南师范大学学报（自然科学版），1990（增刊 1）：27-38.2 李丹丹，何昊，仇恒帅，等.安徽省太阳辐射能资源的时空分布特征与可利用潜力评估J.安徽农业大学学报，2022，49（6）：990-996.3 林文贤，高文峰，蒲绍选，等.云南省太阳能辐射资源研究：直接辐射J.云南师范大学学报（自然科学版），1995（增刊1）：65-83.4 宛芳，薛敏，罗会龙，等.云南省太阳能资源及太阳能利用进展J.煤气与热力，2009，29（2）：19-22.5 王学锋，朱勇，范立张，等.19612007 年云南太阳总辐射时空变化特征J.气候变化研究进展，2009，5（1）：29-34.作者简介：袁栋梁（1981），男，汉族，山西临汾人，硕士研究生，工程师，研究方向为遥感测绘资源分析。表3云南省太阳能资源分类类别太阳辐射年总量/（MJ m2）年发电小时数/h利用区域目标区域6 0001 500核心区域丽江市中部和东部、大理州东部、楚雄州西部和北部5 5006 0001 3001 500较佳区域迪庆州东部、丽江市北部和西部、大理州西部、保山市中部、德宏州、临沧市东部、普洱市西部、西双版纳州西部、楚雄州东部和南部、昆明市北部和南部、红河州北部和西部、玉溪市5 0005 5001 1001 300一般区域迪庆州西部、怒江州南部、保山市北部、临沧市西部、普洱市中部、西双版纳东部、昆明市中部、曲靖市西部、昭通市南部、文山州西部、红河州中部5 0001 100匮乏区域文山州北部、东部和南部，昭通市北部，曲靖市东部，怒江州北部能源管理141