(1)中國太陽能資源分布情況
智研咨詢發(fā)布的《2017-2022年中國光伏發(fā)電市場行情動態(tài)及發(fā)展前景預測報告》顯示,我國屬太陽能資源豐富的國家之一,全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2000小時,年輻射量在5000MJ/m2以上。據統(tǒng)計資料分析,中國陸地面積每年接收的太陽輻射總量為3.3×103~8.4×103MJ/m2,相當于2.4×104億噸標準煤的儲量。
根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,我國太陽能資源地區(qū)分為以下四類:
一類地區(qū)(資源豐富帶):全年輻射量在6700~8370MJ/m2。相當于230kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部、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、西藏東南部等地。
二類地區(qū)(資源較富帶):全年輻射量在5400~6700MJ/m2,相當于180~230kg標準煤燃燒所發(fā)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、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇中北部和安徽北部等地。
三類地區(qū)(資源一般帶):全年輻射量在4200~5400MJ/m2。相當于140~180kg標準煤燃燒所發(fā)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(qū),春夏多陰雨,秋冬季太陽能資源還可以。
四類地區(qū):全年輻射量在4200MJ/m2以下。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國太陽能資源最少的地區(qū)。
一、二類地區(qū),年日照時數(shù)不小于2200小時,是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū),面積較大,約占全國總面積的2/3以上,具有利用太陽能的良好資源條件。
全國水平面太陽總輻射圖
資料來源:公開資料整理
(2)中國太陽能資源的利用方式
太陽能利用的基本方式可分為光熱利用、光電利用、光化學利用、光生物利用四類。
一、光熱利用:它是將太陽輻射能收集起來,通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置,主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等3種。真空管熱水器比平板集熱器熱效率更高,陽光穿過吸熱管的第一層玻璃照到第二層玻璃的黑色吸熱層上,將太陽光能的熱量吸收,由于兩層玻璃之間是真空的,熱量不能通過對流和傳導向外傳,只能傳給玻璃管里面的水,使玻璃管內的水加熱,加熱的水變輕沿著玻璃管受熱面往上進入保溫儲水桶,桶內溫度相對較低的水沿著玻璃管背光面進入玻璃管補充,如此不斷循環(huán),使保溫儲水桶內的水不斷加熱,從而達到熱水的目的。聚焦集熱器在陽光充足、光照強烈的專區(qū)用來做飯,效率較低。
二、光電利用:未來太陽能的大規(guī)模利用是用來發(fā)電。利用太陽能發(fā)電的方式主要有兩種:①光—熱—電轉換。即利用太陽輻射所產生的熱能發(fā)電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽,然后由蒸汽驅動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。前一過程為光—熱轉換,后一過程為熱—電轉換,成本較高,效率較低。②光—電轉換。其基本原理是利用光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能,它的基本裝置是太陽能電池,如光伏路燈、光伏電站、航天器供能等。
三、光化利用:這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式,目前應用成本高,不普遍。
四、光生物利用:通過植物的光合作用來實現(xiàn)將太陽能轉換成為生物質的過程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、地膜覆蓋、溫室大棚和巨型海藻等。