淺析赤城縣太陽能資源分布特征及利用對策

田靜齋，張貴梅，李景宇，楊斌

（1.赤城縣氣象局，河北 赤城 075500；2.張家口市氣象局，河北 張家口 075000）

太陽能以其儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性和經(jīng)濟性等優(yōu)點，被國際公認為是未來最具有競爭性的能源之一，是未來接續(xù)能源和戰(zhàn)略能源[1-3]。太陽能又屬于氣候資源，其時空變化與氣象因素密切相關，開發(fā)利用全過程離不開健全的氣象保障服務，如太陽能資源的監(jiān)測與評估、光伏發(fā)電功率預報、光伏電站選址規(guī)劃、光伏電站氣象災害評估等[4]。我國很多地區(qū)對當?shù)靥柲苜Y源進行評估，并對太陽能資源的評估計算方法和開發(fā)利用前景進行分析。為了加強河北省張家口赤城縣資源的高效利用、科學合理地開發(fā)利用太陽能資源，推動綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，有必要開展太陽能資源評估工作，其對該區(qū)域內(nèi)的太陽能資源的開發(fā)利用具有較強的指導意義。

1 赤城縣概況

赤城縣位于河北省西北部，東接承德市，南界北京市，西鄰張家口市，北靠壩上草原，與懷柔區(qū)、延慶縣、懷來縣、宣化縣、崇禮縣、沽源縣、豐寧縣接壤。屬潮白河水系白河流域。地處冀北山區(qū)，地理坐標北緯4 0°3 0 ˊ3 7〞～4 1°2 3 ˊ2 6〞，東經(jīng)115°25ˊ18～116°27ˊ33〞。

赤城縣屬東亞大陸性季風氣候中溫帶亞干旱區(qū)，一年四季，氣候分明。春季多風少雨雪，陽光明媚；夏季雨量大、次數(shù)多，空氣清新濕潤；秋季天空晴朗，溫涼舒爽；冬季寒冷漫長，降雪量較少。

2 太陽能資源空間分布特征

赤城縣太陽能資源從西南部、東北角向東南呈逐漸遞減的趨勢，田家窯鎮(zhèn)、大海陀鄉(xiāng)、龍關鎮(zhèn)年太陽總輻射量在1550 k W·h/m2以上，最大可達1564.6 k W·h/m2以上；最小值出現(xiàn)在后城鎮(zhèn)、東卯鎮(zhèn)和樣田鄉(xiāng)，年太陽總輻射量也在1494kW·h/m2以上（如圖1和圖2）。

3 太陽能資源時間分布特征

1981年以來，年太陽總輻射量整體呈下降趨勢，平均每年下降2.4kW·h/m2。從太陽總輻射量的年代際變化看，20世紀八十年代年平均太陽總輻射量為1568.0kW·h/m2，九十年代年平均太陽總輻射量為1497.5kW·h/m2，二十一世紀以來年平均太陽總輻射量為1488.8kW·h/m2。

從太陽總輻射量的季節(jié)變化分析，夏季太陽總輻射量最大，為498.1kW·h/m2，占全年總輻射量的32.9%；春季次之，為474.1kW·h/m2，占全年總輻射量的31.3%；冬季最小，為230.7kW·h/m2，占全年總輻射量的15.2%。

從太陽總輻射量的月變化分析，5月太陽總輻射量最大，為182.6kW·h/m2，占全年總輻射量的12.1%，6月次之，為174.3kW·h/m2，占全年總輻射量的11.5%；12月份最小，為65.0kW·h/m2，占全年總輻射量的4.3%。

4 太陽能資源精細化評估

赤城縣年太陽總輻射量在1494.4～1564.6kW·h/m2之間，其中，全縣1～12月份平均太陽總輻射量分別為：76.3kW·h/m2、93.5kW·h/m2、135.2kW·h/m2、159.0kW·h/m2、181.7kW·h/m2、176.3kW·h/m2、167.7kW·h/m2、154.8kW·h/m2、135.1kW·h/m2、111.8kW·h/m2、77.1kW·h/m2、65.6kW·h/m2，全年年平均為1534.0kW·h/m2。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年平均太陽總輻射分別為：田家窯鎮(zhèn)1564.6kW·h/m2、大海陀鄉(xiāng)1563.2kW·h/m2、龍關鎮(zhèn)1557.7kW·h/m2、獨石口鎮(zhèn)1552.1kW·h/m2、三道川鄉(xiāng)1551.8kW·h/m2、炮梁鄉(xiāng)1547.8kW·h/m2、鎮(zhèn)寧堡鄉(xiāng)1546.3kW·h/m2、馬營鄉(xiāng)1541.7kW·h/m2、云州鄉(xiāng)1537.1kW·h/m2、白草鎮(zhèn)1535.8kW·h/m2、雕鄂鎮(zhèn)1526.1kW·h/m2、赤城鎮(zhèn)1522.0kW·h/m2、東萬口鄉(xiāng)1520.9kW·h/m2、龍門所鎮(zhèn)1518.5kW·h/m2、茨營子鄉(xiāng)1517.4kW·h/m2、樣田鄉(xiāng)1510.0kW·h/m2、東卯鎮(zhèn)1504.5kW·h/m2、后城鎮(zhèn)為1494.9kW·h/m2；十八個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中太陽能總輻射最大地區(qū)在田家窯鎮(zhèn)為1564.6 kW·h/m2，最小地區(qū)后城鎮(zhèn)才1494.9kW·h/m2。根據(jù)《太陽能資源等級總輻射》（GBT31155-2014）中太陽總輻射年輻照量等級標準，赤城縣屬于太陽能資源很豐富地區(qū)，太陽能資源開發(fā)利用潛力巨大。

5 結(jié)語

制定太陽能資源開發(fā)利用規(guī)劃，并優(yōu)先開發(fā)太陽能資源豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)（數(shù)據(jù)詳見附表）。應充分認識太陽能資源的商品價值屬性，根據(jù)太陽能資源豐富程度確定土地租賃價格。建立土地租賃價格同上網(wǎng)電價聯(lián)動機制，避免土地租賃單價長期不變，防止返貧現(xiàn)象的發(fā)生。

將光伏扶貧和農(nóng)村大氣污染治理統(tǒng)籌考慮，鼓勵享受光伏扶貧補貼的貧困戶進行煤改電取暖改造，既改善了環(huán)境又降低了生活成本。

氣候變化背景下，太陽能資源狀況也在發(fā)生變化，對太陽能資源開發(fā)利用項目要依法開展氣候可行性論證，并將論證結(jié)果納入項目可行性研究報告，避免投產(chǎn)后發(fā)電量達不到預期目標。

建議結(jié)合本縣國土資源數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析技術(shù)，剔除自然保護區(qū)、軍事設施、農(nóng)田、森林等限制因子，計算本縣太陽能資源開發(fā)潛力，并在此基礎上考慮坡度、坡向的影響，給出光伏發(fā)電太陽能資源技術(shù)開發(fā)量及可開發(fā)資源分布圖譜，為太陽能開發(fā)利用規(guī)劃提供更精準的科學支撐。

建議結(jié)合本縣農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)，利用太陽能數(shù)據(jù)，在太陽能資源豐富鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展光伏農(nóng)業(yè)，推動光伏科技大棚、光伏養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)項目的開發(fā)利用。