吐魯番地區光熱資源的分析與利用建議

熊友良 戚英

摘要 本文利用全國122個站點1951—2000年輻射日數據，通過對比重點分析了近40年吐魯番地區輻射量變化特征。結果表明，1961—2000年吐魯番地區光熱資源豐富，呈上升趨勢；據此提出建議，即在該地區發展太陽能產業，以彌補可再生能源少、能源結構單一的缺陷，從而進一步發展吐魯番農業、旅游業，實現經濟跨越式發展。

關鍵詞 輻射量；光熱資源；利用建議；新疆吐魯番

中圖分類號 P422.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0208-01

太陽能光熱資源具有安全可靠、無噪音、無污染、制約少、故障率低、維護簡單等優點，其取之不盡、用之不竭，廉價、使用方便，是緩解能源緊張的新途徑[1-2]。地球上太陽能資源分布與各地緯度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關[3-4]。吐魯番是我國太陽能光熱資源最豐富地區之一，年均日照時數長達3 200 h以上，陽光熱輻射量達583.93 kJ/cm2，全地區高達4 102萬MJ。吐魯番地區種植大棚蔬菜較其他地區成本低，冬季無需為大棚保溫花費巨資，更無需投入加溫費用，夏季地表溫度高，可徹底殺滅土壤中病毒、蟲卵，一年四季都可進行蔬菜生產，種植效益高。

1 吐魯番地區地理及氣候概況

吐魯番位于天山南麓，地貌為“兩山夾一盆”，博格達山和庫魯克塔格山南北夾峙，中間是吐魯番盆地，盆地最低處為艾丁湖，低于海平面154.4 m。吐魯番地區屬典型大陸性暖溫帶荒漠氣候區，是中國夏季氣溫最高地區，每年6—8月平均氣溫35～37 ℃，極端最高溫度可達49 ℃，地表溫度超70 ℃，日照充足，熱量豐富，極端干燥，降雨稀少，年平均降水量僅16.6 mm，年平均氣溫13.9 ℃，全年日照時數3 000～3 200 h，太陽年輻射量583.93～629.55 kJ/cm2，無霜期長達210 d。

2 吐魯番地區總輻射與全國對比分析

2.1 年均總輻射量

2.1.1 年均總輻射與全國對比。吐魯番地區年平均輻射量為570 985.10 MJ/m2，全國122個站點平均年輻射量為508 931.70 MJ/m2，吐魯番地區較全國年平均輻射量多62 053.4 MJ/m2，在全國122個站點中排名第28位，處于中上位置，屬西北地區光熱資源較豐富地區。全國年平均輻射量最多的地方是西藏自治區“日光城”拉薩，年平均輻射量為746 073.59 MJ/m2；最低點為重慶，年平均輻射量為310 752.54 MJ/m2。吐魯番較拉薩少175 088 MJ/m2，但較重慶多260 233 MJ/m2。全國122個站點，70萬MJ/m2以上有4個；60萬～70萬MJ/m2有18個；50萬～60萬MJ/m2有32個，吐魯番站位居第8位；15個站點在40萬MJ/m2以下。可見吐魯番光熱資源在全國范圍內屬于很豐富的地區，而且具有發展和利用的空間和潛力。

2.1.2 吐魯番年均總輻射量的年際變化。1961—2000年吐魯番地區年總輻射量呈遞增趨勢（圖1），其中20世紀80—90年代總輻射量相對較高。

2.2 月均輻射量

吐魯番全年輻射量在全國居第28位，3—10月的光熱資源都大于全國平均水平[5-6]，尤其5—9月在全國排名都在前20位。7—8月輻射資源排名進入全國前10位。從與全國平均差值看，3月開始差值逐漸變大；6月差值最大，達554 MJ/m2；6—7月和全國平均差值最大，都在599 MJ/m2以上；5月和8月次之；4月和9月再次之。

吐魯番光熱資源具有上升快、下降快、高峰期輻射量大、高峰期停留時間久等特點。吐魯番光熱資源優勢集中在3—10月，11月至翌年2月光熱資源均低于全國平均水平，排名在第70～100位。11月至翌年1月吐魯番處于冬季，輻射強度較小，日照時間非常短，是吐魯番光熱資源劣勢月份。

11月、2月、3月是吐魯番一年中變化最快的3個月，11月下降38%，2月上升38%，變化最快的是2—3月，變幅達54%；4月、5月輻射值也分別以22%、23%速度增長，6—9月是吐魯番高峰期，具有變化緩慢、持續久的特點，吐魯番光熱資源優勢主要集中于這4個月。

3 結論與建議

分析結果表明，1961—2000年吐魯番地區年總輻射量呈遞增趨勢，20世紀80—90年代總輻射量相對較多。對比分析吐魯番地區和全國輻射量發現，全國年平均輻射量最多的地方“日光城”拉薩，年平均輻射量為746 073.59 MJ/m2；最少點為重慶，年平均輻射量為310 752.54 MJ/m2。吐魯番較拉薩少175 088 MJ/m2，但較重慶多260 233 MJ/m2；吐魯番站位居此列第8位。

在吐魯番發展太陽能產業，能彌補可再生能源少、能源結構單一的缺陷，可進一步發展吐魯番農業、旅游業，使經濟實現跨越式發展。因此，提出吐魯番光熱資源利用設想。一是發電。從工業角度出發，對太陽能資源進行利用，擬建太陽能電站，以國家級能源新區建設為契機，展開多角度、多方位研究。二是將太陽能轉換為光能，發展太陽能光伏發電技術，實現各種能源互補，實現跨越式經濟發展。三是吐魯番盛產瓜果，應充分利用當地優越的水、土、光、熱條件，種植葡萄、哈密瓜、長絨棉、反季節蔬菜等經濟植物。四是吐魯番有豐富的旅游資源，如規模宏大地下大運河坎兒井、連綿100 km以上的火焰山，世界第二低洼地、海拔-155 m的艾丁湖、青翠欲滴的葡萄溝、世界上唯一與城市相連的庫木塔格沙漠風景區，可利用太陽能發展吐魯番旅游業。

4 參考文獻

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[2] 張琪，馬鳳梅.野牛溝近50年日照時數的變化特征分析[J].青海氣象，2009（2）：22-24.

[3] 高操，施東雷，李成，等.1993—2013年中國地面太陽輻射的變化特征[J].氣象與環境科學，2017，40（4）：27-34.

[4] 李小軍，辛曉洲，彭志晴.2003—2012年中國地表太陽輻射時空變化及其影響因子[J].太陽能學報，2017，38（11）：3057-3066.

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