桑建人（宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏 银川 750002）
摘 要：本文通过对国内外、区内外太阳能资源开发利用现状研究，以统计事实分析宁夏的太阳能资源分布状况，表明宁夏是我国太阳辐射的高能区之一，太阳能资源丰富，全区平均5781MJ/ m2.a，在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川占第三位，仅次于拉萨和呼和浩特。本文在总结宁夏太阳能资源开发利用存在的主要问题基础上，面向我区全面建设小康社会的需求，结合我区实际提出了太阳能开发利用的若干适宜途径，并提出了符合区情的太阳能资源开发利用的对策及建议。为宁夏开发新能源和可再生能源，发展循环经济，建设节约型、环境友好型社会，提供科学决策依据。
关键词：太阳能资源；开发利用； 途径对策
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太阳能作为一种能源，与煤炭、石油等化石能源和核能等相比，有着普遍性、无害性、长久性、巨大性的独具特点[1]。根据目前世界上已探明的可采储量和能源的年消耗量来计算，占世界能源供应40%的石油资源再过40-50年左右就将耗尽，而化石能源在转换过程中造成的污染也带来越来越尖锐的生态危机。我国不仅是世界上少数几个能源以煤为主的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国。年排放so2近2000万t，酸雨面积已占国土面积的30%，空气质量达标城市仅占1/3，流经城市的河段70%受到不同程度污染，固体废弃物堆存量已达70多亿t[2]。尽快遏制生态环境恶化状况，改善环境质量已成为我国可持续发展亟待解决的问题。转变经济增长方式，发展循环经济，建设节约型、环境友好型的社会迫在眉睫。由鉴于此，作为地球上最重要的绿色可再生能源——太阳能，其开发利用潜力巨大。
1 国内外太阳能资源开发利用现状
1.1 国外概况及趋势
太阳能的利用分为广义和狭义两种。广义的太阳能利用指对太阳辐射能及其所产生的其它自然能,如水力、风能、潮汐能、海洋温差和生物质能等的转化与利用;狭义的太阳能利用指对太阳辐射能的直接转化和利用[3]。本文仅讨论狭义的太阳能利用。太阳能的直接转化和利用技术主要是通过转换装置把太阳辐射能转换成热能、电能等方式实现的，由于光电转换装置通常利用半导体器件的光伏效应原理实现，因此又称太阳能光伏技术。20世纪50年代，太阳能利用领域出现两项重大技术突破:一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池;二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层,为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。自上世纪7O年代以来，随着常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，纷纷制定了明确的长、中、短期的战略发展目标。美国、日本、德国相继实施了“阳光计划”和“万户、百万户太阳能屋顶计划”，法国、英国、意大利等欧盟国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。20世纪90年代以来联合国召开了一系列太阳能高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划，进一步推动全球太阳能的开发利用，使其成为各国制订可持续发展战略的重要内容。
太阳能热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。塞浦路斯和以色列人均使用太阳能热水器面积居世界首位，分别为1 m2/人。日本和以色列太阳能热水器户用比例分别为20%和80%，但世界太阳能热水器的平均户用比例还非常低，约1%-2%。世界太阳能建筑发展迅速。据统计，建筑能耗占世界总能耗的1/3，其中空调和供热能耗占有相当大的比例。试验表明，太阳能建筑节能率大约75%左右，是太阳能热利用的重要市场，因此太阳能建筑已成为最具发展前景的领域之一。太阳能热发电技术同其它太阳能技术一样，在不断完善和发展，但其商业化程度还未达到热水器和光伏发电的水平。目前世界光伏发电主要集中在日本、德国和美国3个经济强国，约占世界光伏发电市场的 80％。据专家估计，21世纪世界太阳能利用将具六大趋向：一是光伏发电产业将继续以高增长速率发展。预计到下世纪中叶, 光伏发电将成为人类的基础能源之一；二是太阳能热发电将在2020年左右初步实现商业化；三是太阳电池组件成本将大幅度降低；四是光伏产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展；五是薄膜电池技术将获得突破；六是光伏系统和建筑结合将使太阳能光伏发电向替代能源过渡，成为世界能源结构组成的重要部分[4]。
1.2 国内概况及趋势
20世纪70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生巨大影响。1975年，在河南安阳召开的“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了我国太阳能事业的发展。此后，我国政府一直把研究开发太阳能技术和推广工作列入国家计划，一些大学和科研院所，相继开展太阳能课题研究,成立研究室，有条件的地方开始筹建太阳能研究所。太阳能利用已广泛应用于工农业生产中，尤其以太阳光热转换技术产品最多，如太阳能热水器、太阳能干燥器、日光温室、太阳房、太阳灶、太阳能采暖和制冷系统等。主要体现：一是太阳能热水器。成为我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域。太阳热水器技术性能得到进一步改善，其应用方式已由季节性、间歇式应用发展到全天候、连续性应用。据不完全统计，截止到2004年，全国太阳热水器使用保守累计量约6300万m2，年销售量为欧洲的10倍，达1200万m2，都位居世界第一。但户用比例仅为3%，与日本和以色列等国家相比，差距很大;二是太阳能建筑。我国自20世纪70年代开始被动太阳房采暖建筑的研究开发和示范, 其采暖节能效率为60%-70%，至今已建成建筑面积约1 000万m2 ，每年可节约20-40万tce。太阳能热利用与建筑一体化技术开发取得实质进展，但在技术水平上同国外还有相当大的差距。根据国家建设部的建筑节能规划，争取在2010年和2030年分别实现民用建筑太阳房达到10%和30%，其开发利用前景广阔;三是太阳能热发电。其研发工作始于20世纪70年代末，目前还没有试验样机。
我国的光伏发电研究始于上世纪50年代末，80年代中后期，通过引进国外太阳电池生产线和关键设备，初步形成4.5MW的生产能力。“九五”期间国产晶体硅电池效率达到了11-14%，比"八五"时期提高2%。经过20 多年的发展，我国光伏组件生产成本不断降低、市场不断扩大、装机容量逐年增加，1999年底累计约15MW。应用领域包括农村电气化、交通、通信、石油、气象、国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视等用电，对发展边远贫困地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。但在总体水平上同国外相比还有很大差距，尤其是在向生产力转化和应用领域方面差距很大。表现为：一是生产规模小；二是技术水平较低；三是专用原材料性能有待进一步改进；四是成本高；五是市场培育和发展迟缓。根据专家预测：21世纪我国光伏发电在采用2种发展模式的情况下，即年增长率约15%的常规模式或在政策法规驱动下年增长率约25%的快速模式，在2030年左右光伏技术的发电成本在几乎整个电力市场上都具有竞争力。
2 宁夏太阳能资源开发利用现状
2.1 宁夏太阳能资源概况
宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一。据1961-2004年宁夏太阳辐射资料统计表明,全区平均5781MJ/ m2.a（见图1）,其空间分布特征是北部多于南部，南北相差约1000MJ/m2.a，灵武、同心最大，达6100 MJ/ m2.a以上。且太阳辐射能直接辐射多、散射辐射少，对于太阳能利用十分有利。全年平均总云量低于5成，晴天多，阴天少，日照时数多达2835h，年日照百分率达64％，北部石嘴山地区年日照时数高达3100 h。据分析[5]：在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川太阳能可利用状况在全国排序占第三位，仅次于拉萨和呼和浩特，固原排序占第十二位。表明宁夏太阳能资源丰富，有着得天独厚的优越条件，太阳能开发利用潜力巨大。
图1 宁夏太阳辐射年总量分布图
2.2 宁夏太阳能利用概况
宁夏太阳能利用工作伴随农村能源建设与可再生能源的开发利用起步，始于20世纪70年代。据统计，国家和自治区在农村能源建设项目投入的资金累计达2800万元人民币。二十多年来，在全区19个县（市）示范推广了农村能源利用技术，重点进行了沼气、太阳能利用、风能及节能技术的试验、示范和推广。目前西吉、隆德、原州区已建成3个太阳灶生产基地，年生产太阳灶5万台以上；太阳能暖房从1985年开始主要在我区中小学校，示范农户、敬老院、卫生院等地推广，其经济效益好，受益辐射面广，成本只比普通建筑增加15%-20%；太阳能暖圈在我区也发展迅速，特别是实行退耕还林生态建设的今天，南部山区的温棚养鸡、养牛、养羊、养猪等队伍也越来越壮大。截止2002年，全区已累计建成太阳能暖房6万m2、太阳灶5.6万台,平均每年节煤601.7 tce，节约396万元。一项利用太阳能把苦咸水淡化成纯净水的技术，已由宁夏科技人员研制成功，并获得国家专利。目前，这项技术已在西海固苦咸水地区进行推广应用。同时自治区人民政府还制定了“2003-2010年宁夏太阳能利用规划”，预计2010年全区将推广应用太阳灶80万台、太阳能热水器40万台、新建改建被动式太阳房1万处、太阳能暖圈10万处、推广应用太阳能光电用户4万户，届时每年可节约资金4.24亿元，节能约43.2万tce。
起步于上世纪80年代的日光节能温室和地膜覆盖技术是目前我区太阳能利用在农业方面技术最成熟、经济效益最佳、应用最普遍的项目，目前全区已建温棚10多万亩，成为我区冬季蔬菜的主要来源。地膜覆盖技术已成为我区引黄灌区各类经济作物和山区主要粮食作物广泛采用的覆盖栽培技术之一。据宁夏农调队2004年调查表明：宁夏温棚种植业已由单一产品向多品种转变，上半年产出的农产品90%以上是温棚蔬菜。随着冬季农业的发展，产出的农产品由单纯的温棚蔬菜增加了温棚瓜类、温棚水果、温棚花卉、枸杞和牧草等。在上半年种植业产值中，蔬菜产值所占比重为79.2%，比2000年下降了近10个百分点。
多年来，自治区政府把开发利用太阳能作为经济社会发展的重要内容，先后出台了一系列特殊优惠政策。1999年，启动了与太阳能热利用有关的“阳光工程”，开展了“千户太阳能热水器示范项目”，已连续三年在农村示范推广太阳能热水器，目前已累计推广安装 7.1万m2，有6万农户受益，每年可节煤约1.3万tce。银川市则把太阳能的开发利用列入清洁能源行动计划之中，成为国家首批18个清洁能源试点城市之一。据银川市环保局统计，截止2004年，银川市已累计安装太阳能热水器27000台，据保守估算户用比例达10%，高于全国平均水平3倍之多。仅此一项，每年采暖期内就可节煤1687t，减少SO2排放27t，减少烟尘排放38.81t。
另外自治区人民政府还每年安排数十万元科研经费，专项用于太阳能技术开发和产品研制工作，宁夏佳美迪新能源科技有限责任公司是宁夏太阳能研究行业中的佼佼者，显现出宁夏在太阳能研究技术方面具有一定的科研能力和水平。
3 宁夏太阳能资源开发利用存在的主要问题
(1)缺乏统一、可持续的战略支持政策
主要表现在三个方面：一是政府决策尚停留在宏观层面上，缺乏统一、具体的战略目标和指导方针；二是缺乏宁夏太阳能开发利用总体战略布局及短、中、长期发展规划；三是缺乏制定强制性的适用本地区太阳能开发利用的政策和规定。
(2)缺乏系统、完善的经济激励政策
主要体现在四个方面：一是缺乏完善的对投资者、用户及相关产品的补贴政策；二是缺乏系统的税收优惠或强制性税收政策；三是缺乏优惠的价格政策；四是缺乏低息（贴息）贷款政策。