在持续的能源危机和气候变化威胁日益加剧的情况下，利用可再生能源的需求变得越发紧迫。特别是太阳能，正脱颖而出成为主要候选者，专家预测它可能在本世纪末成为主要的能源来源。
然而，太阳能发电并非没有挑战。与风能一样，太阳辐照度（特定地区可获得的阳光量）会因天气条件而大幅波动，从而导致功率输出发生变化。这些变化会破坏电网，使其难以持续满足能源需求。因此，掌握太阳辐照度随时间以及不同位置的变化规律对于确定太阳能发电厂的最佳地点而言至关重要。
为了满足这一需求，由千叶大学环境遥感中心的特聘助理教授Hideaki Takenaka领导的研究团队进行了一项全面的研究，以更好地了解整个亚太地区的太阳辐照度。他们的研究结果于2024 年7月发表在《太阳能》杂志上，并于 2024年6月13日在网上公布，为太阳辐照度在空间和时间上的变化提供了宝贵的见解。研究小组包括千叶大学的Kalingga Titon Nur Ihsan和Atsushi Higuchi，以及万隆理工学院的Anjar Dimara Sakti和Ketut Wikantika。
该研究利用了来自日本卫星Himawari-8和Himawari-9的数据，它们捕获了亚太地区的高分辨率图像。研究人员采用AMATERASS太阳辐射数据，这些数据来自与对地静止卫星观测同步的实时分析。AMATERASS由Takenaka博士和他的团队开发，使用神经网络进行高速辐射传输计算，从而准确估算太阳辐照度。这些数据收集历经16年，并由千叶大学环境遥感中心的数据存档与分析中心公开提供，已被下载超过1.86亿次，并用于日本的众多研究和国家项目之中。
通过10分钟为间隔分析20km×20km网格上的太阳辐照度数据，研究人员得以从空间和时间两个维度估算太阳辐照度的变化情况。他们的分析揭示了几个关键发现。例如，他们发现，与高纬度地区相比，赤道附近地区的太阳辐照度随时间的波动较小，这主要是由于降雨和云活动的影响。此外，由于云活动增加，高海拔区域表现出更大的变化性。特别是青藏高原，在“伞效应”（衡量有多少太阳能被反射回太空的指标）方面表现出显著的季节性变化。Takenaka博士称：“我们基于时空数据进行的评估揭示了一些使用传统方法无法实现的特征，传统方法依赖于简单的长期平均值或典型气象年（TMY）作为典型的太阳辐照度数据。”
研究团队还使用年度和季度数据评估了1,900多个现有太阳能发电厂的性能。他们发现，由于云层引起的“伞效应”，其中许多发电厂在6月至8月的发电量不理想。这一发现表明，在这几个月里，受这些条件严重影响的地区不应仅仅依赖太阳能发电。
最后，该研究探讨了未来太阳能发电厂的最佳配置。研究人员总结道，与大型集中式太阳能发电厂相比，采用更为分散的太阳能发电模式，包括分布在广阔区域上的小型光伏系统，在减少电力输出的快速波动方面将更有效。Takenaka博士解释道：“根据太阳辐照度的时空特性，我们建议通过将小型光伏系统分布在广阔区域上而不是依赖大型太阳能发电厂，这样应当能够抑制太阳能发电量的快速波动。值得注意的是，这些结论来自天气和气候研究，而不是从工程学的角度得出。”在许多国家越来越受欢迎的屋顶太阳能电池板便可以在这一战略中发挥重要作用。
这些发现将有助于亚太地区更有效地规划太阳能发电，支持可持续能源发展并帮助应对气候变化。
