南苏丹可再生能源潜力评估：风能与太阳能的区位优势与季节性变化分析

《Energy, Sustainability and Society》：Uncovering South Sudan's renewable energy potential: a comprehensive evaluation of favourable locations and variability

本刊推荐：为应对南苏丹严峻的能源危机（仅7%人口通电）及生物质依赖导致的 deforestation 与 air pollution，研究人员基于40年气象数据（1974-2014），采用 Angstrom-Prescott 模型与 WPD（Wind Power Density）评估体系，对朱巴、马拉卡勒等四地风能（风速5.54 m/s）与太阳能（辐射量19.72 MJ/m2/day）潜力开展综合研究。结果表明：马拉卡勒与朱巴属风能3级（"Fair"），太阳能属"Moderate"级别，可支撑中型风电与光伏混合系统，为该国实现SDG 7（清洁能源）等目标提供量化依据。

　　

在非洲东北部的内陆国家南苏丹，仅有7%的人口能够用上电力，绝大多数农村居民长期依赖木炭、秸秆等生物质燃料满足日常能源需求。这种能源结构不仅效率低下，更导致森林以每年1.5-2%的速度锐减，并引发严重的室内空气污染与呼吸道疾病。与此同时，柴油发电成本高昂且供电极不稳定，严重制约了当地经济发展与民生改善。面对这一困境，开发本地清洁能源已成为南苏丹实现联合国可持续发展目标（SDG），特别是SDG 7（经济适用的清洁能源）、SDG 13（气候行动）和SDG 9（产业、创新和基础设施）的迫切需求。

为厘清南苏丹的可再生能源发展路径，Jacob Manyuon Deng等研究人员在《Energy, Sustainability and Society》上发表了一项开创性研究。该研究首次利用长达40年（1974-2014）的实地气象观测数据，对南苏丹四个战略要地（朱巴、马拉卡勒、瓦乌和拉加）的风能与太阳能潜力进行了精细化评估。研究团队采用数据均一化处理确保长期数据的一致性，运用XLSTAT进行风速频率分布统计，并利用Angstrom-Prescott模型估算太阳辐射。风能潜力通过计算风功率密度（WPD）进行评估，并参照国际标准进行分类；同时，结合Meteoblue提供的风玫瑰图数据分析了风向模式。

风能潜力分析结果

研究表明，四个地点的风能资源存在显著差异。马拉卡勒和朱巴表现出最高的年平均风功率密度，分别为114.09 W/m²和115.17 W/m²，属于第3类（"Fair"），具备中等规模风电开发的潜力。尤为重要的是，马拉卡勒在1月达到373.31 W/m²的峰值（第7类"Outstanding"），朱巴在4月达到220.16 W/m²的峰值（第4类"Good"至第5类"Very Good"），显示出强烈的季节性优势。相比之下，瓦乌（88.32 W/m²）和拉加（58.07 W/m²）的风能资源属于第2类（"Marginal"），可能更适合小规模或混合能源解决方案。风向分析显示，马拉卡勒和拉加的风向呈双向（如西南风和东北风），瓦乌的风向模式更为复杂，这对大型风电场优化布局以减少尾流损失具有重要意义。

太阳能潜力分析结果

在太阳能方面，所有地点都表现出高度一致性且资源丰富。朱巴、马拉卡勒、拉加和瓦乌的年平均太阳辐射量非常接近，介于19.56至19.72 MJ/m²/天之间，均属于"中等太阳辐射"级别，足以支持光伏发电、太阳能热水器等多种应用。拉加的年均辐射最高（19.72 MJ/m²/天），而瓦乌在9月出现了22.22 MJ/m²/天的峰值，使其在该月份进入"高辐射"类别。尽管6月至8月的雨季云量会导致辐射量略有下降，但整体而言，太阳能资源的稳定性远超风能。

研究结论与意义

这项研究为南苏丹的可再生能源发展提供了清晰的科学依据。结论指出，风能投资应优先考虑马拉卡勒和朱巴，而瓦乌和拉加则更适合以太阳能为核心的发展策略。然而，最具前景的方案是开发风能-太阳能混合系统（HRES），并配以储能设施，这样可以有效平滑季节性波动，为离网地区提供稳定可靠的电力。

该研究的价值不仅在于其技术评估的精确性（基于40年实测数据），更在于其将资源评估与国家的实际发展需求紧密结合。研究成果为政策制定者和投资者指明了重点开发区域和技术路线，有助于南苏丹减少对化石燃料和传统生物质的依赖，推动经济绿色增长，并最终实现其可持续发展目标。未来研究可进一步结合更先进的模型（如机器学习）优化辐射估算，并评估极端天气对可再生能源基础设施的韧性影响，为项目的长期安全运营提供保障。