永州市太陽能資源與降水資源互補(bǔ)性分析研究

黃海濤 龍志宇

（湖南省永州市氣象局，湖南 永州 425000）

永州市太陽能資源與降水資源互補(bǔ)性分析研究

黃海濤 龍志宇

（湖南省永州市氣象局，湖南 永州 425000）

通過對永州市觀測站(57866)1951—2010年降水、日照等氣象要素的統(tǒng)計分析研究，對永州市太陽能資源進(jìn)行評估，研究發(fā)現(xiàn)“永州市太陽總輻射年總量屬太陽能資源豐富等級，穩(wěn)定程度屬不穩(wěn)定等級”；“太陽能資源與降水資源呈現(xiàn)季節(jié)分布態(tài)勢，太陽能資源開發(fā)和利用與降水資源有季節(jié)性互補(bǔ)作用”等結(jié)論，為有效提高太陽能資源及降水資源的開發(fā)利用提供氣象評估參考。

太陽能資源；降水資源；季節(jié)性；互補(bǔ)性

1　前　言

永州市地處湖南南部，南嶺北麓，屬中亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的能源安全戰(zhàn)略，進(jìn)一步推 進(jìn)可再生能源應(yīng)用，太陽能、風(fēng)能[1]、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可再生能源[2]在許多工程技術(shù)上得到應(yīng)用。本文主要是對永州市太陽能資源進(jìn)行評估及太陽能資源與降水資源的互補(bǔ)性進(jìn)行分析研究。

2　資料處理

本文選取資料為有代表性的永州市觀測站(57866)1951—2010年降水、日照等氣象要素，并對資料進(jìn)行了質(zhì)量控制。要素的多年平均為30年(1981—2010年)的平均值，太陽總輻射通過氣候?qū)W公式估算得到，并與永州市最近的有太陽總輻射觀測的常寧站(57874)進(jìn)行對比分析，獲得的永州市太陽總輻射資料。

3　太陽能資源評估

3.1太陽總輻射年總量估算

根據(jù)中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T89-2008《太陽能資源評估方法》[3]中太陽能資源計算方法，得到永州市1954—2010年歷年太陽總輻射年總量在3607.3～5201.5MJ/(m2·a)之間，多年平均值為4013.7 MJ/(m2·a)，92.9%的年份太陽總輻射年總量在3780.0 MJ/(m2·a)以上，太陽能資源豐富程度屬資源豐富等級。各月太陽總輻射多年平均在163.8～602.2MJ/m2之間（見圖1），下半年(2776.3 MJ/m2)明顯高于上半年(1685.2 MJ/m2)；其中4—10月各月總輻射在300 MJ/m2以上，占全年總輻射的74.8%，6—9月在400 MJ/m2以上。

圖1　:永州市1981—2010年各月平均太陽總輻射(左)和各月日照時數(shù)大于6h平均天數(shù)(右)

3.2 太陽能資源穩(wěn)定程度的估算

式中：

max()：求最大值標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，min()：求最小值標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。

利用永州市1981—2010年30年逐日日照資料計算各月日照時數(shù)大于6h的天數(shù)，多年平均在4.0～21.7d之間（見圖2），求得永州市太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)為5.4，屬于不穩(wěn)定等級。

4　降水資源與太陽能資源互補(bǔ)性分析

永州市1951—2010年歷年降水量在950.0～2228.3mm之間，多年平均年降水量為1426.4mm；各月降水量多年平均在48.2～218.0mm之間，其中2—8月各月降水在100mm以上，3—6月在150mm以上。上半年降水（915.9mm）明顯多于下半年（510.5mm）。1951—2010年歷年降水日數(shù)在133～204天，多年平均降水日數(shù)為159.5天，各月降水日數(shù)多年平均值在9.1～18.7天之間，其中1—5月各月降水日數(shù)聚在15天以上，7—12月各月降水日數(shù)在12天以下（見圖2）。

圖2　:永州市1981—2010年各月平均降水量(左)和各月平均降水日數(shù)(右)

圖3　:永州市1981—2010年各月平均日照時數(shù)(左)和各月平均日照百分率(右)

永州市1954—2010年歷年日照時數(shù)在1280.1～2172.4小時之間，多年平均年日照時數(shù)為1465.1小時，屬日照較豐富區(qū)；各月多年平均日照時數(shù)在46.7～237.8小時之間，其中5—12月日照時數(shù)均在100小時以上。1958—2010年歷年日照百分率在27%～63%之間，多年平均值為33%；各月多年平均日照百分率在15%～57%之間，5—12月日照百分率在30%以上，7、8月在50%以上（見圖3）。

通過對歷年降水、日照等氣象要素的氣候統(tǒng)計分析[4]，月、季等時間分布規(guī)律的研究，永州市上半年多陰雨，日照時數(shù)相對較少，日照百分率相對較低，各月日照時數(shù)大于6h平均天數(shù)相對較少，太陽能資源利用率相對較低，但上半年降水資源豐富，可有效利用水資源逆補(bǔ)太陽能資源相對不足；下半年是永州市的旱季，降水資源稀少，但日照時數(shù)相對較多，日照百分率相對較高，各月日照時數(shù)大于6h平均天數(shù)相對較多，太陽能資源利用率相對較高，可有效利用太陽能資源逆補(bǔ)水資源相對匱乏；正因為永州市這種光照前寡后多、降水前澇后旱的氣候特征，使得太陽能資源及降水資源呈現(xiàn)季節(jié)分布態(tài)勢，在太陽能資源的開發(fā)和利用可實現(xiàn)光資源與水資源的季節(jié)性互補(bǔ)作用。通過對永州市1961—2010年的年月日照、降水的相關(guān)性統(tǒng)計分析[5]，年月日照與同期降水呈現(xiàn)出很好的反相關(guān)關(guān)系，反相關(guān)統(tǒng)計檢驗均通過0.01的信度檢驗，尤其在7月份日照與降水反相關(guān)系數(shù)可達(dá)-0.7386。由日照與降水的反相關(guān)性可知，當(dāng)日照少的時候，降水較多，即太陽能資源不足的時候，可利用降水資源來逆補(bǔ)，反之當(dāng)降水資源匱乏時，可利用太陽能資源來逆補(bǔ)。

5　結(jié)論與討論

5.1永州市多年太陽總輻射年總量為4013.7 MJ/(m2·a)，屬太陽能資源豐富等級；太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)為5.4，屬不穩(wěn)定等級。

5.2永州市氣候特點反映了太陽能資源與降水資源呈現(xiàn)季節(jié)分布態(tài)勢，太陽能資源開發(fā)和利用與降水資源有季節(jié)性互補(bǔ)作用。

5.3鑒于永州市未開展太陽能資源監(jiān)測，缺少太陽總輻射、直接輻射、散射輻射等基礎(chǔ)資料，本文中太陽能總輻射年總量由氣候?qū)W公式估算所得，可作為定性分析，在定量方面存在不確定性。

[1]朱瑞兆,祝昌漢,薛椼.中國太陽能、風(fēng)能資源及其利用[M].北京:氣象出版社,1988.

[2]薛一冰,等.可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3]中國氣象局.中國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)·太陽能資源評估方法[QX/T89-2008].北京:氣象出版社,2008. [4]屠其璞,等.氣象應(yīng)用概率統(tǒng)計學(xué)[M].北京:氣象出版社,1984.

[5]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2007.

（責(zé)任編校：何俊華）

TK5

A

1673-2219（2015）05-0083-03

2015－01－20

黃海濤（1971－），湖南婁底人，天氣氣候工程師，研究方向為天氣氣候。