固原市太陽能資源評估分析

韓世昌 張成軍 賈國忠 梁繼忠 戴小景

摘 要 通過對固原市2004—2013年太陽總輻射和日照資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，近10年總輻射為5 377～6 056 WJ·m-2，有明顯下降趨勢，太陽能資源穩(wěn)定度為1.4～3，多數(shù)年份穩(wěn)定，適合太陽能資源的合理開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞 太陽能；資源評估；固原市

中圖分類號：TK81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.14.095

固原市是太陽能資源較為豐富的地區(qū)，為了充分發(fā)揮固原市光熱資源優(yōu)勢，合理開發(fā)和利用太陽能，對固原市太陽能資源進(jìn)行評估分析，為固原市鹽化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)扶貧示范區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。同時，合理開發(fā)和利用太陽能能推動固原市能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧共存，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展，對市域內(nèi)生態(tài)治理、氣候環(huán)境改善、旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展和寧夏“西電東送”電源點(diǎn)建設(shè)都具有積極的推動作用[1]。

1 資料的來源及處理

本文選取固原市氣象站2004—2013年輻射和日照時間的觀測資料，從觀測事實(shí)出發(fā)繪制歷史曲線，對固原市的太陽能資源進(jìn)行評估分析。

2 太陽能輻射分析

2.1 太陽總輻射年際變化

根據(jù)固原自動觀測儀器觀測數(shù)據(jù)，近10年固原市平均總輻射為5 650.1 WJ·m-2。2004年的最大值為6 056 WJ·m-2，2012年的最小值為5 377 WJ·m-2，兩者相差679 WJ·m-2。由圖1可見，近10年總輻射為5 377～6 056 WJ·m-2，除2006年外，輻射總量年際變化均呈下降趨勢，2013年開始又呈現(xiàn)上升趨勢

2.2 太陽總輻射月變化

如圖2所示，近10年，原州區(qū)太陽總輻射的月平均值中，最大值出現(xiàn)在5月，為648 WJ·m-2，最小值出現(xiàn)在12月 為296 WJ·m-2，二者相差達(dá)352 WJ·m-2。4—8月超過550 WJ·m-2，11月到次年1月低于350 WJ·m-2。太陽輻射夏秋多，秋冬明顯減少，進(jìn)入秋季后太陽直射點(diǎn)南移，接收的太陽輻射也隨之減小。

2.3 日照時間年變化

固原市日照時間的多年平均值為2 590.2 h，近10年的平均值為2 526.0 h，減少64.2 h，呈現(xiàn)出每隔一年有一個波動的變化趨勢，日照時間的年際變化均呈下降趨勢與輻射總量年際變化趨勢一致，如圖3所示。

由圖4可知，近10年最大日照時間在2004年，為2 650 h，最小日照時間為2011年，為2 340 h。但2013年是一個極端降水大值年，但日照時間并不低，這主要是由于無降水的陰天日數(shù)減少，白天云量較少。月日照時間最大值出現(xiàn)在5月，為251 h，月日照時間最小出現(xiàn)在9月，為160 h，4—6月日照時數(shù)均超過240 h，是全年日照最豐富的時期。

3 太陽能資源評估

3.1 太陽能資源穩(wěn)定程度評估

利用各月日照時數(shù)大于6 h天數(shù)的最大值與最小值的比值反映太陽能資源的穩(wěn)定程度[2]。其中當(dāng)比值小于2時，資源穩(wěn)定；比值大于4時，說明資源不穩(wěn)定；比值為2～4時，資源較穩(wěn)定[3]。其等級如表1所示。

式（1）中：K為太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)，無量綱；Day1，Day2…Day12為1-12月各月日照時數(shù)大于6 h的天數(shù)，單位為天（d）；max（）為求最大值的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)；min（）為求最小值的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)[4]。

3.2 太陽能資源穩(wěn)定度年際變化

由圖5可知，近10年的太陽能資源穩(wěn)定度為1.4～3，最小是2012年，最大是2011年，小于2的年份占60%。說明多數(shù)年份穩(wěn)定，少數(shù)年份比較穩(wěn)定，適合太陽能資源的合理開發(fā)利用。

3.3 太陽能資源穩(wěn)定度月際變化

由圖6可知，近10年各月太陽能資源穩(wěn)定度的較大值出現(xiàn)在9月、11月和1月，為2～2.3，屬比較穩(wěn)定，其他9個月都小于2，為1.2～1.9，屬穩(wěn)定，適合太陽能資源的合理開發(fā)利用。

4 太陽能資源利用價值評估

利用各月日照時數(shù)大于6 h的天數(shù)作為太陽能發(fā)電可利用指標(biāo)，可以反映一天中太陽能資源的利用價值。近10年來，固原市平均年日照時間大于6 h的天數(shù)約為227天，占全年62.2%，屬太陽能資源利用性較好的地區(qū)，如表2所示。

5 太陽能資源綜合評估

固原市日照強(qiáng)，太陽能資源豐富，太陽能利用潛力大。2004—2013年的太陽輻射分布年際變化比較穩(wěn)定，其數(shù)值多在5 577～6 056 MJ·m-2，年平均太陽輻射為5 650 MJ·m-2，由表3可知，太陽能資源穩(wěn)定好，利用價值高。按照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《太陽能資源評估方法》（QX·T89—2008），固原市屬于太陽能“資源很豐富”的地區(qū)，是太陽能資源利用條件很好的地區(qū)，非常適合建設(shè)太陽能光伏發(fā)電站[5]。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉昀）