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行分析發現，近10年總輻射為5 377～6 056 WJ·m-2，有明顯下降趨勢，太陽能資源穩定度為1.4～3，多數年份穩定，適合太陽能資源的合理開發利用。

關鍵詞 太陽能；資源評估；固原市

中圖分類號：TK81 文獻標志碼：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，為了充分發揮固原市光熱資源優勢，合理開發和利用太陽能，對固原市太陽能資源進行評估分析，為固原市鹽化工循環經濟扶貧示范區光伏產業園區的規劃建設提供科學依據。同時，合理開發和利用太陽能能推動固原市能源、經濟與環境的和諧共存，促進社會可持續發展，對市域內生態治理、氣候環境改善、旅游產業發展和寧夏“西電東送”電源點建設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，從觀測事實出發繪制歷史曲線，對固原市的太陽能資源進行評估分析。

2 太陽能輻射分析

2.1 太陽總輻射年際變化

根據固原自動觀測儀器觀測數據，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，原州區太陽總輻射的月平均值中，最大值出現在5月，為648 WJ·m-2，最小值出現在12月 為296 WJ·m-2，二者相差達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，進入秋季后太陽直射點南移，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減少，白天云量較少。月日照時間最大值出現在5月，為251 h，月日照時間最小出現在9月，為160 h，4—6月日照時數均超過240 h，是全年日照最豐富的時期。

3 太陽能資源評估

3.1 太陽能資源穩定程度評估

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

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

3.2 太陽能資源穩定度年際變化

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

3.3 太陽能資源穩定度月際變化

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

4 太陽能資源利用價值評估

利用各月日照時數大于6 h的天數作為太陽能發電可利用指標，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的天數約為227天，占全年62.2%，屬太陽能資源利用性較好的地區，如表2所示。

5 太陽能資源綜合評估

固原市日照強，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定，其數值多在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，太陽能資源穩定好，利用價值高。按照氣象行業標準《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，是太陽能資源利用條件很好的地區，非常適合建設太陽能光伏發電站[5]。

參考文獻：

[1] 陳震，王冠，王丹.唐山市太陽總輻射變化特征分析[J].現代農業科技，2017（16）：187-188.

[2] 楊勇，普宗朝，黃杰待，等.博州地區1961—2006年太陽能資源的分析評估[J].沙漠與綠洲氣象，2008，2（5）：41-45.

[3] 馮瑞萍，張智，姜娜娜，等.銀川市太陽輻射氣候變化特征分析[J].江西農業學報，2013（25）：111-114.

[4] 崔日鮮.山東省太陽總輻射的時空變化特征分析[J].自然資源學報，2014，29（10）：1780-1791.

[5] 趙偉，顧駿強，楊軍，等.杭州太陽總輻射變化特征分析[J].資源科學，2009，31（9）：1587-1591.

（責任編輯：劉昀）