中山地區太陽能資源特征分析

2020-10-26 02:23:59蔡成滿吳添圓吳道航

科學與信息化 2020年29期

蔡成滿吳添圓吳道航

摘要利用中山氣象站1990—2019年日照等資料對中山地區太陽能資源特征進行分析。分析結果表明，近30年來年平均日照時數呈現顯著上升趨勢，其氣候傾向率為91h/10a;對太陽能資源開發利用是有利的。各月均日照時數變化較大呈現雙峰型，7月份的日照時數最長達215.6h;多年月平均太陽總輻射的呈單峰型，7月份最高達586.14MJ/m2，5至10月份中山地區的太陽總輻射均在420MJ/m2以上，中山地區太陽能資源屬于資源豐富、較穩定的地區，對太陽能資源開發利用是有利的。

關鍵詞中山地區;太陽能資源;日照時數

引言

太陽能是國際公認潔凈的可再生能源，具有低碳、綠色、可持續發展等眾多優勢。隨著我國經濟的快速發展，能源缺口也不斷擴大，太陽能也將成為我國大力發展的可再生能源資源[1-2]。而目前我國太陽能光伏發電技術已相當成熟，集中式光伏發電建設和分布式光伏發電建設都進入發展快車道。本文主要利用中山氣象站1990—2019年日照和2011—2019太陽能總輻射等資料對中山地區太陽能資源特征進行分析，了解中山地區太陽能資源特征情況，為中山地區太陽能資源的開發利用提供參考依據。

1地理位置及資料選取

中山地區位于廣東省中南部，珠江三角洲中部偏南的西江、北江下游出海處，全境位于北緯22°11′至22°47′，東經113°09′至113°46′之間。地形多樣，包括灘涂、平原、臺地、低山、丘陵等，海拔高度為-0.5至200米。

本文主要利用中山氣象站1990—2019年日照和2011—2019年太陽能總輻射等資料進行線性回歸分析和統計分析。

2近30年日照時數分析

2.1 年均日照時數變化

經統計，近30年中山地區年均日照時數約為1753.9h，日照百分率約為39.63%;近10年年均日照時數約為1852.3日照百分率為41.80%，近10年的年均日照時數比近30年的年均日照時數是明顯增加的。由圖1也可以看出，年均日照時數呈現顯著上升趨勢，其氣候傾向率為91h/10a，表示日照時數每10年上升91h，對中山地區太陽能資源開發利用是有利的。年均日照時數中最大值出現在是2011年為2034.2h;最小值出現在1994年為1448.2h，也表明近10多年來日照時數是增長的，這與國內的研究學者[3-4]的研究結果基本一致。

2.2 月均日照時數變化

從圖2可見，中山地區年內各月均日照時數變化較大。大致呈現雙峰型[5]，兩個峰值出現在7月份和10月份。兩個谷值出現在3月份和9月份。7月份的日照時數最長達215.6h，其次是8月份達191.3h;3月份的日照時數最短只有76.6h，其次是2月份為86.2h，日照時數最長月份與最短月份相差達139.0h。按照氣象季節劃分，中山地區夏季（6至8月份）和秋季（9至11月份）的月均日照時數較為平穩，均穩定在150h以上，其次是冬季（12至翌年2月份）也有115.2h，春季（3至5月份）只有106.4h。

3多年月均太陽總輻射分析

由于站內只有2011—2019年中山地區太陽總輻射的資料，所以只統計了近9年的年均太陽總輻射，為4678.58MJ/m2。從圖3可見，中山地區多年月均太陽總輻射的呈單峰型[6-7]，與30年月均日照時數變化趨勢類似，其中7月份最高達586.14MJ/m2，8月份次之達503.49MJ/m2，這是由于7月份和8月份中山地區處在副熱帶高壓穩定地控制下，太陽總輻射達到全年最高;2月份最低為261.42MJ/m2，3月份次之為274.72MJ/m2，這是由于2月份和3月份中山地區仍處于北方南下的冷空氣和海面北上的暖濕氣流頻繁交匯之中，低溫陰雨天氣較多，導致日照少和太陽總輻射少。從圖3還可以看出，5至10月份中山地區的太陽總輻射均在420MJ/m2以上，表明中山地區5至10月份太陽能資源豐富，對太陽能資源開發利用是有利的。

4太陽能資源評估

4.1 太陽能資源豐富程度評估[8]

用年太陽總輻射（MJ/m2/a ）衡量太陽能資源豐富程度，用TI表示。資源豐富程度可分為四個等級[9-10]，見表1。從多年太陽總輻射資料統計來看，中山地區太陽總輻射年均值為4678.58MJ/m2，屬于資源豐富地區。

4.2 太陽能資源穩定程度評估

用各月日照時數得比值來衡量太陽能資源穩定程度，用K值表示。穩定程度等級見表2，從多年中山地區各月日照時數大于6h天數的統計資料來看，中山地區多年月均日照時數大于6h的天數為158.2d，占比為43.3%;其中7月份最多，達到20.5d;3月份最少，僅5.2d;兩者差值達到15.3d。多年月均日照時數大于6h天數的最大值與最小值比值K值為3.9，根據表2的穩定程度等級分類，中山地區屬于資源較穩定地區。

5結束語

（1）中山地區近30年來年平均日照時數呈現顯著上升趨勢，其氣候傾向率為91h/10a，表示日照時數每10年上升91h，對太陽能資源開發利用是有利的。

（2）中山地區各月均日照時數變化較大呈現雙峰型，7月份的日照時數最長達215.6h，3月份的日照時數最短只有76.6h，夏季（6至8月份）和秋季（9至11月份）的月均日照時數較為平穩，均穩定在150h以上。

（3）中山地區多年月均太陽總輻射的呈單峰型，與年日照時數變化趨勢類似，其中7月份最高達586.14MJ/m2，5至10月份中山地區的太陽總輻射均在420MJ/m2以上。

（4）中山地區太陽總輻射年平均值為4678.58MJ/m2，屬于資源豐富地區;多年月日照時數大于6h天數的最大值與最小值比值K值為3.9，屬于資源較穩定地區。

綜上分析，中山地區太陽能資源開發具備有利的自然條件。

參考文獻

[1] 周揚，吳文祥，胡瑩，等.西北地區太陽能資源空間分布特征及資源潛力評估[J].自然資源學報，2010，25（10）：1738-1749.

[2] 閆加海，張冬峰，安煒，等.山西省太陽能資源時空分布特征及利用潛力評估[J].干旱氣象，2014，32（5）：712-718.

[3] 杜堯東，毛慧琴，劉愛君，等.廣東省太陽總輻射的氣候學計算及其分布特征[J].資源科學，2003，25（6）：66-70.

[4] 李艷蘭，何如，杜堯東.華南區域太陽總輻射的時空變化特征[J].可再生能源，2012，30（1）：13-16.

[5] 陳碧輝，張平，郝克俊，等.近50年成都市日照時數變化規律[J].氣象科技，2008，36（6）：760-763.