拉薩太陽輻射資源測試分析

白珍 王文雅 倉啦 吳振雙

（西藏自治區能源研究示范中心，西藏 拉薩 850000）

0 引言

隨著社會和經濟的發展，在人們生活水平質量的提高，對能源的需求將繼續增長，傳統能源已不能滿足人們的需求。西藏擁有富足的太陽能資源，但由于在太陽能資源上沒有做過準確的評估，太陽能光伏發電、太陽能聚光光伏發電、聚光熱發電、太陽能熱水器、太陽能集熱器以及太陽能取暖等太陽能利用推廣、示范力度不夠。在太陽能的開發利用中，太陽總輻射和直接輻射是表征太陽能資源的2個重要基礎參數，是衡量太陽能資源豐富與否和進行太陽能利用產品設計和工程設計的重要參數依據。為了充分開發和利用西藏得天獨厚的太陽能資源提供必備的科學依據，也為了補充西藏這方面的研究之不足，實地測量、收集太陽能輻射資源,分析太陽能輻射資源情況，是一項必須開展的基礎性研究。

1 技術路線

1.1 氣象測試原理

水平面太陽能總輻射是水平面從上方2π 立體角范圍內接收到的太陽能直接輻射和散射輻射之和［1］。

法向太陽能直接輻射與太陽光垂直的平面上接收到的直接輻射［1］。

1.2 調試輻射站

太陽跟蹤器調水平：觀察主體上水平泡位置，將跟蹤器手動轉到朝正南方向，調節底座的兩個底腳將跟蹤器調水平，水平后將底腳用螺栓固緊。輻射表（總輻射表、散射輻射表、紫外輻射表）調水平：水平安裝的輻射表須調節好水平，調節時跟蹤器定位在朝正南方向，然后開始調節水平，調水平儀時，三個調平螺栓應先調靠近水準器的那個［2］，儀器應調至氣泡位于水平儀內圈的中間位置，如圖1。直接輻射表調節:直接輻射表須對光孔在正上方，頭尾兩端與卡具距離相當。

圖1 輻射表

1.3 采集氣象數據

氣象數據包括總輻射、直接輻射、紫外輻射、散射輻射、風速風向儀、溫濕度（CS215）以及大氣壓力（CS106），每隔十分鐘記錄一次以上氣象數據。

1.3.1 建立連接。在Loggernet 主界面上，鼠標在Main 上懸停，在右邊菜單中單擊Connect。在彈出的窗口中單擊Connect，在窗口左下角開始計數時連接成功。

數據收集。單擊Collect Now，開始自動收集數據。收集過程中不要中斷操作，以免造成數據重復或不連續等操作問題。數據存儲于默認路徑下，即安裝Loggernet4.0 的指定工作目錄。計劃每兩天收集一次數據。

2 數據分析

2.1 直接輻射

拉薩城市空氣相對稀薄，對太陽光輻射的削減程度就一定越小。青藏高原上的空氣很稀薄，但它屬于太陽能資源豐富的地區，這是不言而喻的。由于拉薩緯度不高，降水少，全年中晴天天數占比最多，每天直接輻射的比例自然較多,但太陽能輻射資源與氣溫之間沒有太直接的關系。2012年，拉薩年太陽總輻射量達6773.3 MJ∕m，年直接輻射占總輻射的一半以上，有利于太陽能的開發和應用。

圖2 2012年太陽直接輻射與總輻射變化曲線

晴天多、陰天少，太陽直接輻射值與總輻射比值大的主要因素從2012 年太陽直接輻射與輻射月變化柱狀圖顯示，拉薩太陽直接輻射值與總輻射的比值低值出現在5 月、6 月，這是夏季印度洋西南季風影響的結果，空氣濕度大，散射值就大，直接輻射值與總輻射值柱狀高度就越明顯。

圖3 2012年太陽直接輻射和總輻射值月變化柱狀圖

2.2 冬天和夏天太陽能總輻射資源對比

在二十四節氣中，夏至、冬至是兩個特殊的標志時間,一般在6月21日或22日為夏至,12月21日或22日為冬至,二者相隔6個月。在北半球，陽光日照時間最長的一天是夏至,與其相反的是，陽光日照最短的一天為冬至。對于北回歸線和它以北的地域來說，夏至的正午太陽高度也是全年里達到最高的一天，一天最高輻射照度達1000w∕m2，而冬至是一年中太陽高度最低的一天，太陽在正午時輻照度遠遠低于夏至。

圖4 2014年冬至和2015年夏至太陽輻照度變化曲線

冬天輻照度曲線比夏天輻照度曲線平滑，原因在冬天空氣干燥、云量少，太陽能直接輻射占比高；而因太陽高度角在夏天大，一天中同一時刻的輻照強度比冬天要高。

圖5 冬天和夏天晴天輻照度變化曲線

3 小結

拉薩屬于太陽能輻射資源豐富區，年直接輻射占總輻射的一半以上，有利于太陽能的開發和應用。

冬天輻照度曲線比夏天輻照度曲線平滑，同一時刻的總輻照度比夏天要低。