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我國的太陽能資源及基本評估方法

我國的太陽能資源及基本評估方法


    1. 中國的太陽能資源狀況


    我國的太陽能資源十分豐富。其中總輻射年總量在8602080kWh/m2之間,直接輻射年總量在2301500 kWh/m2之間,年平均直射比在0.240.73之間,年日照時數在8703570 之間。國內有90%以上的陸地太陽能資源屬於較豐富、很豐富或*豐富。

 


1. 中國太陽能資源主要物理量空間分

 

    1給出了中國19782007年平均的總輻射年總量、直接輻射年總量、直射比年平均值和年總日照時數的空間分布。從圖中可以看出,我國的總輻射年總量自西北到東南呈先增加再減少然後又增加的趨勢,總的來說西部多於東部、高原大於平原﹑內陸大於沿海、幹燥區大於濕潤區;新疆東南邊緣、西藏大部、青海中西部、甘肅河西走廊西部、內蒙古阿拉善高原及其以西地區構成了一條占國土麵積約20%的太陽能資源*豐富帶,其中西藏南部和青海格爾木地區是兩個高值中心,總輻射年總量達到2000 kWh/m2左右;在這條帶的西北方向,即新疆大部分地區,以及這條帶的東部,即西藏東部、雲南大部、青海東部、四川盆地以西、甘肅中東部、寧夏全部、陝西北部、山西北部、河北西北部、內蒙古中東部至錫林浩特和赤峰一帶,是我國太陽能資源的兩個很豐富帶,占國土麵積的近40%;除此之外,我國中東部和東北的大部分地區都屬於太陽能資源的較豐富帶,其中隻有以四川盆地為中心,四川省東部、重慶全部、貴州大部、湖南西部等地區屬於太陽能資源的一般帶,總輻射年總量隻有1000 kWh/m2左右,麵積占我國國土的7%左右。


    直接輻射年總量的空間分布特征與總輻射比較一致,隻有在塔裏木盆地出現了一個相對的低值中心,相應的直射比也明顯低於周圍,隻有0.5左右;在我國東南地區,也即大約35oN以南、100oE以東的區域,直射比基本在0.5以下;除此之外我國大部分地區的直射比都在0.5以上,在青藏高原以南以及內蒙古東部的部分地區,直射比甚至達到0.7以上。


    年總日照時數的空間分布於總輻射年總量基本一致,*豐富帶的年日照時數在3000h左右,很豐富帶的年日照時數在24003000h之間,較豐富帶的年日照時數在12002400h左右,一般帶的年日照時數在1200h以下。


    2. 基本的太陽能資源計算方法


    根據太陽能資源的定義,到達地麵太陽輻射量的多少是反映其豐富程度的*直接物理量。然而,我國的地麵輻射觀測台站非常有限,利用總輻射和直接輻射的觀測資料很難**反映我國的太陽能資源狀況。根據我國近幾十年的研究成果,常用以下比較成熟的氣候學模型對總輻射和直接輻射進行間接計算:


Q=Q0(a1+b1S)
D=Q0(a2S2+b2S)


    其中QD分別表示所要計算的總輻射和直接輻射,其大小用曝輻量來表示,該物理量的基本單位為J/m2,在氣象觀測中通常采用MJ/m2,在太陽能資源評估中為了更符合實際應用中的習慣,常采用kWh/m2作為輻射曝輻量的單位,兩者的換算關係為1 kWh/m2=3.6 MJ/m2Q0是計算所用的初始值,本報告采用天文輻射,其大小與緯度和時間有關;S表示日照百分率;a1b1a2b2分別是兩組經驗係數,它們是計算地麵總輻射和直接輻射的關鍵,可利用地麵氣象站的日照百分率和相應輻射量的觀測值采用回歸的方法確定。

 

一般來說,上述兩式隻適合於計算總輻射和直接輻射的月總量或更長時間段的總量(如季節總量、年總量等),對於月總量,采用月平均的日照百分率進行計算,經檢驗,總輻射計算值的平均相對誤差小於5%,直接輻射的平均相對誤差一般小於8%

 

    此外,由於太陽能資源的利用方式多種多樣,每種方式所能利用的太陽輻射不完全相同,例如熱利用主要利用直接輻射,而光伏發電則既可以利用直接輻射、又能利用散射輻射,因此,在總輻射中將直射和散射分離開來(直散分離)就成為太陽能資源開發利用中的關鍵需求。為此,我們專門定義了一個物理量——直射比,來反映直接輻射在總輻射中所占的比例,具體計算方法如下所示:


σ=D/Q


    對於單個站點,月平均、季節平均和年平均的直射比分別由相應時間段的直接輻射總量除以總輻射總量求得;對於國內平均值,則是由所有站點的直射比求平均得到。

 

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