曹妃甸地區(qū)太陽(yáng)能資源的評(píng)估與利用

申英霞，孟宏杰，石惠文

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

曹妃甸地區(qū)太陽(yáng)能資源的評(píng)估與利用

申英霞，孟宏杰，石惠文

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

研究開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能資源有利于緩解一次能源的消耗。曹妃甸一帶屬于大陸性季風(fēng)氣候，具有明顯的暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候特征。通過(guò)對(duì)曹妃甸地區(qū)太陽(yáng)能資源的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，綜合評(píng)價(jià)曹妃甸太陽(yáng)能資源較為豐富，屬一級(jí)可開(kāi)發(fā)及利用區(qū)。

太陽(yáng)能；能源；評(píng)估與利用

0 引言

全球經(jīng)濟(jì)的維持與發(fā)展離不開(kāi)能源的支持，而主要依賴石油的國(guó)家越來(lái)越意識(shí)到這種不可再生能源的消耗減少帶來(lái)的種種危機(jī)，必須向未來(lái)新型能源結(jié)構(gòu)過(guò)渡。許多國(guó)家早已開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)能及其它可再生能源進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用。對(duì)于我國(guó)這樣的能源消耗大國(guó)為了維持長(zhǎng)期的可持續(xù)發(fā)展，也同樣意識(shí)到開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源的重要性[1]。

太陽(yáng)能是一種被公認(rèn)的絕對(duì)清潔、可再生能源。開(kāi)發(fā)并利用太陽(yáng)能可以有效的解決能源短缺、環(huán)境污染等種種問(wèn)題。但是由于之前技術(shù)的限制，太陽(yáng)能資源沒(méi)有很好的被開(kāi)發(fā)和利用。隨著新材料、新技術(shù)的快速發(fā)展，太陽(yáng)能光束分散、轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題正在逐步被克服。

利用太陽(yáng)能發(fā)電是一種較好的利用方式。目前太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方法。一種是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能，再按照傳統(tǒng)方式發(fā)電，稱為太陽(yáng)能熱發(fā)電。另一種方式是通過(guò)光伏太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成電能，稱為太陽(yáng)能光伏發(fā)電。

表1 全國(guó)地區(qū)太陽(yáng)能資源統(tǒng)計(jì)表

1 曹妃甸地區(qū)的太陽(yáng)能資源評(píng)估

1.1 曹妃甸太陽(yáng)能資源評(píng)估

曹妃甸一帶屬于大陸性季風(fēng)氣候，具有明顯的暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候特征。通過(guò)對(duì)曹妃甸地區(qū)太陽(yáng)能資源的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，綜合評(píng)價(jià)曹妃甸太陽(yáng)能資源較為豐富，屬一級(jí)可開(kāi)發(fā)及利用區(qū)。表1中數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象局的研究成果，描述全國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況進(jìn)行[2]。通過(guò)對(duì)全國(guó)各地的太陽(yáng)能的輻射量的調(diào)查及統(tǒng)計(jì)，特別著重對(duì)曹妃甸區(qū)域的調(diào)查及統(tǒng)計(jì)。（日照時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)方法：根據(jù)各季度的最長(zhǎng)日照時(shí)長(zhǎng)和最短時(shí)長(zhǎng)計(jì)算各地的日照時(shí)長(zhǎng)，太陽(yáng)能輻射量統(tǒng)計(jì)方法：通過(guò)對(duì)各區(qū)域的時(shí)間段的研究、調(diào)查及統(tǒng)計(jì)，得出各區(qū)域的年平均輻射量）

通過(guò)分析表1發(fā)現(xiàn)曹妃甸地區(qū)屬于華北地區(qū)，全年日照小時(shí)數(shù)在2 40~3 000h，年總輻射量在500~800kJ/cm2，年日照百分率在60%75%，為較好開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源的區(qū)域。

為了進(jìn)一步評(píng)估曹妃甸的太陽(yáng)能資源，本文對(duì)來(lái)自河北省氣象局2012—2015年近4年的曹妃甸地區(qū)的天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析與評(píng)估[3]。下面是曹妃甸2012-04—2015-12的歷史晴天的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖。

圖1 2012-04—2014-03期間各季度晴天天數(shù)

圖2 2012-04—2014-03期間各季度晴天統(tǒng)計(jì)情況

圖1 統(tǒng)計(jì)了2012-04—2014-03 2年時(shí)間曹妃甸地區(qū)晴天與多云的天數(shù)數(shù)據(jù)。圖2為2012-04—2014-03 2年各季度晴天數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)曹妃甸地區(qū)天氣主要以晴天及多云為主，該天氣太陽(yáng)能資源較為充沛。

圖3 2014年曹妃甸光照時(shí)間統(tǒng)計(jì)

圖4 2015年曹妃甸日照情況統(tǒng)計(jì)

太陽(yáng)能累計(jì)小時(shí)數(shù)和太陽(yáng)的光照強(qiáng)度決定了太陽(yáng)能資源的大小。根據(jù)圖3、圖4顯示曹妃甸地區(qū)4-11月的日照時(shí)間較長(zhǎng)，平均日照時(shí)數(shù)可達(dá)6.9小時(shí)，而1、2、12月的日照時(shí)長(zhǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較短，但是這3個(gè)月的最低光照量也不低于500小時(shí)。初略統(tǒng)計(jì)曹妃甸的近4年的平均日照時(shí)數(shù)6.2h，年平均日照小時(shí)數(shù)2 518.5h，年輻射總量217 112cal/ cm2。

通過(guò)曹妃甸的光照時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)曹妃甸太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)的分析(見(jiàn)表2曹妃甸太陽(yáng)能資源統(tǒng)計(jì))，曹妃甸地區(qū)具有良好太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的自然條件。

表2 曹妃甸太陽(yáng)能資源統(tǒng)計(jì)

2 曹妃甸的太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用

圖5 太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)示意圖

2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)

2.2.1 太陽(yáng)能電池方陣容量計(jì)算公式

太陽(yáng)能電方陣傾角的確定：傾角的選擇有兩種方法，第一種采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件計(jì)算最優(yōu)化傾角，達(dá)到此傾角時(shí)即要兼顧冬季與夏季的差異最小，同時(shí)全年總輻射量最大。選擇最佳傾角可以使系統(tǒng)造價(jià)降低，設(shè)計(jì)更為合理。第二種也可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥扔上铝嘘P(guān)系粗略確定固定太陽(yáng)能電池方陣的傾角。

The Evaluation and Utilization of Solar Energy in Caofeidian

SHEN Yingxia, MENG Hongjie, SHI Huiwen
(Tangshan Polytechnic College，Tangshan 063299，China)

Research and utilization of solar energy resources is conducive to ease the consumption of primary energy. Caofeidian area belongs to the continental monsoon climate, with warm temperate semi-humid monsoon climate characteristics significantly. Through the investigation and statistics of solar energy resources in Caofeidian area, this paper comprehensively evaluates that solar energy resources in Caofeidian is more abundant, which belongs to the first level development and utilization zones.

solar energy; energy; evaluation and utilization

TK89

B

1674-943X(2016)04-0006-02

2016 - 08 - 25

申英霞（1980 - ），女， 河北邯鄲人，碩士，講師，主研方向?yàn)樾滦湍茉吹睦谩?/p>