中山地區(qū)太陽能資源特征分析

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(qū)太陽能資源特征進行分析。分析結(jié)果表明，近30年來年平均日照時數(shù)呈現(xiàn)顯著上升趨勢，其氣候傾向率為91h/10a;對太陽能資源開發(fā)利用是有利的。各月均日照時數(shù)變化較大呈現(xiàn)雙峰型，7月份的日照時數(shù)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(qū)的太陽總輻射均在420MJ/m2以上，中山地區(qū)太陽能資源屬于資源豐富、較穩(wěn)定的地區(qū)，對太陽能資源開發(fā)利用是有利的。

關(guān)鍵詞 中山地區(qū);太陽能資源;日照時數(shù)

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(xù)發(fā)展等眾多優(yōu)勢。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源缺口也不斷擴大，太陽能也將成為我國大力發(fā)展的可再生能源資源[1-2]。而目前我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已相當成熟，集中式光伏發(fā)電建設(shè)和分布式光伏發(fā)電建設(shè)都進入發(fā)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(qū)太陽能資源特征進行分析，了解中山地區(qū)太陽能資源特征情況，為中山地區(qū)太陽能資源的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1地理位置及資料選取

中山地區(qū)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(jīng)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(tǒng)計分析。

2近30年日照時數(shù)分析

2.1 年均日照時數(shù)變化

經(jīng)統(tǒng)計，近30年中山地區(qū)年均日照時數(shù)約為1753.9h，日照百分率約為39.63%;近10年年均日照時數(shù)約為1852.3日照百分率為41.80%，近10年的年均日照時數(shù)比近30年的年均日照時數(shù)是明顯增加的。由圖1也可以看出，年均日照時數(shù)呈現(xiàn)顯著上升趨勢，其氣候傾向率為91h/10a，表示日照時數(shù)每10年上升91h，對中山地區(qū)太陽能資源開發(fā)利用是有利的。年均日照時數(shù)中最大值出現(xiàn)在是2011年為2034.2h;最小值出現(xiàn)在1994年為1448.2h，也表明近10多年來日照時數(shù)是增長的，這與國內(nèi)的研究學者[3-4]的研究結(jié)果基本一致。

2.2 月均日照時數(shù)變化

從圖2可見，中山地區(qū)年內(nèi)各月均日照時數(shù)變化較大。大致呈現(xiàn)雙峰型[5]，兩個峰值出現(xiàn)在7月份和10月份。兩個谷值出現(xiàn)在3月份和9月份。7月份的日照時數(shù)最長達215.6h，其次是8月份達191.3h;3月份的日照時數(shù)最短只有76.6h，其次是2月份為86.2h，日照時數(shù)最長月份與最短月份相差達139.0h。按照氣象季節(jié)劃分，中山地區(qū)夏季（6至8月份）和秋季（9至11月份）的月均日照時數(shù)較為平穩(wěn)，均穩(wěn)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(nèi)只有2011—2019年中山地區(qū)太陽總輻射的資料，所以只統(tǒng)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(qū)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(shù)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(qū)處在副熱帶高壓穩(wěn)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(qū)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(dǎo)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(qū)的太陽總輻射均在420MJ/m2以上，表明中山地區(qū)5至10月份太陽能資源豐富，對太陽能資源開發(fā)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(tǒng)計來看，中山地區(qū)太陽總輻射年均值為4678.58MJ/m2，屬于資源豐富地區(qū)。

4.2 太陽能資源穩(wěn)定程度評估

用各月日照時數(shù)得比值來衡量太陽能資源穩(wěn)定程度，用K值表示。穩(wěn)定程度等級見表2，從多年中山地區(qū)各月日照時數(shù)大于6h天數(shù)的統(tǒng)計資料來看，中山地區(qū)多年月均日照時數(shù)大于6h的天數(shù)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(shù)大于6h天數(shù)的最大值與最小值比值K值為3.9，根據(jù)表2的穩(wěn)定程度等級分類，中山地區(qū)屬于資源較穩(wěn)定地區(qū)。

5結(jié)束語

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

（2）中山地區(qū)各月均日照時數(shù)變化較大呈現(xiàn)雙峰型，7月份的日照時數(shù)最長達215.6h，3月份的日照時數(shù)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(shù)較為平穩(wěn)，均穩(wěn)定在150h以上。

（3）中山地區(qū)多年月均太陽總輻射的呈單峰型，與年日照時數(shù)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(qū)的太陽總輻射均在420MJ/m2以上。

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

綜上分析，中山地區(qū)太陽能資源開發(fā)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(qū)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?qū)W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(qū)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(shù)變化規(guī)律[J].氣象科技，2008，36（6）：760-763.

[6] 王芳超，姜雯，崔日鮮.青島市太陽總輻射的變化特征分析[J].青島農(nóng)業(yè)大學學報.2014，31（4）：266-271.

[7] 劉佳，何清，劉蕊，等.新疆太陽輻射特征及其太陽能資源狀況[J].干旱氣象，2008，26（4）：61-66.

[8] 中國氣象局.太陽能資源評估方法：QX/T89-2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[9] 王俊，席芳.萬山海島地區(qū)太陽能資源變化特征分析及評估[J].南方能源建設(shè)，2015（2）：193-197.

[10] 司福意.焦作市太陽輻射資源分析評估[J].氣象與環(huán)境科學，2013，36（2）：87-91.