拉薩太陽(yáng)輻射資源測(cè)試分析

白珍 王文雅 倉(cāng)啦 吳振雙

（西藏自治區(qū)能源研究示范中心，西藏 拉薩 850000）

0 引言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在人們生活水平質(zhì)量的提高，對(duì)能源的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)能源已不能滿(mǎn)足人們的需求。西藏?fù)碛懈蛔愕奶?yáng)能資源，但由于在太陽(yáng)能資源上沒(méi)有做過(guò)準(zhǔn)確的評(píng)估，太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能聚光光伏發(fā)電、聚光熱發(fā)電、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能集熱器以及太陽(yáng)能取暖等太陽(yáng)能利用推廣、示范力度不夠。在太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用中，太陽(yáng)總輻射和直接輻射是表征太陽(yáng)能資源的2個(gè)重要基礎(chǔ)參數(shù)，是衡量太陽(yáng)能資源豐富與否和進(jìn)行太陽(yáng)能利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)依據(jù)。為了充分開(kāi)發(fā)和利用西藏得天獨(dú)厚的太陽(yáng)能資源提供必備的科學(xué)依據(jù)，也為了補(bǔ)充西藏這方面的研究之不足，實(shí)地測(cè)量、收集太陽(yáng)能輻射資源,分析太陽(yáng)能輻射資源情況，是一項(xiàng)必須開(kāi)展的基礎(chǔ)性研究。

1 技術(shù)路線

1.1 氣象測(cè)試原理

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

法向太陽(yáng)能直接輻射與太陽(yáng)光垂直的平面上接收到的直接輻射［1］。

1.2 調(diào)試輻射站

太陽(yáng)跟蹤器調(diào)水平：觀察主體上水平泡位置，將跟蹤器手動(dòng)轉(zhuǎn)到朝正南方向，調(diào)節(jié)底座的兩個(gè)底腳將跟蹤器調(diào)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(diào)水平：水平安裝的輻射表須調(diào)節(jié)好水平，調(diào)節(jié)時(shí)跟蹤器定位在朝正南方向，然后開(kāi)始調(diào)節(jié)水平，調(diào)水平儀時(shí)，三個(gè)調(diào)平螺栓應(yīng)先調(diào)靠近水準(zhǔn)器的那個(gè)［2］，儀器應(yīng)調(diào)至氣泡位于水平儀內(nèi)圈的中間位置，如圖1。直接輻射表調(diào)節(jié):直接輻射表須對(duì)光孔在正上方，頭尾兩端與卡具距離相當(dāng)。

圖1 輻射表

1.3 采集氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)包括總輻射、直接輻射、紫外輻射、散射輻射、風(fēng)速風(fēng)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(shù)據(jù)。

1.3.1 建立連接。在Loggernet 主界面上，鼠標(biāo)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(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)連接成功。

數(shù)據(jù)收集。單擊Collect Now，開(kāi)始自動(dòng)收集數(shù)據(jù)。收集過(guò)程中不要中斷操作，以免造成數(shù)據(jù)重復(fù)或不連續(xù)等操作問(wèn)題。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于默認(rèn)路徑下，即安裝Loggernet4.0 的指定工作目錄。計(jì)劃每?jī)商焓占淮螖?shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 直接輻射

拉薩城市空氣相對(duì)稀薄，對(duì)太陽(yáng)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(yáng)能資源豐富的地區(qū)，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(shù)占比最多，每天直接輻射的比例自然較多,但太陽(yáng)能輻射資源與氣溫之間沒(méi)有太直接的關(guān)系。2012年，拉薩年太陽(yáng)總輻射量達(dá)6773.3 MJ∕m，年直接輻射占總輻射的一半以上，有利于太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

圖2 2012年太陽(yáng)直接輻射與總輻射變化曲線

晴天多、陰天少，太陽(yáng)直接輻射值與總輻射比值大的主要因素從2012 年太陽(yáng)直接輻射與輻射月變化柱狀圖顯示，拉薩太陽(yáng)直接輻射值與總輻射的比值低值出現(xiàn)在5 月、6 月，這是夏季印度洋西南季風(fēng)影響的結(jié)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(yáng)直接輻射和總輻射值月變化柱狀圖

2.2 冬天和夏天太陽(yáng)能總輻射資源對(duì)比

在二十四節(jié)氣中，夏至、冬至是兩個(gè)特殊的標(biāo)志時(shí)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(gè)月。在北半球，陽(yáng)光日照時(shí)間最長(zhǎng)的一天是夏至,與其相反的是，陽(yáng)光日照最短的一天為冬至。對(duì)于北回歸線和它以北的地域來(lái)說(shuō)，夏至的正午太陽(yáng)高度也是全年里達(dá)到最高的一天，一天最高輻射照度達(dá)1000w∕m2，而冬至是一年中太陽(yáng)高度最低的一天，太陽(yáng)在正午時(shí)輻照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于夏至。

圖4 2014年冬至和2015年夏至太陽(yáng)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(yáng)能直接輻射占比高；而因太陽(yáng)高度角在夏天大，一天中同一時(shí)刻的輻照強(qiáng)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(jié)

拉薩屬于太陽(yáng)能輻射資源豐富區(qū)，年直接輻射占總輻射的一半以上，有利于太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

冬天輻照度曲線比夏天輻照度曲線平滑，同一時(shí)刻的總輻照度比夏天要低。