中山地区太阳能资源特征分析

2020-10-26蔡成满吴添圆吴道航

科学与信息化 2020年29期

蔡成满吴添圆吴道航

摘要利用中山气象站1990—2019年日照等资料对中山地区太阳能资源特征进行分析。分析结果表明，近30年来年平均日照时数呈现显著上升趋势，其气候倾向率为91h/10a;对太阳能资源开发利用是有利的。各月均日照时数变化较大呈现双峰型，7月份的日照时数最长达215.6h;多年月平均太阳总辐射的呈单峰型，7月份最高达586.14MJ/m2，5至10月份中山地区的太阳总辐射均在420MJ/m2以上，中山地区太阳能资源属于资源丰富、较稳定的地区，对太阳能资源开发利用是有利的。

关键词中山地区;太阳能资源;日照时数

引言

太阳能是国际公认洁净的可再生能源，具有低碳、绿色、可持续发展等众多优势。随着我国经济的快速发展，能源缺口也不断扩大，太阳能也将成为我国大力发展的可再生能源资源[1-2]。而目前我国太阳能光伏发电技术已相当成熟，集中式光伏发电建设和分布式光伏发电建设都进入发展快车道。本文主要利用中山气象站1990—2019年日照和2011—2019太阳能总辐射等资料对中山地区太阳能资源特征进行分析，了解中山地区太阳能资源特征情况，为中山地区太阳能资源的开发利用提供参考依据。

1地理位置及资料选取

中山地区位于广东省中南部，珠江三角洲中部偏南的西江、北江下游出海处，全境位于北纬22°11′至22°47′，东经113°09′至113°46′之间。地形多样，包括滩涂、平原、台地、低山、丘陵等，海拔高度为-0.5至200米。

本文主要利用中山气象站1990—2019年日照和2011—2019年太阳能总辐射等资料进行线性回归分析和统计分析。

2近30年日照时数分析

2.1 年均日照时数变化

经统计，近30年中山地区年均日照时数约为1753.9h，日照百分率约为39.63%;近10年年均日照时数约为1852.3日照百分率为41.80%，近10年的年均日照时数比近30年的年均日照时数是明显增加的。由图1也可以看出，年均日照时数呈现显著上升趋势，其气候倾向率为91h/10a，表示日照时数每10年上升91h，对中山地区太阳能资源开发利用是有利的。年均日照时数中最大值出现在是2011年为2034.2h;最小值出现在1994年为1448.2h，也表明近10多年来日照时数是增长的，这与国内的研究学者[3-4]的研究结果基本一致。

2.2 月均日照时数变化

从图2可见，中山地区年内各月均日照时数变化较大。大致呈现双峰型[5]，两个峰值出现在7月份和10月份。两个谷值出现在3月份和9月份。7月份的日照时数最长达215.6h，其次是8月份达191.3h;3月份的日照时数最短只有76.6h，其次是2月份为86.2h，日照时数最长月份与最短月份相差达139.0h。按照气象季节划分，中山地区夏季（6至8月份）和秋季（9至11月份）的月均日照时数较为平稳，均稳定在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多年月均太阳总辐射分析

由于站内只有2011—2019年中山地区太阳总辐射的资料，所以只统计了近9年的年均太阳总辐射，为4678.58MJ/m2。从图3可见，中山地区多年月均太阳总辐射的呈单峰型[6-7]，与30年月均日照时数变化趋势类似，其中7月份最高达586.14MJ/m2，8月份次之达503.49MJ/m2，这是由于7月份和8月份中山地区处在副热带高压稳定地控制下，太阳总辐射达到全年最高;2月份最低为261.42MJ/m2，3月份次之为274.72MJ/m2，这是由于2月份和3月份中山地区仍处于北方南下的冷空气和海面北上的暖湿气流频繁交汇之中，低温阴雨天气较多，导致日照少和太阳总辐射少。从图3还可以看出，5至10月份中山地区的太阳总辐射均在420MJ/m2以上，表明中山地区5至10月份太阳能资源丰富，对太阳能资源开发利用是有利的。

4太阳能资源评估

4.1 太阳能资源丰富程度评估[8]

用年太阳总辐射（MJ/m2/a ）衡量太阳能资源丰富程度，用TI表示。资源丰富程度可分为四个等级[9-10]，见表1。从多年太阳总辐射资料统计来看，中山地区太阳总辐射年均值为4678.58MJ/m2，属于资源丰富地区。

4.2 太阳能资源稳定程度评估

用各月日照时数得比值来衡量太阳能资源稳定程度，用K值表示。稳定程度等级见表2，从多年中山地区各月日照时数大于6h天数的统计资料来看，中山地区多年月均日照时数大于6h的天数为158.2d，占比为43.3%;其中7月份最多，达到20.5d;3月份最少，仅5.2d;两者差值达到15.3d。多年月均日照时數大于6h天数的最大值与最小值比值K值为3.9，根据表2的稳定程度等级分类，中山地区属于资源较稳定地区。

5结束语

（1）中山地区近30年来年平均日照时数呈现显著上升趋势，其气候倾向率为91h/10a，表示日照时数每10年上升91h，对太阳能资源开发利用是有利的。

（2）中山地区各月均日照时数变化较大呈现双峰型，7月份的日照时数最长达215.6h，3月份的日照时数最短只有76.6h，夏季（6至8月份）和秋季（9至11月份）的月均日照时数较为平稳，均稳定在150h以上。

（3）中山地区多年月均太阳总辐射的呈单峰型，与年日照时数变化趋势类似，其中7月份最高达586.14MJ/m2，5至10月份中山地区的太阳总辐射均在420MJ/m2以上。

（4）中山地区太阳总辐射年平均值为4678.58MJ/m2，属于资源丰富地区;多年月日照时数大于6h天数的最大值与最小值比值K值为3.9，属于资源较稳定地区。

综上分析，中山地区太阳能资源开发具备有利的自然条件。

参考文献

[1] 周扬，吴文祥，胡莹，等.西北地区太阳能资源空间分布特征及资源潜力评估[J].自然资源学报，2010，25（10）：1738-1749.

[2] 闫加海，张冬峰，安炜，等.山西省太阳能资源时空分布特征及利用潜力评估[J].干旱气象，2014，32（5）：712-718.

[3] 杜尧东，毛慧琴，刘爱君，等.广东省太阳总辐射的气候学计算及其分布特征[J].资源科学，2003，25（6）：66-70.

[4] 李艳兰，何如，杜尧东.华南区域太阳总辐射的时空变化特征[J].可再生能源，2012，30（1）：13-16.

[5] 陈碧辉，张平，郝克俊，等.近50年成都市日照时数变化规律[J].气象科技，2008，36（6）：760-763.