太阳能资源评估方法.doc

ICS A QX 中华人民共和国气象行业标准 QX/T 2006 太阳能资源评估方法 Assessment Method for Solar Energy （征求意见稿） （本稿完成日期：2006-12-20） 2007-××-××发布 2007-××-××实施 中国气象局 发布 QX/T ×××××××× 目 次 前 言 . II 引 言 . III 1 范围 . 1 2 引用标准 . 1 3 术语和定义、缩略语 . 1 4 太阳能资源的计算 . 2 4.1 有关参数计算 . 2 4.2 月日照百分率的计算 . 4 4.3 日 天 文 总 辐 射 量 的 计算 . 4 4.4 月太阳总 辐射量计算 . 4 5 太阳能资源的评估 . 5 5.1 太阳能资源丰富程度评估 . 5 5.2 太阳能资源利用价值评估 . 5 5.3 太 阳 能 资 源 稳 定 程 度 评估 . 6 5.4 太阳能资源日最佳利用时段评估 . 6 参考文献 . 7 7 I QX/T ×××××××× 前 言 本标准由中国气象局提出。 本标准由中国气象局政策法规司归口。 本标准由江西省气候中心参加起草。 本标准主要起草人：章毅之、王怀青、胡菊芳。 本标准首次发布。 II QX/T ×××××××× 引 言 太阳能已经被国际公认为是未来最有竞争性的能源之一，太阳能资源具有取之不尽、用之不竭；不污染环境、不破坏生态；周而复始、可以再生；分布广泛、分不使用；就地可取、不需运输等特点，因此太阳能利用前景广阔。目前世界各国十分重视太阳能资源的开发利用工作，可通过生物转换、光热转换、光电转换、光化学转化等方式利用太阳能。为了更好地开发利用太阳能资源，气象法第六章中规定了各级气象主管机构应当组织对城市规划、国家重点建设工程、重大区域性经济开发项目和大型太阳能、风能等气候资源开发利用项目进行气候可行性 论证。因此正确计算项目开发地太阳能资源的数量，并对其进行正确评估，是关系到项目建设成败的关键。同时正确评估某区域内的太阳能资源，对于指导该区域内的太阳能资源开发利用具有一定的指导意义。 本标准指定了太阳能资源数量的计算方法，给出了太阳能资源评估的具体指标以及资源的等级划分，具有普遍适用性。标准涉及的主要技术内容均是根据国内外目前使用比较普遍的技术方法制正。 III QX/T ×××××××× 太阳能资源评估方法 1 范围 本标准规定了表征太阳能资源的太阳总辐射的计算方法，给出了太阳 能资源评估的指标以及资源的等级划分。 本标准适用于各级气象、电力、农业等部门进行太阳能资源开发利用工作中的太阳能资源计算和评估。 2 引用标准 GB/T 12936.2-1991 太阳能热利用术语 第一部分 3 术语和定义、缩略语 下列术语、定义和缩略语适用于本标准。 3.1 太阳能 solar energy 太阳能可分为广义的太阳能和狭义的太阳辐射能。所谓广义的太阳能是指由太阳辐射转换而成的一切能量，它包括现在和过去通过太阳活动而获得的所有形式的能量，如风、波浪能、海洋能、生 物质能以及煤、石油天然气等。狭义的太阳辐射能主要是指太阳总辐射以及与之有联系的日照时数和百分率。 本标准中所评估的太阳能是狭义的太阳能 3.2 太阳总辐射 solar total radiation 太阳总辐射是指水平面上 ,天空 2 立体角内所接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和。 3.3 太阳常数 solar constant 太阳常数是指在日地平均距离处，地球大气外界垂直于太阳光束方向上接收到的太阳辐照度。 3.4 太阳赤纬 solar declination 太 阳赤纬是从天赤道沿太阳所在时圈量至日面中心的角距离。春（球）分时为 0°，一年之内在 ±23°27之间变化。 1 QX/T ×××××××× 3.5 日照时数 sunshine duration 日照时数是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过 120 瓦 ·米 -2（ W·m-2）的那段时间总和，以小时（ h）为单位，取一位小数。日照时数也称实照时数。 3.6 可照时数 duration of possible sunshine 可照时数又称天文可照时数，是指在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。 3.7 真太阳时 apparent solar time 真太阳时是由日面中心的时角量度的计时系统。 4 太阳能资源的计算 太阳能资源的数量一般以到达地面的太阳总辐射量来表示。太阳总辐射量与天文因子、物理因子、气象因子等关系密切，在实际工作中通常利用半经验、半理论的方法，建立各月太阳总辐射量与相关因子之间的经验公式，计算各月太阳总辐射量，从而得到掌握每年太阳能资源的数量 。 4.1 有关参数计算 4.1.1 太阳赤纬 太阳赤纬是影响天文总辐射量的重要天文因子之一，由式（ 1）计算： (1) (2) 0式中： N 为按天数顺序排列的积日。 1 月 1 日为 0； 2 日为 1；其余类推， 12 月31 日为 364(平年 )；闰年 12 月 31 日为 365。 其中 Y 为年份，INT(X) 为 不 大 于 X 的， 0 最大整数的标准函数。 为积日订正值，由观测地点与格林尼治经度差产生的时间差订正值 L 和观测时刻与格林尼治 0 时时间差订正值 W 两项组成。 （ 3） 其中： D 为计算点经度的度值； 2 QX/T ×××××××× M 为计算点的分值； L 东经取负号，西经取正号。在我国取负号； S 为计算时刻的时值； F 为计算时刻分值； 计算中取 S=12， F=0。 4.1.2 日地相对距离 日地相对距离是计算日天文总辐射时使用的参数，可以用式（ 3）计算： 2 （ 4） 式中 x 由（ 2）式计算。 4.1.3 可照时数 可照时数是计算日照百分率时用到的参数，用式（ 4 ）进行计算： 可照时数 （ 5） AB式中 ： TB 为半日可照时数； r=34为蒙气差； 为当地纬度； 为太阳赤纬。 4.1.4 时差 （ 6） Q 式中 x由（ 2）式计算。 4.1.5 真太阳时 式中： C 为北京时； TL 为经度时差，由（ 3）式计算； EQ 为时差，由（ 6） 式计算。 3 QX/T ×××××××× 4.2 月日照百分率的计算 （ 7） S INT(ST)1A 式中： S 为月日照时数 TA 为月可照时数 4.3 日天文总辐射量的计算 （ 8） 式中：为日天文辐射总量，单位为； 为周期（ 24³60³60s）； T 为太阳常数（）； 为日地相对距离； 为日落时角，； 为地理纬度； 为太阳赤纬 。 4.4 月太阳总辐射量计算 由于我国太阳辐射观测站点较少，对有观测的站点，计算其月太阳总辐射量可以用每天的观测值进行累加，对于计算无观 测地点的月太阳总辐射，用经验公式（ 9）计算。 （ 9） 01式中 : 为月天文辐射量，由（ 8）式计算出当月逐日天文总辐射量，然后相加； Q0为当月的日照时数百分率； S1为经验系数，根据计算点附近的日射站观测资料，利用最小二乘法计算求出。 a,b 4.4.1 系数 a， b 的确定 首先选择计算点附近有太阳辐射观测气象台站，作为计算系数的参考点。根据参考点历年观测的太阳总辐射 和日照百分率，计算系数 a 和 b，其计算公式如（ 10）。 n （ 10） n 4 QX/T ×××××××× 式中： 'S为参考站点的逐年月日照百分率； 1i 'S 为参考点月日照百分率的平均值； 1'Q 为参考站点逐年月辐射总量与月天文辐射总量的比值； i'Q0 y为参考站点逐年月辐射总量与月天文辐射总量的比值的平均值； n 为选取观测资料的年数。 在计算过程中，应该注意我国 1981 年 1 月 1 日开始使用世界辐射测量基准（ WRR），在此之前使用的是国际直接日射表标尺（ IPS） ,两者关系为： 因此，在 1981 年 1月 1日以前，我国所有辐射资料换成 WRR 必须乘系数 1.022。 5 太阳能资源的评估 为了更充分地开发和利用太阳能资源，根据太阳能资源中的一些主要指标进行太阳能资源进行的评估是十分必要的。 5.1 太阳能资源丰富程度评估 以太阳总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。具体的资源丰富程度等级见表 1。 表 1 太阳能资源丰富程度等级 指 标 资源丰富程度 21740KW²h/(m²a) 资源丰富 21400 1740 KW²h/(m²a) 资源较丰富 21160 1400 KW²h/(m²a) 资源较贫乏 2 1160 KW²h/(m²a) 资源贫乏 5.2 太阳能资源利用价值评估 利用各月日照时数大于 6小时的天数为指标，反映一天中太阳能资源的利用价值。一天中日照时数如小于 6 小时，其太阳能一般没有利用 价值。 5 QX/T ×××××××× 5.3 太阳能资源稳定程度评估 一年中各月日照时数大于 6 小时的天数最大值与最小值的比值，可以反映当地太阳能资源全年变幅的大小，比值越小说明太阳能资源全年变化越稳定，就越利于太阳能资源的利用。此外，最大值与最小值出现的季节也反映了太阳能资源的一种特征。 5.4 太阳能资源日最佳利用时段评估 利用太阳能日变化的特征作为指标，评估太阳能资源日变化规律。以当地正太阳时 9 10 时的年平均日照时数作为上午日照情况的代表，以正太阳时 11 13 时的年平均日照时数作为中午日照情况的代表，以正太阳时 14 15时的年平均日照时数作为下午日照情况的代表。哪一段时期的年平均日照时数长，则表示该段时间是一天中最有利太阳能资源利用的时段。 6 QX/T ×××××××× 参考文献 1 左大康 .中国地区太阳总辐射的空间分布特征 J.气象学报 ,1963,33(1):78-96. 2 翁笃鸣 .试论总辐射的气候学计算方法 .气象学报 J,1964,34(3):304-315. 3 陆渝蓉 ,高国栋 .我国辐射平衡各分量 计算方法及时空分布研究 J.南京大学学报 (自然科学版 ).1976,12(2),89-110. 4 王炳忠 ,张富国 ,李立贤 .我国的太阳能资源及其计算 .太阳能学报 ,1980,1(1):1-9. 5 祝昌汉 .再论总辐射的气候学计算方法（一） .南京气象学院学报 J.1982,5(1):15-24. 6 祝昌汉 .再论总辐射的气候学计算方法（二） .南京气象学院学报 J.1982,5(2):196-206. 7 朱瑞兆，祝昌汉，薛桁 .中国太阳能、风能资源及其利用 M.北京：气象出版社， 1988 8 孙治安 .中国太阳总辐射计算方法的进一步研究 J.南京气象学院学报 .1992,15(2),21-19 9 缪启龙 ,周锁铨 ,吴息 .西部山区总辐射气候学计算及分布 J.南京气象学院学报 ,1994,17(2):177-182. 10 高国栋 ,缪启龙 ,王安宇 ,等 .气候学教程 M.北京 :气象出版社 ,1996.31-32. 11 翁笃鸣 .中国辐射气候M.北京 :气象出版社 ,1997. 12刘绍民 ,李银芳 .新疆月太阳总辐射气候学计算方法的研 究 J.干旱区地理 ,1997,20(3):75-81. 13 赵媛，赵慧 .我国太阳能资源及其开发利用 .经济地理 J， 1998，18(1):56-61. 14 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):66-67. 15 中国气象局 .地面观测规范 M.北京：气象出版社， 2003 16 唐永顺 .应用气候学 M. 北京：科学出版社， 2004 17 王建源，冯建设，袁爱民 .山东省太阳辐射的计 算及其分布 J.气象科技，2006， 34（ 1）： 98-101. 18 字春霞 .南宁市太阳能日辐射估算方法探讨 J.广西气象， 2006， 27(1):31-33. 7