林 敏

(福建省電力勘測設(shè)計(jì)院，福建 福州 350003)

福建太陽能資源分析

林 敏

(福建省電力勘測設(shè)計(jì)院，福建 福州 350003)

太陽能發(fā)電已成為世界各國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。太陽能資源評價(jià)是太陽能開發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)，是質(zhì)量與效益的重要保證。本文對福建太陽能資源量及有關(guān)要素提出了一些初步的看法，供參考。

太陽能；年總輻射量；日照時(shí)數(shù)。

1 開發(fā)太陽能資源的意義

隨著石化能源日趨緊缺和環(huán)保壓力不斷加大，各國都在積極探討新能源、可再生能源，特別是太陽能。由于太陽能具有儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性和逐漸顯現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，使其成為人類最為理想的替代能源。因此，研究和開發(fā)太陽能發(fā)電已成為世界各國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。太陽能發(fā)電分熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種基本形式，近年又形成若干個(gè)分支，以異乎尋常的速度得到快速發(fā)展。

2 福建太陽能資源概述

2.1 概述

福建省地處東南沿海，據(jù)有關(guān)資料，福建全省太陽能年總輻射量在(42.5～52.5)×108J/m2之間。其空間分布：漳州、廈門及泉州的沿海地區(qū)、龍巖的東南部地區(qū)多介于(47.5～52.5)×108J/m2之間，東山縣最大為54.6×108J/m2；南平北部在(47.5～50.0)×108J/m2之間，為福建省的次高區(qū)；寧德、福州北部沿海和泉州的德化一帶為52.5×108J/m2左右。福建省全年太陽總輻射量分布見圖1。

圖1 福建省全年太陽總輻射量分布

春季福建全省太陽能年總輻射量在(3.0～4.25)×108J/m2之間。東南沿海和南平地區(qū)北部仍居全省最高、次高；閩東北和閩西為低值區(qū)，武平一帶最小，為3.0×108J/m2。

夏季全省太陽能年總輻射量在(5.500～6.25)×108J/m2之間，是年內(nèi)太陽總輻射量最多的月份。月總輻射量為5.5×108J/m2；東側(cè)沿海地區(qū)和西側(cè)的內(nèi)陸地區(qū)為高值區(qū)，其中浦城一帶與漳、廈、泉的沿海地區(qū)月總輻射量為6.25×108J/m2。

秋季全省太陽能年總輻射量在(3.50～4.75)×108/m2之間，東側(cè)沿海地區(qū)及龍巖地區(qū)為高值區(qū)，寧德地區(qū)和閩江下游為低值區(qū)。

冬季福建全省太陽能年總輻射量在(2.50～3.5)×108J/m2之間。北緯25.5°以南的地區(qū)在2.75×108J/m2以上，南平北部為2.75×108J/m2，其它地區(qū)在2.5×108J/m2左右。

福建年日照時(shí)數(shù)在1700 h～2200 h之間，其空間分布是：莆田、泉州、廈門及龍巖的東南部地區(qū)為1900 h～2200 h，其它地區(qū)多在1700 h～1900h之間。福建省全年太陽日照時(shí)數(shù)分布見2圖。

圖2 福建省全年太陽日照時(shí)數(shù)分布

年日照百分率閩南地區(qū)為40 %～45 %，其它地區(qū)在40 %左右。表1是各月日照時(shí)數(shù)，夏季最多，秋季居次，冬季再次，春季最少。

表1 福建省各地區(qū)各月日照時(shí)數(shù)(h)

表2 福建省各地區(qū)各月日照百分率(%)

表2是各月日照百分率，7月～8月最高，介于53 %～66 %之間，2月～3月最低，介于26 %～33 %之間，相差一倍。日照的季節(jié)差異起因于太陽高度角的天文季節(jié)變化，又受當(dāng)?shù)卦朴隊(duì)顩r的影響。福建省春季日照最少，是因?yàn)檫@一季節(jié)正是春雨、梅雨時(shí)期。從表1和表2可以看出，6月～7月福建日照有明顯的突變，如日照百分率由38 %急增到60 %，這完全是由于6月下旬中期前后梅雨一結(jié)束，馬上進(jìn)入初夏晴熱期所致。下節(jié)就一具體的工程案例做一簡單分析。

2.2 閩南光伏發(fā)電工程太陽能資源分析

本工程擬建于閩南市城區(qū)附近一片廠房的屋頂。閩南市位于福建省東南沿海中部。閩南市屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，氣候溫和，雨量適中。年平均氣溫20.9 ℃，最熱月七月份日均氣溫28.6 ℃，最冷月一月份日均氣溫10.7 ℃，歷年極端最高氣溫39.0 ℃，歷年極端最低氣溫-1.8 ℃。年平均相對濕度76 %，春夏二季度濕度較大，相對濕度6月份最大，達(dá)82 %，其次為5月份，相對濕度80 %，11月份濕度為各月最小，相對濕度也有69 %。

閩南降水量較多，多年平均降水量為1487.7 mm，最大年降水量達(dá)2268 mm，最少年降水量968 mm。多雨月份為3月～9月，集中于5月～8月，月平均降雨量為180.7 mm～301.3 mm，年最多降雨量為6月，月平均降雨量為301.3 mm。閩南日最大降雨量為206.5 mm。多年平均陰天日數(shù)為182.7天，年最多陰天日數(shù)是5月，為21.5天，全年各月的陰天日數(shù)均在10天以上。多年平均雷暴日53.9天，4月～9月份多雷暴，集中于5月～8月，最多為8月份，月平均雷暴日為12.2天。

閩南多年平均風(fēng)向頻率以靜風(fēng)為主，占25 %；東風(fēng)次之，占9 %，東北風(fēng)居三，占9 %。閩南屬于季風(fēng)區(qū)，3月～8月偏南風(fēng)，9月至翌年2月多偏北風(fēng)。冬季受冷高氣壓的控制，主要風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)和西北風(fēng)，頻率都在10 %以上。夏季受暖低氣壓的控制，主要風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和西南風(fēng)，頻率分別在12 %和14 %以上。多年平均風(fēng)速2.2 m/s，7月～9月平均風(fēng)速在平2.4m/s～2.9 m/s之間，其他各月平均風(fēng)速在1.8 m/s～2.3 m/s之間。受臺風(fēng)影響，最大風(fēng)速在40 m/s以上。日風(fēng)速變化為午后至傍晚較大，夜間至翌日早晨風(fēng)速較小。

2.2.1 日照時(shí)數(shù)

本工程的氣象數(shù)據(jù)來源于閩南氣象觀測站，氣象站與本工程相距較近且環(huán)境條件相近，其觀測值可移用于本工程。

各月平均日照時(shí)數(shù)的觀測記錄見表3。

表3 閩南氣象站各月平均日照時(shí)數(shù)(h)

由表3可見，閩南春季(2月～3月)多陰雨天氣。5月～9月受副熱帶高壓控制，陽光充足；夏季平均日照時(shí)數(shù)145 h/月以上，7月、8月份是日照時(shí)間最長的月份，是全年日照最多的時(shí)候。受秋冬季大陸高壓脊控制，日照時(shí)數(shù)較少，全年各月日照時(shí)數(shù)在98 h以上。

閩南市2003年～2008年逐年日照時(shí)數(shù)見表4，在這六年中，年日照時(shí)數(shù)最大為2154.0h，最小為2001.0h，平均為2070.1h。

表4 閩南市2003年～2008年逐年日照時(shí)數(shù)(h)

2.2.2 日照百分率

全年、各月平均日照百分率成果見表5。

表5 閩南氣象站全年、各月平均日照百分率(%)

閩南的日照百分率與時(shí)數(shù)的變化趨勢基本吻合，日照時(shí)數(shù)多，日照百分率也大。春季在31 %～37 %之間，全年日照百分率最小；夏秋日照百分率在48 %以上，冬季日照百分率在31%以上，最大的是7月份，平均為60 %。

2.2.3 太陽能輻射量

根據(jù)現(xiàn)有的資料，閩南市年太陽總輻射量約為47.5×108J/m2，冬季太陽總輻射量約為3×108J/m2，春季太陽總輻射量約為3.75×108J/m2，夏季太陽總輻射量約為5.75×108J/m2，秋季太陽總輻射量約為4.25×108J/m2。

2.2.4 本項(xiàng)目太陽能資源評價(jià)

參照《太陽能資源評估方法》，對擬建站點(diǎn)太陽能資源豐富程度進(jìn)行評估。以太陽輻射的年總量為指標(biāo)，進(jìn)行太陽能的資源豐富評估。具體的資源豐富程度等級見表6。

表6 太陽能資源豐富程度等級

通過以上標(biāo)準(zhǔn)對閩南太陽能資源進(jìn)行區(qū)域劃分，可以確認(rèn)閩南太陽能資源屬于三類地區(qū)，非常接近于二類地區(qū)。

3 影響太陽輻射的有關(guān)因素分析

福建山嶺聳峙，低丘起伏，丘陵與山地約占全省面積的90 %以上，受云量、海拔高度、坡向和地形形態(tài)、人為因素的影響，輻射效應(yīng)形成多變的氣候景觀。光能時(shí)空分布特征是閩東南多于閩西北，低丘多于山區(qū)，夏半年多于冬半年。下面就部分與太陽總輻射有關(guān)的因素進(jìn)行一些分析：

⑴云量：云量對太陽總輻射量有明顯的影響，一方面使得直接輻射減少，另一方面使散射輻射增加，且直接輻射減少的作用更為明顯。因此山區(qū)的總輻射量會隨著總云量的增加而減少。如鷲峰山區(qū)及建寧、泰寧等地是福建省太陽總輻射低值區(qū)，這就與這一帶的總云量多有關(guān)，如屏南、泰寧年均總云量為76 %,是福建省最高的云量，周寧、建寧年均總云量為75 %, 壽寧年均總云量為74 %。與總云量相對應(yīng)，云量多則太陽輻射量就低。據(jù)有關(guān)資料，武平縣一帶在四月份的太陽總輻射量是福建省的最低值，同期武平氣象站平均總云量也屬福建省較高值。

⑵海拔高低：一般而言，海拔高，空氣稀薄，云層少且薄，大氣對太陽輻射的削弱作用弱，到達(dá)地面的太陽輻射就強(qiáng)；反之，則弱。海拔高度對輻射量的影響在福建境內(nèi)表現(xiàn)的并不明顯，這可能與福建省內(nèi)山峰的海拔高度并不太高(均在2158 m以下)，因此對輻射量的影響不大。

⑶山坡坡向：福建群山起伏，山頂開闊向陽地及南坡，日照強(qiáng)度較大。有關(guān)資料表明，山頂冬半年多光照，山麓少光照；夏半年山頂少光照，山麓多光照。

⑷城市中的太陽輻射：城市中的房屋的高度和密度，街道的排列情況，城市的綠化程度內(nèi)河的分布情況，及城市地形的平坦情況對城市的太陽輻射有一定的影響，另外，城市的大氣質(zhì)量對太陽輻射也有一定的影響，一般而言，城市空氣中的煙塵雜質(zhì)對太陽輻射有一定的影響，據(jù)有關(guān)資料，空氣中的煙塵雜質(zhì)可使太陽輻射減少10 %～20 %。

⑸灰塵影響：現(xiàn)在各地都在進(jìn)行城市建設(shè)，空氣中的塵土的含量比較高，太陽能板安裝后，部分的塵土落在太陽能板上，日積月累后，就會在太陽能接收器上形成覆蓋層，就必然會影響太陽能接收器的工作效率。

各地的氣象臺站均設(shè)立在理想的環(huán)境中，受外界影響較小，氣象臺站與工程區(qū)域的環(huán)境條件相差很大。因此，場地附近存在明顯影響太陽輻射的地形地貌地物時(shí)，要通過研究候選場地周圍鄰近地區(qū)的平均數(shù)據(jù)變化,來評估當(dāng)?shù)靥柲苜Y源數(shù)據(jù)的有效性。

4 結(jié)語

在太陽能資源的評價(jià)工作中，一方面要充分收集工程點(diǎn)周邊氣象站的太陽能資源的資料，另一方面還要重視環(huán)境及地形地貌對資源的影響，合理評估才能獲得客觀的評價(jià)結(jié)果。

目前太陽能發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)處在起步階段，資源評價(jià)是太陽能開發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)，是質(zhì)量與效益的重要保證。本文對福建太陽能資源量及有關(guān)要素提出了一些初步的看法，供同行在進(jìn)行太陽能資源分析評價(jià)中作參考。

[1]王守禮，李家垣． 電力氣候[M]．北京：氣象出版社，1994.

[2]DL/T5158—2002，電力工程氣象勘測技術(shù)規(guī)程[S]．

Analysis of Solar Energy Resources in Fujian Province

LIN Min
(Fujian Electric power Survey & Design Institute, Fuzhou 350003, China)

Solar power generation has become sustainable development energy resources strategic decision all over the world. Solar energy resources evaluation is important link of solar energy development and utilization and is important guarantee of quality and efficiency. Some preliminary views about Fujian province solar energy resources quantity and related elements are put forward which can be referenced in this paper

solar energy; total annual solar radiant; sunshine hours.

TM615

B

1671-9913(2011)01-0077-04

2010-12-30

林敏(1960-)，男，福建福州人，高級工程師，從事電力工程水文氣象分析工作多年。