鄧 鑫，張 鑫，姚 莉，余國(guó)保，羅 多（珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司，廣東 珠海 411100）

廣東地區(qū)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)的現(xiàn)狀探究

Study on Application of Climate Parameters in Solar Project in Guangdong

鄧 鑫，張 鑫，姚 莉，余國(guó)保，羅 多（珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司，廣東 珠海 411100）

為提供廣東地區(qū)太陽(yáng)能利用實(shí)際工程應(yīng)用中的氣象參數(shù)，通過(guò)分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中光伏和光熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)目前氣象參數(shù)存在有效實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少、現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不一致、地方標(biāo)準(zhǔn)偏舊等問(wèn)題。提出應(yīng)綜合實(shí)際工程應(yīng)用特點(diǎn)，分析考證現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)庫(kù)并結(jié)合氣象觀測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，最終確定常用氣象參數(shù)和完善氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。

太陽(yáng)能利用；光伏電站；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；氣象參數(shù)

隨著相關(guān)利用技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，太陽(yáng)能作為一種重要的可再生能源，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中所占比重逐年增加。目前，我國(guó)太陽(yáng)能利用的產(chǎn)業(yè)類(lèi)型主要有太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化原理所形成的熱利用產(chǎn)業(yè)(太陽(yáng)能熱發(fā)電及熱水系統(tǒng))和太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換原理形成的光伏產(chǎn)業(yè)(太陽(yáng)能光伏發(fā)電)兩種。近年來(lái)，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏和光熱利用保持持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭，據(jù)國(guó)家能源局網(wǎng)站公布的 2015 年光伏發(fā)電相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至 2015 年底，全國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 43.18 GW。其中廣東省的分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量 630 MW，屬于分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量較大的地區(qū)。

然而在太陽(yáng)能光伏/光熱利用迅猛發(fā)展的大背景下，存在著一些問(wèn)題。其中之一便是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)缺失，造成設(shè)計(jì)與實(shí)際存在較大的出入，有失科學(xué)性和準(zhǔn)確性。相關(guān)研究表明，光伏電站所在區(qū)域的氣候是正確進(jìn)行發(fā)電量預(yù)測(cè)的關(guān)鍵因素[1]；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的集熱器安裝需要當(dāng)?shù)貎A斜面上的太陽(yáng)輻射量[2]，但氣象資料一般給出的是水平面上的太陽(yáng)輻照量。目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，氣象參數(shù)一般來(lái)源于中國(guó)氣象局和美國(guó)國(guó)家航空航天局地面輻射數(shù)據(jù)庫(kù)。受太陽(yáng)輻射觀測(cè)臺(tái)站數(shù)量的限制，截至 1996 年，我國(guó)大部分氣象觀測(cè)臺(tái)站都沒(méi)有太陽(yáng)輻射觀測(cè)值[3]。據(jù)設(shè)計(jì)人員介紹，在我國(guó)南方地區(qū)，NASA 的數(shù)據(jù)和一般地面氣象站的數(shù)據(jù)差距較大[4]。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)太陽(yáng)能利用系統(tǒng)的性能及優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，李芬等人對(duì)國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能資源氣象服務(wù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了研究[5]；王華軍開(kāi)發(fā)了以 193 個(gè)觀測(cè)站為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)系統(tǒng)[6]；上海電力學(xué)院太陽(yáng)能研究所編制了 3 套計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[7]?？紤]到廣東地區(qū)太陽(yáng)能資源較為豐富、分布廣泛，為合理配置廣東地區(qū)太陽(yáng)能資源，保證光伏電站(或太陽(yáng)能熱水系統(tǒng))的正常運(yùn)行，有必要對(duì)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)進(jìn)行研究。綜合實(shí)際工程應(yīng)用特點(diǎn)，分析考證現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)庫(kù)并結(jié)合氣象觀測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，最終確定常用氣象參數(shù)和完善氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而提高太陽(yáng)能利用設(shè)計(jì)的科學(xué)性，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)中氣象要素的確定

1.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定

目前執(zhí)行中的光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程的條文均提出，工程所在地太陽(yáng)能利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃，需要結(jié)合當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源和氣候條件進(jìn)行；并對(duì)太陽(yáng)能資源的評(píng)估和分析方法進(jìn)行了規(guī)定。

其中，主要涉及標(biāo)準(zhǔn)及條文如下：GB 50797—2012《光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]“第 5 章 太陽(yáng)能資源分析”對(duì)光伏電站設(shè)計(jì)站址選擇、參考?xì)庀笳净緱l件和數(shù)據(jù)采集、太陽(yáng)輻射現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)站基本要求、太陽(yáng)輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證與分析等進(jìn)行了規(guī)定。

JGJ 203—2010《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[9]“第 4 章 規(guī)劃、建筑和建筑設(shè)計(jì)”4.1.1 條、4.2.1 條、4.3.2 條對(duì)光伏系統(tǒng)的選型、光伏系統(tǒng)建筑群體的規(guī)劃和建筑朝向的選擇、光伏組件總面積的確定需結(jié)合當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源氣候條件等因素進(jìn)行了規(guī)定。

GB 50364—2005《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[10]“第 3 章 基本規(guī)定”3.0.1 條、3.0.2 條、3.0.3 條，“第 4 章 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)”條文 4.1.2、4.4.2，“第 5 章規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)”條文 5.1.2 條、5.3.2條對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和類(lèi)型選擇、太陽(yáng)能集熱器總面積的確定需結(jié)合當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源氣候條件等因素進(jìn)行了規(guī)定。

QX/T 89—2008《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》[11]對(duì)任一時(shí)段內(nèi)(年、月、日)水平面太陽(yáng)總輻射量計(jì)算方法進(jìn)行了規(guī)定。

1.2 設(shè)計(jì)運(yùn)行維護(hù)要求

1.2.1 設(shè)計(jì)要求

隨著太陽(yáng)能利用技術(shù)的日臻成熟，設(shè)計(jì)人員對(duì)氣象數(shù)據(jù)的要求也越來(lái)越高。以光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，立項(xiàng)初期需通過(guò)水平面總輻射、水平面直接輻射和水平面散射輻射等氣象數(shù)據(jù)對(duì)項(xiàng)目發(fā)電量進(jìn)行估算。但在實(shí)際工程中，為了得到更多的發(fā)電量及電池組件自清潔的需要，固定安裝的方陣通常是傾斜的；傾斜面上的太陽(yáng)能輻射量需要計(jì)算。光伏電站全年發(fā)電量受到不同氣候條件、太陽(yáng)輻照數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電電池板與地面角度等因素的綜合影響，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，全年如何得到最大發(fā)電量是太陽(yáng)能光伏電站設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[12]。

對(duì)于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，廣東地區(qū)夏季對(duì)熱水需求量較低，而在冬季需求量較高，太陽(yáng)能集熱器的安裝傾角應(yīng)該綜合全年考慮。具體的安裝傾角，需要根據(jù)熱水用水負(fù)荷及各傾角太陽(yáng)能的輻照度進(jìn)行能量平衡計(jì)算。

1.2.2 運(yùn)行維護(hù)要求

近來(lái)年，隨著光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)步和成本下降，大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外大量建成。根據(jù)《廣東省太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃(2014～2020 年)》，2014 年廣東省在建的兆瓦級(jí)以上的光伏電站有 6 個(gè)，總裝機(jī)容量達(dá)370 MW[13]。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量變化是一個(gè)非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程，對(duì)電網(wǎng)存在一定的沖擊性，需要開(kāi)展輻射及光伏發(fā)電功率的預(yù)報(bào)。此外，利用輻射變化的周期性，光伏發(fā)電系統(tǒng)在夏季負(fù)荷高峰期為電網(wǎng)發(fā)揮削峰填谷的作用，優(yōu)化新能源與傳統(tǒng)能源之間的配合，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。綜上所述，為滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及設(shè)計(jì)運(yùn)行維護(hù)中的要求，需要建立太陽(yáng)的總輻射量、直射輻射量、散射輻射量及各個(gè)傾斜面的輻照量等輻射參數(shù)與其他基本氣象參數(shù)(如氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向)的完整的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)現(xiàn)狀

為了發(fā)揮太陽(yáng)能資源利用的最大化效益，需要對(duì)太陽(yáng)能資源觀測(cè)的情況進(jìn)行細(xì)致的分析，并對(duì)不同的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行仔細(xì)的對(duì)比。

2.1 太陽(yáng)能資源觀測(cè)現(xiàn)狀

目前中國(guó)有 98 個(gè)氣象臺(tái)站監(jiān)測(cè)總輻射量數(shù)據(jù)，17 個(gè)一級(jí)觀測(cè)臺(tái)站擁有直接輻射數(shù)據(jù)，廣東省有一級(jí)站廣州和二級(jí)站汕頭兩個(gè)站點(diǎn)[1]。中國(guó)氣象局有兩套太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)，核心是全國(guó) 98 個(gè)基站的觀測(cè)數(shù)據(jù)。其中一套來(lái)自氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過(guò)官方理論模型，考慮到經(jīng)緯度、海拔等一系列參數(shù)計(jì)算出來(lái)，然后再對(duì)比 98 個(gè)基站的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)而得出；另一套數(shù)據(jù)為全國(guó) 2 000 多個(gè)氣象站點(diǎn)的日照時(shí)數(shù)等數(shù)據(jù)和 98 個(gè)氣象臺(tái)數(shù)據(jù)的綜合結(jié)果?？梢钥闯?，我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)的收集尚不細(xì)致、不全面，且大部分?jǐn)?shù)據(jù)的記錄時(shí)間間隔為 3 h，有很多缺失數(shù)據(jù)都是采用數(shù)學(xué)插補(bǔ)法來(lái)獲得。

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的地面輻射數(shù)據(jù)庫(kù)[14]是根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)的大氣層頂?shù)妮椛洹⒃茖臃植紙D、臭氧層分布圖、懸浮顆粒物分布等數(shù)據(jù)，通過(guò)復(fù)雜的建模和運(yùn)算得到全球地表水平面總輻射數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相關(guān)公式由水平面的總輻射推算出水平面的散射輻射和法向直接輻射數(shù)據(jù)。NASA向全世界免費(fèi)提供由地面估算的地面輻射數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)站http://eosweb.larc.nasa.gov/see/查詢(xún)地球上任意一點(diǎn) 22年(1983 年 7 月～2005 年 6 月)年月日水平面總輻射、散射輻射和法向直接輻射數(shù)據(jù)。但是，在我國(guó)南方地區(qū)，特別是長(zhǎng)江以南的地域，由于水網(wǎng)縱橫密布造成水汽蒸發(fā)，會(huì)在對(duì)流層形成比較厚的云層；且由于衛(wèi)星受到云層、空氣懸浮物、大型水體影響的因素影響，NASA 的數(shù)據(jù)和一般地面氣象站的數(shù)據(jù)就會(huì)有較大的差距。

此外，商業(yè)收費(fèi)軟件 METEONORM 的數(shù)據(jù)來(lái)源于全球能量平衡檔案館(Global Energy Balance Archive)、世界氣象組織(WMO/OMM)和瑞士氣象局等權(quán)威機(jī)構(gòu)，包含有全球 7 750 個(gè)氣象站的輻射數(shù)據(jù)。我國(guó) 98 個(gè)氣象輻射觀測(cè)站被該軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。通過(guò)該軟件的不同版本，可查到不同年限氣象輻射觀測(cè)站數(shù)據(jù)，如通過(guò) 6.0 版本可以查詢(xún)到收錄的氣象輻射觀測(cè)站 1981～2000 年多年平均各月的輻射量；通過(guò) 7.0 版本可查詢(xún)其 1990～2005 年多年平均各月的輻射量。此外，該軟件能提供無(wú)氣象輻射觀測(cè)資料的任意地點(diǎn)的多年平均各月的輻射量；數(shù)據(jù)由插值計(jì)算等方法獲得[15]。相關(guān)人員通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)部分城市氣象站及METEONORM 軟件中的數(shù)據(jù)，也可能存在或大或小的差距，因此對(duì)于太陽(yáng)能資源條件一般的地區(qū)更要合理選擇氣象數(shù)據(jù)。

2.2 氣象參數(shù)現(xiàn)狀

2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)分析

我國(guó)地面輻射觀測(cè)站點(diǎn)較少，從而導(dǎo)致我國(guó)太陽(yáng)能輻照的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)極少，國(guó)內(nèi)正式標(biāo)準(zhǔn)中含有完整的太陽(yáng)輻照數(shù)據(jù)值較少。

JGJ/T 346—2014《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中“附錄 D 全國(guó)主要城鎮(zhèn)典型氣象(TMY)參數(shù)”提供了水平面太陽(yáng)總輻射照度、法向太陽(yáng)直射輻射照度，數(shù)據(jù)源為中國(guó)氣象局 686 個(gè)基本、基準(zhǔn)地面觀測(cè)站 1987～2004 年之間的觀測(cè)數(shù)據(jù)。在提供的 450 個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)中，有 7～10 年原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的臺(tái)站數(shù) 68 個(gè)，有 10 年以上原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的臺(tái)站數(shù)為 382 個(gè)；數(shù)據(jù)由實(shí)際觀測(cè)值或太陽(yáng)輻射模型計(jì)算得到。該數(shù)據(jù)主要是計(jì)算采暖期太陽(yáng)輻射照度，用于建筑能耗的分析；數(shù)據(jù)值采用逐時(shí)觀測(cè)值或逐時(shí)太陽(yáng)輻射模型計(jì)算，其中觀測(cè)值采用日總值。

在 GB 50736 —2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[16]的“附錄 A 室外空氣計(jì)算參數(shù)”中，提供了我國(guó) 294 個(gè)臺(tái)站的室外空氣計(jì)算參數(shù)，包括室外計(jì)算溫度和濕度、風(fēng)速、大氣壓力、極端最高氣溫和極端最低氣溫等參數(shù)；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)年限 1971 年 1 月 1 日至 2000 年12 月 31 日，但是缺乏輻照度的數(shù)據(jù)。在此標(biāo)準(zhǔn)的“附錄C 夏季太陽(yáng)總輻射照度”和“附錄 D 夏季透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)窗玻璃的太陽(yáng)輻射溫度”中，對(duì)北緯 20°～50° 范圍內(nèi)每隔 5°共計(jì) 7 個(gè)緯度，6 種大氣透明度等級(jí)不同朝向的太陽(yáng)總輻射照度、直接輻射、散射輻射進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。附錄 D 這種根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥群陀?jì)算大氣透明度等級(jí)確定太陽(yáng)輻射照度值的方法，為空氣調(diào)節(jié)負(fù)荷計(jì)算方法的應(yīng)用和研究提供了條件，但是用于對(duì)太陽(yáng)能光伏/光熱利用的分析、方案設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

《建筑用標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)手冊(cè)》[17]中提供了標(biāo)準(zhǔn)年氣象數(shù)據(jù)集、標(biāo)準(zhǔn)日氣象數(shù)據(jù)和不保證率氣象數(shù)據(jù)，包含 360 個(gè)站點(diǎn)在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上處理得到的 8 760 h 的氣象數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)年限為 1995～2005 年；所提供的輻照數(shù)據(jù)全部通過(guò)建立模型來(lái)推測(cè)。該文獻(xiàn)采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為國(guó)際地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)(不含太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù))和我國(guó)的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)庫(kù)(24 個(gè)省會(huì)城市每時(shí)水平面總輻射，部分城市的直射和散射)。

《中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專(zhuān)用氣象數(shù)據(jù)集》[18]是以中國(guó)氣象局氣象信息中心氣象資料室收集的全國(guó) 270 個(gè)地面氣象臺(tái)站 1971～2003 年的實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)分析、整理、補(bǔ)充源數(shù)據(jù)以及合理的插值計(jì)算，獲得了全國(guó) 270個(gè)臺(tái)站的建筑熱環(huán)境分析專(zhuān)用氣象數(shù)據(jù)集。其中包括 134個(gè)國(guó)家基準(zhǔn)氣候站，136 個(gè)國(guó)家基本氣象站；且在 270 個(gè)氣象站點(diǎn)中，只有 93 個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了輻射數(shù)據(jù)觀測(cè)。數(shù)據(jù)集提供的輻照數(shù)據(jù)是以觀測(cè)站提供的觀測(cè)值為基礎(chǔ)，結(jié)合其他的氣象數(shù)據(jù)(如溫度、濕度、風(fēng)向、云量等)通過(guò)建立太陽(yáng)輻射量的模型計(jì)算得到的。

06SS128《太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)選用與安裝》[19]中“附錄 1 主要城市各月設(shè)計(jì)用氣象參數(shù)”提供了水平面月平均日太陽(yáng)總輻照量、傾斜表面月平均日太陽(yáng)總輻照量、月日照小時(shí)數(shù)。各數(shù)據(jù)值根據(jù)國(guó)家氣象中心氣象信息中心氣象資料室提供的資料整理。

《太陽(yáng)能供熱采暖應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)》[20]中“附錄 1 我國(guó)主要城市年平均和 12 月份設(shè)計(jì)月氣象參數(shù)”中包含了水平面年輻照量、當(dāng)?shù)鼐暥葍A角平面年輻照量、水平面 12 月輻照量、當(dāng)?shù)鼐暥葍A角 12 月輻照量等值。數(shù)據(jù)用于太陽(yáng)能熱水和供暖系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算中。

2.2.2 有效實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)少

針對(duì)以上含太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)要素的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)資料，對(duì)其中包含廣東省站點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見(jiàn)表1。由表1 中可以看出，在具有逐時(shí)太陽(yáng)輻照數(shù)據(jù)的資料中，含有廣東省各城市氣象參數(shù)的較少，廣東省具有國(guó)家基準(zhǔn)氣候站 6 個(gè)、國(guó)家基本氣象站 31 個(gè)，提供最多輻照數(shù)據(jù)的《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》也只提供了 15 個(gè)城市。

表1 輻射數(shù)據(jù)資料中廣東省站點(diǎn)數(shù)

2.2.3 數(shù)據(jù)不一致

對(duì)資料中涉及廣東省廣州、汕頭、韶關(guān) 3 個(gè)站點(diǎn)的全年水平面太陽(yáng)能總輻射量 H 進(jìn)行對(duì)比，3 個(gè)城市全年總輻射量見(jiàn)表2，輻射量對(duì)比見(jiàn)圖1。

表2 全年水平面太陽(yáng)能總輻射量H MJ/m2

圖1 不同資料中全年水平面太陽(yáng)能總輻射量對(duì)比

從圖1 中可以看出，廣州、韶關(guān)兩地國(guó)內(nèi)資料提供輻射量《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》偏高，其他大致相同；汕頭地區(qū)輻射量均有較大差異，《建筑用標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)手冊(cè)》中最大；NASA 提供輻射量均比國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)大。

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)偏舊

目前廣東省地方性的建筑氣象標(biāo)準(zhǔn)僅有 DBJ 15-1—1990《廣東省建筑氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)輻照數(shù)據(jù)不足以用于太陽(yáng)能光伏/光熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而且該標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)記錄年代為 1951～1980 年，長(zhǎng)期氣象監(jiān)測(cè)表明，近 10年全球氣溫變化明顯，我國(guó)很多城市的氣候與 30 年前相比有一定的變化，在目前氣候條件下應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)差異。

針對(duì)目前正式實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)少、數(shù)據(jù)不一致、地方標(biāo)準(zhǔn)偏舊等問(wèn)題，需要對(duì)廣東地區(qū)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充、完善和更新。

3 研究建議

結(jié)合廣東地區(qū)太陽(yáng)能資源和太陽(yáng)能利用的實(shí)際情況，應(yīng)科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免繁復(fù)復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。筆者針對(duì)該地區(qū)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)的研究，提出以下一些建議。

(1) 確定氣象參數(shù)。通過(guò)調(diào)研實(shí)際工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)情況以及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的規(guī)定，確定太陽(yáng)能利用的氣象參數(shù)要素(如太陽(yáng)總輻射量、直射輻射量、散射輻射量、最大輻照度、氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等)及各參數(shù)要求(如不保證小時(shí)數(shù))。

(2) 甄選和完善氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。廣東省下轄 21 個(gè)省轄市、119 個(gè)縣級(jí)行政區(qū)，但目前氣象數(shù)據(jù)庫(kù)和氣象觀測(cè)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)值存在某些地區(qū)累年氣象數(shù)據(jù)不全或無(wú)法獲取的問(wèn)題。通過(guò)分析處理填補(bǔ)無(wú)效或缺測(cè)的數(shù)據(jù)，形成完整的長(zhǎng)序列觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的完善。在統(tǒng)計(jì)中應(yīng)注意，累年值的原始數(shù)據(jù)一般不能少于 10 年，且當(dāng)目的地點(diǎn)無(wú)氣象臺(tái)站時(shí)可引用水平距離 50 km 以?xún)?nèi)、海拔高差在 100 m 以?xún)?nèi)的站點(diǎn)數(shù)據(jù)。

(3) 整理廣東地區(qū)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)。在完善氣象數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)集、指南或者標(biāo)準(zhǔn)(草案)的形式，提供覆蓋廣東地區(qū)的太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)，解決目前氣象參數(shù)選用混亂、一些地區(qū)無(wú)確定氣象參數(shù)的情況。

4 結(jié) 語(yǔ)

廣東省太陽(yáng)能資源在我國(guó)屬較豐富地區(qū)，年輻照時(shí)數(shù)約2 200 h，年輻射總量 4 200～5 800 MJ/m2，年太陽(yáng)輻射量相當(dāng)于達(dá)約 300 億 t 標(biāo)準(zhǔn)煤。為合理利用廣東各地區(qū)的太陽(yáng)能資源，應(yīng)對(duì)太陽(yáng)能利用氣象參數(shù)進(jìn)行明確和細(xì)致的分析。然而，目前 21 個(gè)省轄市、119 個(gè)縣級(jí)行政區(qū)可查的可靠數(shù)據(jù)較少，因此需要確定和完善各地氣象參數(shù)。另外，通過(guò)分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中光伏/光熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及太陽(yáng)能利用的氣象參數(shù)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)目前氣象參數(shù)存在有效實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少、現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不一致、地方標(biāo)準(zhǔn)偏舊等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，提出應(yīng)綜合實(shí)際工程應(yīng)用特點(diǎn)，分析考證現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)庫(kù)并結(jié)合氣象觀測(cè)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并以此確定常用氣象參數(shù)及完善氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。

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2016-09-20

鄧鑫，現(xiàn)供職于珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司，主要研究方向建筑節(jié)能。作者通信地址：廣東省珠海市金鼎鎮(zhèn)高新區(qū)科技創(chuàng)新海岸金珠路9號(hào)。郵編：411100。