福建地区太阳能资源特征及光热利用分析_范亚明

新能源

第8卷第3期2010年6月

福建工程学院学报

JournalofFujianUniversityofTechnology

Vo.l8No.3Jun.2010

do:i10.3969/j.issn.1672-4348.2010.03.012

福建地区太阳能资源特征及光热利用分析

范亚明,陈若莉

(福建工程学院环境与设备工程系,福建 福州 350108)

摘要:分析福建典型气象年数据,结果表明:福建地区太阳辐射和日照时数的空间分布由沿海城市向内陆西北地区减少;太阳辐射和日照时数时间分布为夏秋季较大,冬春季较小;采暖季节的气候环境温度较高,热状况较为优越。最后,分析了福建地区太阳能热利用的现状,提出了促进太阳能热利用的措施。

关键词:太阳辐射;太阳能热利用;福建地区;空间;时间中图分类号:TK519;TU18

文献标识码:A 文章编号:1672-4348(2010)03-0251-04

AnalysisoncharacteristicsandutilizationofsolarenergyresourceinFujian

FanYaming,ChenRuoli

(EnvironmentalandEquipmentEngineeringDepartment,FujianUniversityofTechnology,Fuzhou350108,China)

Abstract:ThedistributionofthesolarenergyresourceinFujianwasanalysedbasedonthetypical

annualFujianweatherdata.Theresultsindicatethatsolarradiationandsunnyhoursdecreasefromthecoastalcitiestotheinlandareas;thatsolarradiationandsunnyhoursinsummerandautumnaremorethanthoseinwinterandspring;thattheairtemperatureishigherintheheatingseasonthanthatinmostofotherareasinChina.Strategytoenhancetheutilizationofsolarphotothermalre-sourcesisproposed.Keywords:solarradiation;utilizationofphotothermalenergy;Fujianregion;space;time 福建地区地处中低纬度,四季阳光充足,太阳能资源较丰富,但太阳能的利用程度较低。本文分析了福建地区太阳辐射分布特征和太阳资源的利用现况,探讨了福建地区太阳能光热开发利用的措施。

1300~2500h,年辐射总量为4200~5000MJ/m。随着近年来气候及环境的变化,福建地区太阳能资源呈逐渐上升的趋势。2.1 太阳辐射分布特点

(1)太阳总辐射的时空分布特征

表1分析表明,福建地区各地太阳总辐射年平均值最高值在崇武,为5089MJ/m;最低值出

2

现在永安,为4223.4MJ/m。从图1可知,太阳总辐射递减速率由沿海城市向内陆西北地区减少(图1a)。从太阳辐射的成分看,福建地区的直接辐射年总量为1817.16~2707.45MJ/m,占太阳总辐射量的28.24%~53.1%,其中最低值在永安,最高值在崇武。太阳直射的分布主要受气候

22

2

1 资料来源

资料选用中国气象局信息中心气象资料室根据全国270个地面气象站1971~2003年的实测气象数据整理出的典型气象年数据

[1-2]

。

2 太阳能资源分布及其特征

据相关气象资料统计,福建地区年日照时数

收稿日期:2010-05-17

资助项目:福建省教育厅科技A类项目(JA07149);福建省科技重大专项(2008HZ003-1):(),女(,博士,.

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福建工程学院学报

2

第8卷

和地形的影响,分布形势为由东至西、由南至北减弱(图1b),与降水量分布相反,与日照分布相一致。太阳散射等值线的走向接近东西向(图1c),表现在空间分布以经向差异为主。在东西方向上分布形势呈两高一低型。除沿海半岛、岛屿小面积高值区外,年平均散射辐射有随高度升高而增大的趋势

[3]

m。目前,太阳能利用装置主要利用的是直接辐射,福建除西北地区外,大部分地区的直接辐射比例大于40%,因此福建地区的太阳辐射分布特征对于太阳能的利用十分有利。

(2)太阳辐射的月分布特点

各地太阳总辐射的月平均辐射,均以7月为总辐射最多,8月次之。太阳总辐射从12月至次年2月期间逐月降低,其中以9~12月降低最明

,闽中大山带南段和沿海东山岛、厦

门等地,散射辐射年平均辐照度超过2500MJ/

表1 福建地区各地月太阳总辐射量Tab.1 OverallmonthlysolarradiationinFujian

1月

总辐射285.7厦

门

直射散射永安

直射散射上杭

直射散射南平

直射散射福州

直射散射建瓯

直射散射崇武

直射散射

108.3177.453.5

2月221.467.0154.5257 50.4226.279.4146.8258.352.4205.9234.4101.9132.5235 123.8111.2256.795.8160.9

3月299.397.0202.3324.261.5262.7236.560.5176.0326.883.4243.5277.1123.8153.3372.4202.8169.6308.190.4217.7

4月343.392.2251.1354.863.2291.6280.546.2234.3404.194.3309.8349.9189.1160.8387.8185.3202.5348.177.0271.1

5月440.5188.2252.3416 113.1302.9380.2150.6229.6431.7124.0307.7449.2205.9243.3512.8209.2303.6477.6298.7178.9

6月437 183.4253.6419.8115.6304.2462.2250.7211.5437 126.6310.4466.9241.8225.1492.1215.7276.5509.1326.6182.5

7月529 288.2240.8501 221.8279.3535.2258.8276.4540.9270.8270.1568.1288.9279.2628.3390.1238.3631.9399.9232.0

8月499.5173.5326.0444.4129.8314.7481.4163.0318.5506.4176.2330.2512.6277.3235.3572.8293.9278.9606.5349.2257.3

9月468.8170.5298.3385.8112.9272.9438.2168.7269.5401.8122.0279.8421.6178.0243.6547.4303.5243.9481.1224.9256.2

10月415.9169.5246.4349.4108.5240.8423.7232.3191.4371.2133.5237.8367 212.0155.0424.8271.0153.8455.9252.3203.5

11月349.7171.8177.8277.278.0199.1325.4180.1145.4271.778.2193.5264.1121.5142.7311.9179.9132.0327.2148.2178.9

12月

2

总量

324.64614.7170.41879.9154.22734.8258.44223.486.11194.3172.33029.1274.54316.3120.31819.0154.22497.2213.84394.259.11381.3154.73013.0212.44344.3118.42153.794.02190.7226.74949 119.22627.5107.52321.4390.35089.2275.32703.2115.02386.0

总辐射235.4

181.9206.7108.5143.860.8169.795.0126.0133.3103.7164.7131.9

总辐射252.3

总辐射230.5

总辐射221

总辐射237

总辐射296.7

显。12月至次年2月总辐射值变化不大。南部多以2月,北部多以12月为太阳辐射最少月。

2~7月,总辐射值逐月增大,6~7月间总辐射值增多最明显。直接辐射随季节变化明显,一般以7月或6月最多,2月最少,并且最多月直射量是最少月的3~5倍。在12月或1月散射辐射最少,在5~6月或8月为最多。12月和1月,福建地区为少雨季节,云量少,大气透明度高,5~6月为降水最多月,夏秋之交多台风和暴雨。(3)太阳辐射的季节分布特点

(a)太阳总辐射 (b)太阳直射 (c)太阳散射

图1 福建沿海地区太阳辐射分布图

Fig.1 Distributionofsolarradiationincoastalareas

inFujian

(6~8月)的辐射量最多,约占全年的34%;再次

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第3期范亚明,等:太阳能资源特征及光热利用分析

时数由闽南沿海地区向内陆西北地区减少。(2)日照时数月分布特点

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5月),约占全年的24%;冬季(12~2月)最少,约占17%。2.2 日照分布特点(1)日照时数空间分布特点

表2数据,福建东南沿海崇武地区是年日照时数的高值区,福州、建瓯地区高达1900h以上,厦门等地1800h以上,永安和上杭地区达到1700h以上,南平日照时数最少,不足1500h,日照

图2显示,日照时数逐月变化与气温大体相当。日照时数2月最小,从2月起逐渐增加,7月为峰值,后又急降至最低点。绝大部分地区从4

月起,月日照时数可达100h以上,厦门、福州和建瓯地区可达130h以上,唯上杭地区不足100h。

表2 福建地区各地日照时数Tab.2 SunnyhoursinsomeFujianareas

1月

1318312481111132169

2月867972688810683

3月8290739211714587

4月1301148099136130116

5月147224157176164153185

6月156194190170191161210

7月221226193209251230301

8月175165187157244205283

9月167156150109160220200

10月165133201134206225221

11月189111180104138148179

12月19113313873127113257

总量1840170817451472193319682

291

厦门永安上杭南平福州建瓯崇武

总的来说,在福建地区利用太阳能资源最有利的地区是闽南及沿海岛屿地区,因地理纬度较低、太阳高度角较高、总雨量较少、阴天日数少和日照时数多等原因,而成为全省太阳年总辐射的高值区;最有利的季节是春、夏两季,但在秋季和冬季太阳的日照时数相对较多,因此充分利用全

图2 福建地区月平均日照分布情况Fig.2 AveragemonthlysunnyhoursinFujian

年的太阳能资源具有较大的潜力。

3 太阳能光热利用分析

[7-10]

(3)日照时数的季节分布特点

图2数据显示,福建地区日照季节分布是夏多冬少,春季略多于秋季,但总体比较均匀。各地冬季(12~2月)日照为349h,占年总日照时数的19%左右;春季(3~5月)日照为389h,约占日照总数的21%左右。各地夏季日照约占全年日照时数的33%左右;秋季日照约占全年日照时数的27%左右。

2.3 气温变化与太阳能利用的关系

环境温度是影响太阳能利用的因子之一,当环境温度较低时不利于太阳能的利用

[4][4-6]

太阳能热利用技术是指把太阳能转化为热能并加以利用。其中太阳能热水器技术是最成熟、光热转换效率最高(全玻璃真空管的光热转换效率已高达90%以上)、应用最广泛、产业化发展最迅速的方式。3.1 现状和前景分析

截至2000年,福建省太阳能热水器保有量为513万m,相当于年提供0.1636万t标煤的能源,其中2000年度新增213万m。太阳能热水器目前一次性投资比常规(电、燃气)热水器高,每m约1500元,但日常消耗比常规热水器少,每m集热器每年可节约用电700~800kW h,节约标准煤500kg,无SO2和CO2废气排放,且使用寿命达10a以上。2007年福建地区常住人口为3581万人,居民人均纯收入为4453.85元,这22

2

2

。福建地区

年平均气温17~21.6 ,且80%的年份介于18~23 ,最冷月(1月)平均气温为7~13 ;最热月

(7月)平均气温28~30 ;秋春季月平均气温为17~18 。其供暖季节的气候环境温度较高,热状

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福建工程学院学报第8卷

器整体满意度低,仅为53.9%。原因主要是: 热水器价格贵,初投资较高; 大部分太阳能热水器性能不稳定; 缺乏热水器与建筑一体化设计安装; 在春季梅雨季节,使用电加热时间长,导致电耗大。3.2 实施措施分析

促进太阳能热利用的推广实施需要在技术保证前提下,发挥政府和市场的双重作用,其中针对新的节能技术,政府的调控作用日益重要。

1)技术保障 提供高性能的集热器和稳定的太阳能热水器管路配件;考虑采用和空气源热泵热水系统联供系统方式,改善阴雨天气电加热时间过长问题,达到最佳的节能效果。

2)政策法规建设 福建省建设厅已发布 居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程 ,有利于促进我省居住建筑与太阳能热水系统的推广利用。

3)经济杠杆 政府对开发与推广太阳能应用产品实行优惠贷款政策、特别折旧和税收减免措施,对太阳能利用推广和示范项目实行补贴制度,同时对太阳能开发利用给予财政补贴。

4)信息宣传 大力宣传太阳能科普知识,让社会各界更多地了解太阳能,利用太阳能。同时,做好技术咨询、技术培训、技术服务工作,协调行业关系,拓展太阳能市场。

4 结论

1)福建地区太阳辐射的空间分布由沿海城市向内陆西北地区减少,年平均值最高值在崇武,为5089MJ/m;最低值出现在永安,为4223.4

2

MJ/m。但除少数内陆西北地区外,大部分地区的太阳总辐射大于4300MJ/m,直接辐射比例大于40%。

2)福建地区的太阳能资源具有明显的月变化,夏秋季较大,冬春季较小,其中7月总辐射最多,562.1MJ/m;2月最少,241.3MJ/m。3)福建地区日照时数的空间分布为由东至西、由南至北减弱,东南沿海崇武地区是年日照时数的高值区高达2291h以上,南平日照时数最少,不足1500h,大部分地区大于1700h。4)福建地区日照时数的时间分布夏多冬少,春季略多于秋季,但总体比较均匀,7月为峰值,233h;2月最少,83h。

总之,福建地区具有太阳总辐射量大、直接辐射较多、太阳能可利用日数较多,气候环境温度高等自然气候条件,太阳能资源丰富,可开发条件优越,综合利用太阳能的潜力巨大。针对福建地区太阳能热利用的现状,加强技术保障、政策法规、经济激励和信息宣传方面工作以促进太阳能热利用在福建地区的推广。

2

2

2

2

参考文献:

[1]中国气象局气象信息中心气象资料室,清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北

京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]肖金香,毛学东,陈仕坤,等.南昌地区气候特点对太阳能光热装置影响的综合分析[J].江西农业大学学报,2002,21

(1):34-38.

[3]林文鹏,陈金华,王长耀.福建沿海地区太阳辐射时空变化分析[J].华侨大学学报,2004,25(4):430-434.[4]丁丽佳,林巧美.粤东地区太阳能资源及其利用气候分析[J].气象科技,2008,36(4):491-494.

[5]桑建人,刘玉兰,林莉.宁夏太阳辐射特征及太阳能利用潜力综合评价[J].中国沙漠,2006,26(1):122-125.[6]韦秀丽,高立洪,高阳华.重庆农村地区太阳能光热利用评价[J].南方农业,2008,2(7):14-16.[7]谢光明.我国太阳能热利用的状况与发展[J].高科技与产业化,2005(4):7.[8]叶夏.福建省太阳能热水器推广现状与发展对策[J].农村能源,2001,96(2):14-15.[9]邱岚.福建省应用太阳能市场前景分析与对策[J].福建能源开发与节约,2001(4):41-43.[10]庄世坚.加快厦门市太阳能的利用[J].厦门科技,2006(3):5-7.

(责任编辑:林仁铨)

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