福建太阳能资源分析

林 敏

(福建省电力勘测设计院，福建 福州 350003)

福建太阳能资源分析

林 敏

(福建省电力勘测设计院，福建 福州 350003)

太阳能发电已成为世界各国实现可持续发展的能源战略决策。太阳能资源评价是太阳能开发利用的重要环节，是质量与效益的重要保证。本文对福建太阳能资源量及有关要素提出了一些初步的看法，供参考。

太阳能；年总辐射量；日照时数。

1 开发太阳能资源的意义

随着石化能源日趋紧缺和环保压力不断加大，各国都在积极探讨新能源、可再生能源，特别是太阳能。由于太阳能具有储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和逐渐显现的经济性等优势，使其成为人类最为理想的替代能源。因此，研究和开发太阳能发电已成为世界各国实现可持续发展的能源战略决策。太阳能发电分热发电和光伏发电两种基本形式，近年又形成若干个分支，以异乎寻常的速度得到快速发展。

2 福建太阳能资源概述

2.1 概述

福建省地处东南沿海，据有关资料，福建全省太阳能年总辐射量在(42.5～52.5)×108J/m2之间。其空间分布：漳州、厦门及泉州的沿海地区、龙岩的东南部地区多介于(47.5～52.5)×108J/m2之间，东山县最大为54.6×108J/m2；南平北部在(47.5～50.0)×108J/m2之间，为福建省的次高区；宁德、福州北部沿海和泉州的德化一带为52.5×108J/m2左右。福建省全年太阳总辐射量分布见图1。

图1 福建省全年太阳总辐射量分布

春季福建全省太阳能年总辐射量在(3.0～4.25)×108J/m2之间。东南沿海和南平地区北部仍居全省最高、次高；闽东北和闽西为低值区，武平一带最小，为3.0×108J/m2。

夏季全省太阳能年总辐射量在(5.500～6.25)×108J/m2之间，是年内太阳总辐射量最多的月份。月总辐射量为5.5×108J/m2；东侧沿海地区和西侧的内陆地区为高值区，其中浦城一带与漳、厦、泉的沿海地区月总辐射量为6.25×108J/m2。

秋季全省太阳能年总辐射量在(3.50～4.75)×108/m2之间，东侧沿海地区及龙岩地区为高值区，宁德地区和闽江下游为低值区。

冬季福建全省太阳能年总辐射量在(2.50～3.5)×108J/m2之间。北纬25.5°以南的地区在2.75×108J/m2以上，南平北部为2.75×108J/m2，其它地区在2.5×108J/m2左右。

福建年日照时数在1700 h～2200 h之间，其空间分布是：莆田、泉州、厦门及龙岩的东南部地区为1900 h～2200 h，其它地区多在1700 h～1900h之间。福建省全年太阳日照时数分布见2图。

图2 福建省全年太阳日照时数分布

年日照百分率闽南地区为40 %～45 %，其它地区在40 %左右。表1是各月日照时数，夏季最多，秋季居次，冬季再次，春季最少。

表1 福建省各地区各月日照时数(h)

表2 福建省各地区各月日照百分率(%)

表2是各月日照百分率，7月～8月最高，介于53 %～66 %之间，2月～3月最低，介于26 %～33 %之间，相差一倍。日照的季节差异起因于太阳高度角的天文季节变化，又受当地云雨状况的影响。福建省春季日照最少，是因为这一季节正是春雨、梅雨时期。从表1和表2可以看出，6月～7月福建日照有明显的突变，如日照百分率由38 %急增到60 %，这完全是由于6月下旬中期前后梅雨一结束，马上进入初夏晴热期所致。下节就一具体的工程案例做一简单分析。

2.2 闽南光伏发电工程太阳能资源分析

本工程拟建于闽南市城区附近一片厂房的屋顶。闽南市位于福建省东南沿海中部。闽南市属亚热带湿润性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，雨量适中。年平均气温20.9 ℃，最热月七月份日均气温28.6 ℃，最冷月一月份日均气温10.7 ℃，历年极端最高气温39.0 ℃，历年极端最低气温-1.8 ℃。年平均相对湿度76 %，春夏二季度湿度较大，相对湿度6月份最大，达82 %，其次为5月份，相对湿度80 %，11月份湿度为各月最小，相对湿度也有69 %。

闽南降水量较多，多年平均降水量为1487.7 mm，最大年降水量达2268 mm，最少年降水量968 mm。多雨月份为3月～9月，集中于5月～8月，月平均降雨量为180.7 mm～301.3 mm，年最多降雨量为6月，月平均降雨量为301.3 mm。闽南日最大降雨量为206.5 mm。多年平均阴天日数为182.7天，年最多阴天日数是5月，为21.5天，全年各月的阴天日数均在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，最多为8月份，月平均雷暴日为12.2天。

闽南多年平均风向频率以静风为主，占25 %；东风次之，占9 %，东北风居三，占9 %。闽南属于季风区，3月～8月偏南风，9月至翌年2月多偏北风。冬季受冷高气压的控制，主要风向为东北风和西北风，频率都在10 %以上。夏季受暖低气压的控制，主要风向为东南风和西南风，频率分别在12 %和14 %以上。多年平均风速2.2 m/s，7月～9月平均风速在平2.4m/s～2.9 m/s之间，其他各月平均风速在1.8 m/s～2.3 m/s之间。受台风影响，最大风速在40 m/s以上。日风速变化为午后至傍晚较大，夜间至翌日早晨风速较小。

2.2.1 日照时数

本工程的气象数据来源于闽南气象观测站，气象站与本工程相距较近且环境条件相近，其观测值可移用于本工程。

各月平均日照时数的观测记录见表3。

表3 闽南气象站各月平均日照时数(h)

由表3可见，闽南春季(2月～3月)多阴雨天气。5月～9月受副热带高压控制，阳光充足；夏季平均日照时数145 h/月以上，7月、8月份是日照时间最长的月份，是全年日照最多的时候。受秋冬季大陆高压脊控制，日照时数较少，全年各月日照时数在98 h以上。

闽南市2003年～2008年逐年日照时数见表4，在这六年中，年日照时数最大为2154.0h，最小为2001.0h，平均为2070.1h。

表4 闽南市2003年～2008年逐年日照时数(h)

2.2.2 日照百分率

全年、各月平均日照百分率成果见表5。

表5 闽南气象站全年、各月平均日照百分率(%)

闽南的日照百分率与时数的变化趋势基本吻合，日照时数多，日照百分率也大。春季在31 %～37 %之间，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，平均为60 %。

2.2.3 太阳能辐射量

根据现有的资料，闽南市年太阳总辐射量约为47.5×108J/m2，冬季太阳总辐射量约为3×108J/m2，春季太阳总辐射量约为3.75×108J/m2，夏季太阳总辐射量约为5.75×108J/m2，秋季太阳总辐射量约为4.25×108J/m2。

2.2.4 本项目太阳能资源评价

参照《太阳能资源评估方法》，对拟建站点太阳能资源丰富程度进行评估。以太阳辐射的年总量为指标，进行太阳能的资源丰富评估。具体的资源丰富程度等级见表6。

表6 太阳能资源丰富程度等级

通过以上标准对闽南太阳能资源进行区域划分，可以确认闽南太阳能资源属于三类地区，非常接近于二类地区。

3 影响太阳辐射的有关因素分析

福建山岭耸峙，低丘起伏，丘陵与山地约占全省面积的90 %以上，受云量、海拔高度、坡向和地形形态、人为因素的影响，辐射效应形成多变的气候景观。光能时空分布特征是闽东南多于闽西北，低丘多于山区，夏半年多于冬半年。下面就部分与太阳总辐射有关的因素进行一些分析：

⑴云量：云量对太阳总辐射量有明显的影响，一方面使得直接辐射减少，另一方面使散射辐射增加，且直接辐射减少的作用更为明显。因此山区的总辐射量会随着总云量的增加而减少。如鹫峰山区及建宁、泰宁等地是福建省太阳总辐射低值区，这就与这一带的总云量多有关，如屏南、泰宁年均总云量为76 %,是福建省最高的云量，周宁、建宁年均总云量为75 %, 寿宁年均总云量为74 %。与总云量相对应，云量多则太阳辐射量就低。据有关资料，武平县一带在四月份的太阳总辐射量是福建省的最低值，同期武平气象站平均总云量也属福建省较高值。

⑵海拔高低：一般而言，海拔高，空气稀薄，云层少且薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；反之，则弱。海拔高度对辐射量的影响在福建境内表现的并不明显，这可能与福建省内山峰的海拔高度并不太高(均在2158 m以下)，因此对辐射量的影响不大。

⑶山坡坡向：福建群山起伏，山顶开阔向阳地及南坡，日照强度较大。有关资料表明，山顶冬半年多光照，山麓少光照；夏半年山顶少光照，山麓多光照。

⑷城市中的太阳辐射：城市中的房屋的高度和密度，街道的排列情况，城市的绿化程度内河的分布情况，及城市地形的平坦情况对城市的太阳辐射有一定的影响，另外，城市的大气质量对太阳辐射也有一定的影响，一般而言，城市空气中的烟尘杂质对太阳辐射有一定的影响，据有关资料，空气中的烟尘杂质可使太阳辐射减少10 %～20 %。

⑸灰尘影响：现在各地都在进行城市建设，空气中的尘土的含量比较高，太阳能板安装后，部分的尘土落在太阳能板上，日积月累后，就会在太阳能接收器上形成覆盖层，就必然会影响太阳能接收器的工作效率。

各地的气象台站均设立在理想的环境中，受外界影响较小，气象台站与工程区域的环境条件相差很大。因此，场地附近存在明显影响太阳辐射的地形地貌地物时，要通过研究候选场地周围邻近地区的平均数据变化,来评估当地太阳能资源数据的有效性。

4 结语

在太阳能资源的评价工作中，一方面要充分收集工程点周边气象站的太阳能资源的资料，另一方面还要重视环境及地形地貌对资源的影响，合理评估才能获得客观的评价结果。

目前太阳能发电项目建设处在起步阶段，资源评价是太阳能开发利用的重要环节，是质量与效益的重要保证。本文对福建太阳能资源量及有关要素提出了一些初步的看法，供同行在进行太阳能资源分析评价中作参考。

[1]王守礼，李家垣． 电力气候[M]．北京：气象出版社，1994.

[2]DL/T5158—2002，电力工程气象勘测技术规程[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，高级工程师，从事电力工程水文气象分析工作多年。