海南省太阳能资源分布规律研究

王长安，汪国杰

（1.海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158；2.海口长安电子有限公司，海南 海口571100）

海南省太阳能资源分布规律研究

王长安1，汪国杰2

（1.海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158；2.海口长安电子有限公司，海南 海口571100）

在调研海南太阳能资源开发、利用现状基础上，以中国气象辐射资料年册、中国气象局数据查询系统与日梭万年历网络版数据为依据，对海口、三亚、西沙三地的日总辐射、日气温、日降水进行了逐日分布规律研究，揭示了海南太阳能资源与内地不同的具体特征，为经济、合理利用太阳能提供了路线与方向.

海南省；逐日总辐射；逐日气温；分布规律

海南地处北回归线以南的热带疆域.太阳总辐射的年变程具有双峰型结构，由此呈现太阳能分布均匀稳定，天然大温室，连续阴雨天少等特有的气象现象，为高效廉价利用太阳能创造了契机.随着建设国际旅游岛规划的实施，海洋经济、南海矿产、岛屿旅游资源的开发提到了议事日程.作为低炭经济的首要能源—太阳能的全面开发利用已经迫在眉睫.

1 海南太阳能资源的总体特征

海南是我国唯一的热带岛屿省份，也是最大的天然温室，与其他省、市、区相比，地理纬度最低、太阳高度角最高，两次过天顶，太阳辐照强度大、热稳定性好、环境气温高、水温高、地温高，最适宜于太阳能的大面积推广应用（见表1）[1-7].

由表1可看出，上述这些与太阳能利用密切相关的年平均气象资源数据，与国内其他亚热带、温带、寒带地区有很大区别，海南理应走出一条独具特色的开发利用太阳能的路线与途径.但至今开发利用滞后.1988年海南成为最大特区省后，疆域面积由3.54多万km2的海南岛扩展到包括南海在内的约210多万km2.面对广阔海域的太阳能资源研究几乎还处于空白阶段.目前国家有关海南太阳能利用的工程技术规范，引用的太阳能资源参数，还是20世纪80年代的，甚至没有数据可查询.如国家建设部2005年，批准的《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》[8]的国家标准中所列出的每产生100 L热水量所需系统集热器总面积的推荐值中，没有海南省的数据（见表2）.表中所指的粤南是否包括海南，不得而知.在国家2003年颁布的《建筑给水排水设计规范》[9]中，各地参照的冷水计算温度中，也没有海南的参照值，见表3.

表2 每100L热水量的系统集热器总面积推荐选用值Tab.2 Recommendation value for total area of system collector of 100L of hot water

表3 各地区冷水计算温度的参照值Tab.3 Reference value of calculated temperature of cold water for all regions

在表3所列地区中，有台湾、广东，就是没有海南.还有国家城建部和质检总局2009年联合发布的《太阳能供热采暖工程技术规范》[10]的国家标准的附录B中，列出了海口、三亚的气象参数（见表4）.

表42009 年国家标准的所列气象参数Tab.4The meteorological parameter from the national standards in 2009

从表4也可看出，最新现行国家标准中只有陆地的参数，也没有海域的参数，且所列参数与国家、省、市统计年鉴的统计数据也不一致（见表5）.

从表5可进一步看出,有关海南太阳能气象参数尚没有统一的标准可依.

上世纪末，我省气象局李天富教授开创性的用海口、三亚、西沙地面辐射站的观察数据，研究了代表海南三个热带地区（以海口为代表的热带北缘、三亚为代表的中热带、以西沙为代表的中热带和赤道热带广大海域）的太阳气象辐射的规律与特征，揭示了海南200多万km2疆域中拥有最丰富的太阳能资源，为建设国际旅游岛，走低炭经济发展之路，为开发利用海南特定条件（海洋、岛屿）下的资源，提出了新的课题[3-4].

2 太阳能资源的逐日分布特征

太阳能资源是典型的气象资源，太阳辐射及其衍生的地表环境温度与降雨都是随时序、日序、季节周而复始的随机变化.因此，仅仅掌控年日、月日的变化规律是不够的，还必须对其进行逐日，甚至逐时分布特征的研究，才能从纵深层次揭示海南太阳能资源的具体特征，为太阳能工程参数的选择与结构的改进提供准确的数据.笔者以国家气象中心唯一公布的2001年中国气象辐射资料年册、国家气象局历史气象数据查询系统与日梭万年历网络版的数据为依据，对海口、三亚、西沙三个热带地区2001年的逐日太阳高度角、总辐射、气温、降雨进行系统分析，揭示了海南太阳能资源的逐日特征[5-7]，见图1—6.

从图1—6可清晰看出，海南太阳能资源与温带、亚热带地区相比，有显着不同的特征：

表5 不同部门所列海南太阳能气象参数比较Tab.5Comparison of solar energy meteorology parameter in Hainan from different departments

1）海南地处北回归线以南的热带地区，具有丰富的太阳能资源，特别是广阔海域与岛屿的太阳能资源尚是待开发的处女地；

2）太阳高度角是影响太阳天文辐射的重要指标，在一年不同时段出现两次最高值（即两次过天顶），到达地面的日总辐射量也同样出现两次峰值，进而形成与其他地区不同的奇特气象，不仅辐射强度大，而且全年分布比较均衡，稳定性好，这也是全年气温高且温差小的根本原因；

3）辐射与气温的稳定性随热带地区的南移而增强，在三亚、西沙是长夏无冬，不受寒流影响；而海口则是受寒流微弱影响，偶有阵寒.海南很少有连续阴雨天气，降水主要集中在日辐射量大的夏季与秋季，春季与冬季反而少雨，仍然有充足的太阳能制取热水，特别是中、南部.

4）从三个热带地区的太阳日辐射分布看，在地面几乎天天都能测到辐射能，只是因受大气环流影响，多少而已，四季如此，阴雨天影响程度较小，为最便利利用太阳能提供了依据.

5）从三个地区逐日与年日平均总辐射量排序分析比较看，目前采用年日（或月日）平均总辐射量的的作为设计参数的计算方法是欠妥的，因为一个数据只能对应1d的辐射量，不能体现太阳能365d的随机变化的客观规律.因此研究其逐日分布特征与规律，有利于在太阳能开发利用工程中，将工程设计参数选择、工程结构的改进与海南太阳能资源的具体特征结合起来，达到经济、合理的利用太阳能.

[1]广州地理研究所.海南岛热带农业自然资源与区划[M].北京:科学出版社,1985:1-27,115-122.

[2]高纱华,黄增明,张统钦,等.海南岛气候[M].北京:气象出版社,1988:41-156.

[3]李天富.海南岛气象辐射的年变化特点[J].北京气象,2002,11:45-48.

[4]李天富.南海中部的太阳能总辐射特征研究[J].广州:热带气象学报,2003,3:334-336.

[5]刘安国.日梭万年历标准版[EB/OL].[2001-01-01][2010-12-30]www.time date.cn/calendar/cal.nem

[6]国家气象中心.中国气象辐射资料手册[M].北京:国家气象中心出版社,2001:28-29,63.

[7]国家气象网络中心.中国气象局互动平台数据查询平台[EB/OL].[1997-01-01].[2010-12-30]www.cma.gov.cn.

[8]国家建设部.民用建筑太阳能热水系统应用技术规范（GB50364-2005）.北京:中国建筑工业出版社,2005:4-4.

[9]国家建设部质检总局.建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）.北京:中国建筑工业出版社,2003:5-1.

[10]国家城建部、质检总局.太阳能供热采暖工程技术规范（GB50495-2009）.北京:中国建筑工业出版社,2009:62-63.

Study of Distribution Rule of Solar Energy Resources in Hainan

WANG Changan1，WANG Guojie2
（1.College of Physics and Electronic Engineering，Hainan Normal University，Haikou571158，China；2.Chang'an Electronics Co.，Ltd.，Haikou571100，China）

Based on investigation of the development and utilization status of solar energy resources in Hainan,year book of the Chinese meteorology radiation material,the Chinese Meteorological bureau data inquiry system and online calendar data on shuttle,the daily distribution rule of radiant energy,temperature,precipitation in Haikou,Sanya and Xi⁃sha were researched,which showed the different characteristic of solar energy resources in Hainan compared with that in inand.This research provideded direction for economiclly and reasonably using solar enevgy.

Hainan province;daily radiation；daily temperature；distribution rule

TK 519-P45

A

1674-4942（2011）02-0168-06

2011-02-22

国家科技部资助项目（2009JE20040）

表1 海南太阳能资源总体特征[1-5]
Tab.1 General characteristic of solar energy resources in Hainan

注 表中所列日照时数、平均气温、年降雨量、表层海水温度等是根据1988-2008年海南统计年鉴、海口统计年鉴、1987-2006年三亚市统计年鉴、2000-2008年海南省海洋环境状况公报以及国家气象局网站历史气象资料的基础数据统计而来

项目 海南省疆域气候特征海口 三亚 西沙 曾母暗沙气候带 边缘热带 中热带 中热带 赤道热带20°3′18°5′16°5′02°3′太阳高46°2′48°1′50°0′64°1′过天顶5-20:89°54′5-13:89°55′5-4:89°53′3-27:89°5日:Ø）7-23:89°59′7-31:89°59′8-8:89°57′9-16:89差（h）2:262:121:550:17辐射量5177（1992-20006140（1992-20006764（1998-2000年均值） 年均值） 年均值）数（h）1902（1988-20082491（1987-2006年均值） 年均值）证率/%5057稳 定38%（1992-200068%（1992-200060%（1992-2000量最低 年均值） 年均值） 年均值）之比）温（℃）24.6（1988-200826.5（1959-200627（1958-2006年25～29年均值） 年均值） 均值）平均温26.729.6害天数20.8基本无影响 无影响 无影响mm)1646（1951-20071345（1959-20061487（1958-2006年均值），12-2月 年均值),12-2月 年均值，12-2月雨量占5.6%雨量占2.3%雨量占6.2%）纬度ω冬至正午度角Ø太阳两次时段（月-年最长昼实测年总（MJ/㎡·a）年日照时唯一的热带省,也是最大的天然大温室省纬度最低、跨越最大的省太阳高度角最高的省6′°55′太阳能保太阳能率/%（辐射月与最高月年平均气北回归线以南地区奇特的天文现象,时段在2-5个月之间年昼差最小的省唯一跨越太阳能资源一般较丰富与丰富等三区的省季节分配均匀度全国最佳年地面度（℃）年低温冷（d）年降雨量(最稳定地区,为全年都用太阳能、减少辅助能源用量提供了能源基础平均气温最高的省平均地温、积温最高的省对太阳能热利用影响较小年平均表层海水温度（℃）对冬天利用太阳能影响较小表层海水温度全国最高26.5（2000-2008年均值） 27.8～28.8（2000-2008年均值）

黄 澜