永州市太阳能资源与降水资源互补性分析研究

黄海涛 龙志宇

（湖南省永州市气象局，湖南 永州 425000）

永州市太阳能资源与降水资源互补性分析研究

黄海涛 龙志宇

（湖南省永州市气象局，湖南 永州 425000）

通过对永州市观测站(57866)1951—2010年降水、日照等气象要素的统计分析研究，对永州市太阳能资源进行评估，研究发现“永州市太阳总辐射年总量属太阳能资源丰富等级，稳定程度属不稳定等级”；“太阳能资源与降水资源呈现季节分布态势，太阳能资源开发和利用与降水资源有季节性互补作用”等结论，为有效提高太阳能资源及降水资源的开发利用提供气象评估参考。

太阳能资源；降水资源；季节性；互补性

1　前　言

永州市地处湖南南部，南岭北麓，属中亚热带大陆性季风湿润气候。为了响应国家节能减排的能源安全战略，进一步推 进可再生能源应用，太阳能、风能[1]、地热能、生物质能等可再生能源[2]在许多工程技术上得到应用。本文主要是对永州市太阳能资源进行评估及太阳能资源与降水资源的互补性进行分析研究。

2　资料处理

本文选取资料为有代表性的永州市观测站(57866)1951—2010年降水、日照等气象要素，并对资料进行了质量控制。要素的多年平均为30年(1981—2010年)的平均值，太阳总辐射通过气候学公式估算得到，并与永州市最近的有太阳总辐射观测的常宁站(57874)进行对比分析，获得的永州市太阳总辐射资料。

3　太阳能资源评估

3.1太阳总辐射年总量估算

根据中华人民共和国气象行业标准QX/T89-2008《太阳能资源评估方法》[3]中太阳能资源计算方法，得到永州市1954—2010年历年太阳总辐射年总量在3607.3～5201.5MJ/(m2·a)之间，多年平均值为4013.7 MJ/(m2·a)，92.9%的年份太阳总辐射年总量在3780.0 MJ/(m2·a)以上，太阳能资源丰富程度属资源丰富等级。各月太阳总辐射多年平均在163.8～602.2MJ/m2之间（见图1），下半年(2776.3 MJ/m2)明显高于上半年(1685.2 MJ/m2)；其中4—10月各月总辐射在300 MJ/m2以上，占全年总辐射的74.8%，6—9月在400 MJ/m2以上。

图1　:永州市1981—2010年各月平均太阳总辐射(左)和各月日照时数大于6h平均天数(右)

3.2 太阳能资源稳定程度的估算

式中：

max()：求最大值标准函数，min()：求最小值标准函数。

利用永州市1981—2010年30年逐日日照资料计算各月日照时数大于6h的天数，多年平均在4.0～21.7d之间（见图2），求得永州市太阳能资源稳定程度指标为5.4，属于不稳定等级。

4　降水资源与太阳能资源互补性分析

永州市1951—2010年历年降水量在950.0～2228.3mm之间，多年平均年降水量为1426.4mm；各月降水量多年平均在48.2～218.0mm之间，其中2—8月各月降水在100mm以上，3—6月在150mm以上。上半年降水（915.9mm）明显多于下半年（510.5mm）。1951—2010年历年降水日数在133～204天，多年平均降水日数为159.5天，各月降水日数多年平均值在9.1～18.7天之间，其中1—5月各月降水日数聚在15天以上，7—12月各月降水日数在12天以下（见图2）。

图2　:永州市1981—2010年各月平均降水量(左)和各月平均降水日数(右)

图3　:永州市1981—2010年各月平均日照时数(左)和各月平均日照百分率(右)

永州市1954—2010年历年日照时数在1280.1～2172.4小时之间，多年平均年日照时数为1465.1小时，属日照较丰富区；各月多年平均日照时数在46.7～237.8小时之间，其中5—12月日照时数均在100小时以上。1958—2010年历年日照百分率在27%～63%之间，多年平均值为33%；各月多年平均日照百分率在15%～57%之间，5—12月日照百分率在30%以上，7、8月在50%以上（见图3）。

通过对历年降水、日照等气象要素的气候统计分析[4]，月、季等时间分布规律的研究，永州市上半年多阴雨，日照时数相对较少，日照百分率相对较低，各月日照时数大于6h平均天数相对较少，太阳能资源利用率相对较低，但上半年降水资源丰富，可有效利用水资源逆补太阳能资源相对不足；下半年是永州市的旱季，降水资源稀少，但日照时数相对较多，日照百分率相对较高，各月日照时数大于6h平均天数相对较多，太阳能资源利用率相对较高，可有效利用太阳能资源逆补水资源相对匮乏；正因为永州市这种光照前寡后多、降水前涝后旱的气候特征，使得太阳能资源及降水资源呈现季节分布态势，在太阳能资源的开发和利用可实现光资源与水资源的季节性互补作用。通过对永州市1961—2010年的年月日照、降水的相关性统计分析[5]，年月日照与同期降水呈现出很好的反相关关系，反相关统计检验均通过0.01的信度检验，尤其在7月份日照与降水反相关系数可达-0.7386。由日照与降水的反相关性可知，当日照少的时候，降水较多，即太阳能资源不足的时候，可利用降水资源来逆补，反之当降水资源匮乏时，可利用太阳能资源来逆补。

5　结论与讨论

5.1永州市多年太阳总辐射年总量为4013.7 MJ/(m2·a)，属太阳能资源丰富等级；太阳能资源稳定程度指标为5.4，属不稳定等级。

5.2永州市气候特点反映了太阳能资源与降水资源呈现季节分布态势，太阳能资源开发和利用与降水资源有季节性互补作用。

5.3鉴于永州市未开展太阳能资源监测，缺少太阳总辐射、直接辐射、散射辐射等基础资料，本文中太阳能总辐射年总量由气候学公式估算所得，可作为定性分析，在定量方面存在不确定性。

[1]朱瑞兆,祝昌汉,薛椼.中国太阳能、风能资源及其利用[M].北京:气象出版社,1988.

[2]薛一冰,等.可再生能源建筑应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3]中国气象局.中国气象行业标准·太阳能资源评估方法[QX/T89-2008].北京:气象出版社,2008. [4]屠其璞,等.气象应用概率统计学[M].北京:气象出版社,1984.

[5]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007.

（责任编校：何俊华）

TK5

A

1673-2219（2015）05-0083-03

2015－01－20

黄海涛（1971－），湖南娄底人，天气气候工程师，研究方向为天气气候。