太阳能资源评估方法

ICSA中华人民共和国气象行业标准QXQX/T—2006太阳能资源评估方法AssessmentMethodforSolarEnergy（征求意见稿）（本稿完成日期：2006-12-20）2007-××-××发布2007-××-××实施中国气象局发布QX/T××××—××××I目次前言.............................................................................II引言............................................................................III1范围................................................................................12引用标准............................................................................13术语和定义、缩略语..................................................................14太阳能资源的计算....................................................................24.1有关参数计算......................................................................24.2月日照百分率的计算................................................................44.3日天文总辐射量的计算..............................................................44.4月太阳总辐射量计算................................................................45太阳能资源的评估....................................................................55.1太阳能资源丰富程度评估............................................................55.2太阳能资源利用价值评估............................................................55.3太阳能资源稳定程度评估............................................................65.4太阳能资源日最佳利用时段评估......................................................6参考文献..............................................................................77QX/T××××—××××II前言本标准由中国气象局提出。本标准由中国气象局政策法规司归口。本标准由江西省气候中心参加起草。本标准主要起草人：章毅之、王怀青、胡菊芳。本标准首次发布。QX/T××××—××××III引言太阳能已经被国际公认为是未来最有竞争性的能源之一，太阳能资源具有取之不尽、用之不竭；不污染环境、不破坏生态；周而复始、可以再生；分布广泛、分不使用；就地可取、不需运输等特点，因此太阳能利用前景广阔。目前世界各国十分重视太阳能资源的开发利用工作，可通过生物转换、光热转换、光电转换、光化学转化等方式利用太阳能。为了更好地开发利用太阳能资源，《气象法》第六章中规定了各级气象主管机构应当组织对城市规划、国家重点建设工程、重大区域性经济开发项目和大型太阳能、风能等气候资源开发利用项目进行气候可行性论证。因此正确计算项目开发地太阳能资源的数量，并对其进行正确评估，是关系到项目建设成败的关键。同时正确评估某区域内的太阳能资源，对于指导该区域内的太阳能资源开发利用具有一定的指导意义。本标准指定了太阳能资源数量的计算方法，给出了太阳能资源评估的具体指标以及资源的等级划分，具有普遍适用性。标准涉及的主要技术内容均是根据国内外目前使用比较普遍的技术方法制正。QX/T××××—××××1太阳能资源评估方法1范围本标准规定了表征太阳能资源的太阳总辐射的计算方法，给出了太阳能资源评估的指标以及资源的等级划分。本标准适用于各级气象、电力、农业等部门进行太阳能资源开发利用工作中的太阳能资源计算和评估。2引用标准GB/T12936.2-1991太阳能热利用术语第一部分3术语和定义、缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准。3.1太阳能solarenergy太阳能可分为广义的太阳能和狭义的太阳辐射能。所谓广义的太阳能是指由太阳辐射转换而成的一切能量，它包括现在和过去通过太阳活动而获得的所有形式的能量，如风、波浪能、海洋能、生物质能以及煤、石油天然气等。狭义的太阳辐射能主要是指太阳总辐射以及与之有联系的日照时数和百分率。本标准中所评估的太阳能是狭义的太阳能3.2太阳总辐射solartotalradiation太阳总辐射是指水平面上,天空2π立体角内所接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和。3.3太阳常数solarconstant太阳常数是指在日地平均距离处，地球大气外界垂直于太阳光束方向上接收到的太阳辐照度。3.4太阳赤纬solardeclination太阳赤纬是从天赤道沿太阳所在时圈量至日面中心的角距离。春（球）分时为0°，一年之内在±23°27′之间变化。QX/T××××—××××23.5日照时数sunshineduration日照时数是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦·米-2（W·m-2）的那段时间总和，以小时（h）为单位，取一位小数。日照时数也称实照时数。3.6可照时数durationofpossiblesunshine可照时数又称天文可照时数，是指在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。3.7真太阳时apparentsolartime真太阳时是由日面中心的时角量度的计时系统。4太阳能资源的计算太阳能资源的数量一般以到达地面的太阳总辐射量来表示。太阳总辐射量与天文因子、物理因子、气象因子等关系密切，在实际工作中通常利用半经验、半理论的方法，建立各月太阳总辐射量与相关因子之间的经验公式，计算各月太阳总辐射量，从而得到掌握每年太阳能资源的数量。4.1有关参数计算4.1.1太阳赤纬太阳赤纬是影响天文总辐射量的重要天文因子之一，由式（1）计算：xxx3sin1712.02sin1149.0sin2567.233723.0xxx3cos0201.02cos3656.0cos7580.0……………………(1)2422.365/)(3.5720NNNx……………………(2)式中：N为按天数顺序排列的积日。1月1日为0；2日为1；其余类推，12月31日为364(平年)；闰年12月31日为365。)]1985(25.0[)1985(2422.06764.790yINTyN，其中Y为年份，INT(X)为不大于X的最大整数的标准函数。N为积日订正值，由观测地点与格林尼治经度差产生的时间差订正值L和观测时刻与格林尼治0时时间差订正值W两项组成。24/)(LWN15/)60/(MDL……………………（3）60/FSW其中：D为计算点经度的度值；QX/T××××—××××3M为计算点的分值；L东经取负号，西经取正号。在我国取负号；S为计算时刻的时值；F为计算时刻分值；计算中取S=12，F=0。4.1.2日地相对距离日地相对距离是计算日天文总辐射时使用的参数，可以用式（3）计算：xx2sin000086.0sin032359.0000423.12xx2cos000115.0cos008349.0……………………（4）式中x由（2）式计算。4.1.3可照时数可照时数是计算日照百分率时用到的参数，用式（4）进行计算：coscos)245sin()245sin(2sinBT可照时数BATT2……………………（5）式中：TB为半日可照时数；r=34′为蒙气差；为当地纬度；为太阳赤纬。4.1.4时差xxxx2cos6882.0cos0924.72sin9059.9sin9857.10028.0EQ……………（6）式中x由（2）式计算。4.1.5真太阳时QTELCTT式中：CT为北京时；L为经度时差，由（3）式计算；EQ为时差，由（6）式计算。QX/T××××—××××44.2月日照百分率的计算)(1ATSINTS……………………（7）式中：S为月日照时数TA为月可照时数4.3日天文总辐射量的计算)sincoscossinsin(0020TIQn……………………（8）式中：nQ为日天文辐射总量，单位为12dmMJ；T为周期（24×60×60s）；0I为太阳常数（1241067.13smMJ）；2为日地相对距离；0为日落时角，)tantanarccos(0；为地理纬度；为太阳赤纬。4.4月太阳总辐射量计算由于我国太阳辐射观测站点较少，对有观测的站点，计算其月太阳总辐射量可以用每天的观测值进行累加，对于计算无观测地点的月太阳总辐射，用经验公式（9）计算。)(10bSaQQ…………………（9）式中:0Q为月天文辐射量，由（8）式计算出当月逐日天文总辐射量，然后相加；1S为当月的日照时数百分率；ba,为经验系数，根据计算点附近的日射站观测资料，利用最小二乘法计算求出。4.4.1系数a，b的确定首先选择计算点附近有太阳辐射观测气象台站，作为计算系数的参考点。根据参考点历年观测的太阳总辐射和日照百分率，计算系数a和b，其计算公式如（10）。………………………………（10）'1SbyaniiniiiSSyySSb12'1'11'1'1)())((QX/T××××—××××5式中：'1iS为参考站点的逐年月日照百分率；'1S为参考点月日照百分率的平均值；'0'QQyii为参考站点逐年月辐射总量与月天文辐射总量的比值；y为参考站点逐年月辐射总量与月天文辐射总量的比值的平均值；n为选取观测资料的年数。在计算过程中，应该注意我国1981年1月1日开始使用世界辐射测量基准（WRR），在此之前使用的是国际直接日射表标尺（IPS）,两者关系为：因此，在1981年1月1日以前，我国所有辐射资料换成WRR必须乘系数1.022。5太阳能资源的评估为了更充分地开发和利用太阳能资源，根据太阳能资源中的一些主要指标进行太阳能资源进行的评估是十分必要的。5.1太阳能资源丰富程度评估以太阳总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。具体的资源丰富程度等级见表1。表1太阳能资源丰富程度等级指标资源丰富程度≥1740KW·h/(m2·a)资源丰富1400～1740KW·h/(m2·a)资源较丰富1160～1400KW·h/(m2·a)资源较贫乏＜1160KW·h/(m2·a)资源贫乏5.2太阳能资源利用价值评估利用各月日照时数大于6小时的天数为指标，反映一天中太阳能资源的利用价值。一天中日照时数如小于6小时，其太阳能一般没有利用价值。QX/T××××—××××65.3太阳能资源稳定程度评估一年中各月日照时数大于6小时的天数最大值与最小值的比值，可以反映当地太阳能资