晴隆紫馬光伏電站太陽能資源評估修改

1、晴隆紫馬光伏電站項目太陽能資源評估報告書貴州省氣候中心2014年12月審定：吳戰(zhàn)平審核：帥士章校核：于俊偉統(tǒng)稿：胡家敏 帥士章 李 霄數(shù)據(jù)預(yù)處理：徐永靈 胡家敏 張東海 丁立國龍 俐 潘徐燕 計算繪圖：龍 俐 徐永靈 編寫：胡家敏 徐永靈 張東海 田鵬舉 丁立國 目 錄1 前言11.1編制依據(jù)12 貴州省及黔西南州基本情況32.1貴州省地形地貌特點(diǎn)32.2黔西南州地形地貌52.3晴隆縣地形地貌52.4貴州省氣候特點(diǎn)62.5貴州省太陽能資源情況83 參證站選擇94 參證站太陽能資源觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測94.1典型日變化104.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制115 日照時數(shù)分析155.1參證站日照時數(shù)變化特征155.

2、2栗樹村日照時數(shù)分析165.3日照有效性分析176太陽能資源氣候?qū)W方法分析196.1輻射資源觀測資料分析196.2輻射推算模型參數(shù)216.3參證站太陽能資源分析216.4栗樹村太陽能資源分析237太陽能資源遙感反演分析247.1反演原理247.2反演流程277.3衛(wèi)星遙感反演結(jié)果278太陽能資源穩(wěn)定度評估319太陽能板傾斜角度3210太陽能利用高影響氣象因素評估3410.1氣象要素統(tǒng)計3410.2 高影響氣象因素3711 結(jié)論與建議4611.1結(jié)論4611.2建議46附件1委托書47表 格表3-1參證站及評估區(qū)域地理位置參數(shù)表9表4-1物理可能結(jié)構(gòu)控制表11表4-2極端罕見輻射結(jié)構(gòu)控制表12表

3、4-3輻射要素的橫向數(shù)據(jù)比較界限13表6-1月總輻射觀測值表(mj/m2)19表6-2各月平均總輻射值及年總輻射22表6-3太陽能資源豐富程度等級（qx/t 89-2008）22表8-1 太陽能資源穩(wěn)定程度等級（qx/t 89-2008）31表9-1栗樹村中心點(diǎn)位置各月太陽高度角和太陽能板傾斜角度表32表10.1-1 興仁氣象站氣象要素統(tǒng)計表（1981-2010年）35續(xù)表10.1-1 興仁氣象站氣象要素統(tǒng)計表（1981-2010年）36插 圖圖1-1晴隆縣紫馬鄉(xiāng)地理位置示意圖2圖1-2晴隆縣紫馬鄉(xiāng)栗樹村光伏電站位置示意圖3圖2-1貴州省海拔分層圖4圖2-2貴州省地形圖5圖2-3晴隆縣地形圖6

4、圖2-4 貴州省氣候帶分布圖7圖2-5貴州省太陽能資源分布圖8圖3-1興仁縣氣象站、晴隆縣氣象站及紫馬鄉(xiāng)栗樹村位置圖9圖4-1典型天氣輻射分析_暴雨 2012年1月2日10圖4-2典型天氣輻射分析_晴天 2012年3月21日10圖4-3典型天氣輻射分析_陰天 2012年3月23日11圖4-4實測總輻射與物理可能總輻射上限值折線圖12圖4-5實測散射輻射與物理可能散射輻射上限值折線圖12圖4-6實測總輻射與極端罕見總輻射極限值折線圖13圖4-7實測散射輻射與極端罕見散射輻射極限值折線圖13圖4-8太陽天頂角變化圖14圖4-9橫向數(shù)據(jù)比較與界限值對比圖14圖5-1 興仁站歷年日照時數(shù)變化圖15圖5

5、-2 興仁站多年平均各月日照時數(shù)圖15圖5-3 興仁站歷年界限日照天數(shù)變化圖18圖5-4 興仁站歷年無日照和日照小于3小時天數(shù)變化圖18圖6-1興仁站總輻射觀測值月變化圖20圖6-2 興仁站2011年1月-2014年4月各月日照時數(shù)與總輻射變化圖21圖6-3輻射率和日照率關(guān)系圖21圖6-4各月總輻射變化圖22圖6-5興仁站歷年年總輻射變化圖23圖6-6總輻射插值圖24圖7-1 反演模式示意圖25圖7-2 基于fy-2的年總輻射分布圖28圖7-3基于fy-2的春季總輻射分布圖29圖7-4 基于fy-2的夏季總輻射分布圖29圖7-5 基于fy-2的秋季總輻射分布圖30圖7-6 基于fy-2的冬季總

6、輻射分布圖30圖7-7 衛(wèi)星反演紫馬鄉(xiāng)栗樹村月均太陽總輻射與nasa結(jié)果對比圖31圖9-1太陽高度角和太陽能板傾斜角示意圖32圖9-2紫馬鄉(xiāng)栗樹村中心點(diǎn)位置各月平均太陽高度角和總輻射變化圖33圖10.2-1 貴州省各凍雨歷年平均日數(shù)與海拔高度曲線37圖10.2-2 興仁氣象站各月平均凝凍日數(shù)曲線圖38圖10.2-3 興仁氣象站1961-2010年年凝凍日數(shù)變化38圖10.2-4 興仁氣象站各月平均霧日數(shù)曲線圖39圖10.2-5 興仁氣象站1961-2010年年霧日數(shù)變化40圖10.2-6 興仁氣象站各月平均雷暴日數(shù)曲線圖40圖10.2-7 興仁氣象站1961-2010年年雷暴日數(shù)變化41圖10

7、.2-8 興仁氣象站各月平均冰雹日數(shù)曲線圖42圖10.2-9 興仁氣象站1961-2010年年冰雹日數(shù)變化42圖10.2-10 興仁氣象站各月平均大風(fēng)日數(shù)曲線圖（1981-2010年）43圖10.2-11 興仁氣象站1961-2013年年大風(fēng)日數(shù)變化44圖10.2-12 興仁氣象站各月平均暴雨日數(shù)曲線圖45圖10.2-13 興仁氣象站1961-2010年年暴雨日數(shù)變化45 1 前言太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、海洋能等都來自太陽能。太陽能作為可再生能源的一種，是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。太陽能的開發(fā)利用是積極應(yīng)對氣候變化，落實國家節(jié)能減排要求、改善能源結(jié)構(gòu)、推

8、進(jìn)新能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要舉措。中華人民共和國氣象法第六章規(guī)定：“各級氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織對城市規(guī)劃、國家重點(diǎn)建設(shè)項目、重大區(qū)域性開發(fā)項目和大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項目進(jìn)行氣候可行性論證。”開發(fā)利用太陽能，資源評估是基礎(chǔ)和關(guān)鍵。貴州晴隆普照能源有限公司擬在晴隆縣紫馬鄉(xiāng)栗樹村建設(shè)集中式光伏電站，該項目擬利用當(dāng)?shù)鼗纳胶吞柲苣苜Y源，可改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，為貴州電網(wǎng)提供清潔可再生能源，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境；也是落實關(guān)于光伏扶貧工程工作方案的具體表現(xiàn)，可擴(kuò)大光伏市場新領(lǐng)域，有利于人民群眾增收就業(yè)，有利于人民群眾生活方式變革，具有明顯的產(chǎn)業(yè)帶動和社會效益。紫馬鄉(xiāng)栗樹村位于晴隆縣南部，距興仁縣氣象站

9、約20公里，海拔在11001300米。 根據(jù)貴州省太陽能評估與氣候可行性論證等的管理要求貴州晴隆普照能源有限公司委托貴州省氣候中心編寫晴隆縣栗樹村30mwp光伏發(fā)電項目太陽能資源評估報告，本報告以晴隆縣、興仁縣氣象站歷史及實時觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)或參證數(shù)據(jù)，對評估區(qū)域的太陽能資源和氣象災(zāi)害情況進(jìn)行綜合評估。紫馬鄉(xiāng)栗樹村地理位置圖1-1，光伏電站位置示意圖見圖1-2。1.1編制依據(jù)本光伏電站太陽能資源評估的主要依據(jù)：（1）光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范（gb50797-2012）（2）太陽能資源評估方法（gb/t 89-2008）（3）光伏發(fā)電工程可行性研究報告編制辦法（gd003-2011）（4）qx/t 11

10、7-2010 地面氣象輻射觀測資料質(zhì)量控制（5）qx/t 118-2010地面氣象觀測資料質(zhì)量控制等（6）貴州省新能源“十二”五發(fā)展規(guī)劃（7）貴州省太陽能發(fā)電“十二五”發(fā)展規(guī)劃報告（8）光伏電站項目管理暫行辦法（國能新能2013329號）（9）國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見國發(fā)201324號（10）中華人民共和國氣象法（11）太陽能電站項目選址評估技術(shù)指南（第1版）2012（12）國家能源局國務(wù)院扶貧辦關(guān)于“光伏扶貧”工作的會議紀(jì)要(國能新能2014420號)（13）國家能源局關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)光伏電站建設(shè)與運(yùn)行管理工作的通知（ 國能新能2014445號）（14）委托書基礎(chǔ)資料：（1）興

11、仁縣氣象站氣象要素資料（2）興仁縣氣象站太陽能自動觀測資料（3）晴隆縣地理信息圖1-1晴隆縣紫馬鄉(xiāng)地理位置示意圖圖1-2晴隆縣紫馬鄉(xiāng)栗樹村光伏電站位置示意圖2 貴州省及黔西南州基本情況 2.1貴州省地形地貌特點(diǎn)貴州省地處云貴高原東部斜坡過渡帶，位于東經(jīng)1033610935、北緯24372913之間，東西長530公里，南北寬465公里，總面積17.6萬平方公里，占全國總面積的1.8%。貴州位于祖國西南云貴高原東斜坡上，海拔在1000米以上地區(qū)占56%，是一個山巒重疊，丘陵起伏的高原山區(qū)。地勢東低西高，可概括為三個臺階兩個斜坡。東部800米以下，中部1100米左右，西部1600米以上形成三個臺階；

12、中部隆起為脊背，由中部向南一個斜坡和向北一個斜坡。圖2-1貴州省海拔分層圖從整體上來說：西部最高，中部稍低，東、南、北三方低。最高處在赫章縣珠市鄉(xiāng)韭菜坪海拔2901米，是烏蒙山脈在黔西北的主峰；最低處在黔東南州的黎平縣地坪鄉(xiāng)水口河出省界處，海拔為148米。境內(nèi)分布著四大山脈（嶺），北有大婁山，大婁山脈橫貫黔北；東有武陵山，梵凈山為武陵山的主峰（海拔2572米），西有烏蒙山，烏蒙山脈地勢最高；苗嶺橫貫于中部，為長江流域和珠江流域的分水嶺，主峰為雷公山（海拔2178米）。圖2-2貴州省地形圖貴州省地貌可概括分為：高原山地、丘陵和山間盆地三種基本類型。其中92.5%的面積為山地和丘陵，除中北部和西南

13、部的遵義、安順、銅仁和興義等地區(qū)有少數(shù)面積較大的山間盆地可稱為“萬畝大壩”以外，全省多為山嶺崎嶇、峰巖峭峻之區(qū)，極少開闊平地，素有“八山一水一分田”之說，省內(nèi)大于15的坡地占全省面積的69.4%，其中，大于25的陡坡地占全省面積的34.5%。省內(nèi)喀斯特地貌占國土面積的69.1%，巖溶分布范圍廣泛，形態(tài)類型齊全，構(gòu)成一種特殊的巖溶生態(tài)系統(tǒng)。貴州是全國石漠化面積最大的省份，是西南喀斯特區(qū)域中心，已經(jīng)存在的石漠化土地面積為3.59104km2，占全省國土面積的20.4%，如再加上具有潛在石漠化的土地，面積可達(dá)到45.2%。貴州是沒有平原支撐的內(nèi)陸喀斯特地貌高原山區(qū)省份。 2.2黔西南州地形地貌黔西南

14、布依族苗族自治州屬貴州省下轄自治州，位于貴州省西南部，素有“西南屏障”和“滇黔鎖鑰”之稱。地處黔、滇、桂三省區(qū)的結(jié)合部，珠江上游和南昆鐵路中段，地勢西高東低，北高南低。州內(nèi)地勢西高東低，西部海拔大都在18002000米以上，中部為16001200米，向東逐漸減低為1200600米。相對高度一般由中部的200300米，向北、東部增至700米以上。因此，地勢總的是中部較平緩，起伏較小，向周圍變大，即由丘原逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯皆爸猩降匦?。地貌類型以巖溶化丘原、山原和中山為主。巖溶高中山分布在西北部邊緣。從中部向南北盤江地貌類型呈環(huán)帶狀分布，即由中部的海拔為1200-1600米的丘原向西、北變?yōu)橹猩胶蜕皆?/p>

15、向東南變?yōu)榈椭猩健?.3晴隆縣地形地貌晴隆縣位于貴州省西南部、黔西南布依族苗族自治州東北角，地處云貴高原中段?？h境東與關(guān)嶺縣隔江相望，北與水城、六枝特區(qū)劃江為界，南連興仁縣，西接普安縣，距省城貴陽市237多公里，距州府興義市166公里?？h境南北長69公里，東西寬33公里，全縣總面積1327.3平方公里。（見圖2-3）。晴隆縣屬高源峽谷區(qū)，最高點(diǎn)為縣境西南隅與普安縣交界處大廠鎮(zhèn)的五月朝天以北約1公里處，海拔2025米，最低點(diǎn)麻沙河與北盤江匯合處，海拔543米，海拔高差達(dá)1482米。因受北盤江及其支流的強(qiáng)烈切割，切深長達(dá)500700米，屬深切割巖溶侵蝕山區(qū)。因此，全縣地形起伏大，具有“山高坡陡谷深

16、”的特點(diǎn)，地貌類型有低山、低中山、中山和高中山。石山地區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，伏流、地下河床、溶洞、落水洞、豎林、巖溶干溝等極為普遍。圖2-3晴隆縣地形圖2.4貴州省氣候特點(diǎn)貴州山川縱橫，地勢起伏較大，山地氣候的垂直分帶明顯，氣候類型多種多樣，氣候資源豐富，“一山有四季，十里不同天”是其立體氣候特征的真實寫照。省內(nèi)東、西部之間的海拔高差在2500m以上，隨著從東到西地勢不斷增高，氣溫高低明顯不同。省之中部的貴陽市與南部的羅甸縣相距約100 km，海拔相差630 m，年均溫相差4.3。貴陽四季分明，而羅甸則長夏無冬，秋春相連，終年溫暖。在一些相對高度很大的獨(dú)立成峰地帶，氣候的垂直差異更是顯著。如苗嶺主峰

17、雷公山海拔2178 m，與西坡山腳下的雷山縣城直線距離僅13 km，海拔卻相差1338 m，縣城年平均氣溫15.4，在10001500m的山腰降低到12.014.0，至山頂就只有9.0，溫差之大可見一斑。故貴州的氣候帶分布不是呈緯向分布，而是中部一線為北亞熱帶，北部海拔較低地區(qū)及南部地區(qū)為中亞熱帶（見圖2-4）。圖2-4 貴州省氣候帶分布圖 貴州屬低緯度高海拔高原，緯度較低，太陽高度角較大，故雖在冬季也溫暖如春，氣候特點(diǎn)如下：1、冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明 地面冷空氣自北向南入侵貴州時，北面有秦巴山系阻擋而經(jīng)兩湖盆地自東北方向抵達(dá)貴州時，勢力已大大減弱。冬季最冷的1月平均氣溫大部分地區(qū)在3-

18、8c，未出現(xiàn)過連續(xù)五天的候平均氣溫低于-5.0的嚴(yán)寒天氣，較同緯度的湘、贛兩省為高。夏季最熱的7月平均氣溫，除邊緣低熱河谷地區(qū)達(dá)28.0外，大部分在22.026.0之間，盛夏當(dāng)我國東部酷熱難當(dāng)之時，貴州高原卻是涼爽宜人，微風(fēng)習(xí)習(xí)。按照國內(nèi)常用的四季劃分標(biāo)準(zhǔn)（以候均氣溫低于10為冬季，高于22為夏季，居其間為春、秋季）。貴州除南部羅甸、望謨冬季較短，不到一個月，西部的威寧、水城一帶基本上沒有夏季外，全省大部分地區(qū)四季分明。2、雨水充沛，光、熱、水基本同期 貴州由于受季風(fēng)影響，冷暖氣流交匯頻繁，年降水量在1100-1300毫米之間，但降水季節(jié)分配不均，80%的雨水都集中在5-10月份。4月上旬到5

19、月上旬，雨季自東向西陸續(xù)開始，6、7月降雨量達(dá)到全年最高峰，此時正值全年高溫、多光照時期。3、氣候的地域性和垂直性差異均顯著 由于受地形條件的影響，貴州各地氣候條件差異很大，“立體氣候”明顯?！耙簧接兴募?，十里不同天”，就是貴州氣候的地域和垂直性差異均顯著的鮮明寫照。省城貴陽與南部羅甸，相距約100余公里，海拔相差630米，年均溫相差4.7，冬季1月的平均氣溫，貴陽4.8，而羅甸高達(dá)10.4，以至貴陽氣候溫和，四季分明，而羅甸則春秋相連，長夏無冬，終年溫暖。在相對高度很大的山區(qū)，氣候的垂直差異更是顯著。苗嶺主峰雷公山海拔2178米，與西坡山腳下的雷山縣城直線距離僅13公里，海拔卻相差1338米

20、，縣城年平均氣溫15.4，在10001500米的山腰，降低到12.014.0，至山頂就只有9.0了。2.5貴州省太陽能資源情況貴州年日照時數(shù)在988.91740.7h之間，平均為1220h，年平均太陽總輻射在3149.164594.80 mj/m2之間，全省平均年總輻射為每平方米3615.72 mj（相當(dāng)于約124千克標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的熱量），其中省之西部和西南部最高，年平均太陽輻射每平方米4000mj以上，北部最低，年平均太陽輻射在3300 mj/m2以下，其它地區(qū)在33004000mj/m2之間，見圖2-5。晴隆縣位于貴州太陽能資源相對豐富區(qū)域。圖2-5貴州省太陽能資源分布圖3 參證站選擇為準(zhǔn)確

21、評估晴隆縣紫馬鄉(xiāng)栗樹村的太陽能資源以及相關(guān)氣象災(zāi)害情況，由于評估區(qū)域沒有輻射觀測數(shù)據(jù)和地面氣象觀測數(shù)據(jù)，因此，需選取參證站進(jìn)行輻射資源評估和高影響天氣評估。在貴州現(xiàn)有太陽輻射觀測站包括地面氣象觀測站中，僅興仁氣象站與評估區(qū)域的地理位置最接近，擬選取興仁站作為參證站。表3-1參證站及評估區(qū)域地理位置參數(shù)表區(qū)站號臺站名緯度()經(jīng)度()海拔(m)57902興仁縣25.43105.181379紫馬鄉(xiāng)栗樹村中心點(diǎn)25.62105.321152圖3-1興仁縣氣象站、晴隆縣氣象站及紫馬鄉(xiāng)栗樹村位置圖4 參證站太陽能資源觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測本項目共收集到興仁參證站2011年2014年的太陽輻射分時觀測資料，觀測要

22、素有總輻射、散射輻射、直接輻射、凈輻射、反射輻射等。為保證觀測數(shù)據(jù)的有效性和可靠性，從以下幾個方面進(jìn)行了數(shù)據(jù)的檢驗。4.1典型日變化典型日逐時太陽曝輻量分布曲線如圖4-1圖4-3所示，表明，各種天氣條件下總輻射和散射輻射的量值關(guān)系都是非常符合該天氣條件的。圖4-1典型天氣輻射分析_暴雨 2012年1月2日圖4-2典型天氣輻射分析_晴天 2012年3月21日圖4-3典型天氣輻射分析_陰天 2012年3月23日4.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制本項目對2012年1月1日到2012年12月31日的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，采用long-dutton-shi控制方法進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證，即主要進(jìn)行三層數(shù)據(jù)質(zhì)量評估，第一層是物理結(jié)構(gòu)控制；

23、第二層是對通過第一層控制的數(shù)據(jù)再進(jìn)行極端結(jié)構(gòu)控制；第三層是對通過第二層控制的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)要素之間的比對控制。4.2.1物理結(jié)構(gòu)控制稱為物理結(jié)構(gòu)控制是因為真實的輻射數(shù)據(jù)值是不可能超過這個指標(biāo)的。表1是物理可能控制的上下限設(shè)置。表4-1物理可能結(jié)構(gòu)控制表下限輻照度上限-4總輻射sa1.51.2+100-4散射輻射sa0.951.2+50上表中sa是經(jīng)過日地距離訂正后的太陽常數(shù)，我們?nèi)≈禐?367w/m2。=cos（z），z是太陽天頂角。根據(jù)天文學(xué)原理，將計算出的太陽天頂角帶入物理可能上限計算公式，并繪制2012年1月1日2012年12月31日共計365天的變化圖。圖4-4實測總輻射與物理可能總輻射

24、上限值折線圖圖4-5實測散射輻射與物理可能散射輻射上限值折線圖通過以上兩圖，可以看出總輻射和散射輻射都在物理可能范圍內(nèi)，初步認(rèn)定數(shù)值是有效的。4.2.2極端罕見結(jié)構(gòu)控制這是次一級指標(biāo)體系，通常是根據(jù)多年歷史記錄中的極值而選取的。表4-2極端罕見輻射結(jié)構(gòu)控制表下限輻照度上限-2總輻射sa1.21.2+50-2散射輻射sa0.751.2+30圖4-6實測總輻射與極端罕見總輻射極限值折線圖 圖4-7實測散射輻射與極端罕見散射輻射極限值折線圖由上圖可以看出實測的總輻射和散射輻射值均在“極端罕見”界限范圍內(nèi)，初步認(rèn)為數(shù)值是有效的。4.2.3 相關(guān)要素之間的數(shù)據(jù)比較表4-3輻射要素的橫向數(shù)據(jù)比較界限要素結(jié)

25、果條件散射輻射/總輻射1.05z75，總輻射50w/m2，否則不進(jìn)行1.1075z93，總輻射50w/m2，否則不進(jìn)行其中z是太陽天頂角，根據(jù)天文學(xué)公式對太陽天頂角進(jìn)行計算，并繪制變化圖（圖4-8）。圖4-8太陽天頂角變化圖由一年365天太陽天頂角的變化圖可見，都滿足z6300資源最豐富50406300資源很豐富37805040資源豐富3780資源一般興仁站歷年總輻射量均在3500 mj/m2以上（圖6-5），80%年份在3782.0 mj/m2以上，部分年份超過4500 mj/m2，最高值可達(dá)4732.0 mj/m2。圖6-5興仁站歷年年總輻射變化圖6.4栗樹村太陽能資源分析利用反距離加權(quán)插

26、值方法（見公式5-1、5-2），將附近氣象站的太陽總輻射進(jìn)行插值計算，得到光伏電站所在區(qū)域大部地區(qū)的太陽總輻射在40014450 mj/m2，光伏電站所在區(qū)域中心點(diǎn)的太陽輻射為4186.6 mj/m2（見圖6-6），東北部在4000 mj/m2以下，按照太陽能資源評估方法（qx/t 89-2008）中的太陽能資源豐富程度等級標(biāo)準(zhǔn)（見表6-3），光伏電站的中心區(qū)域的太陽能資源屬豐富等級。圖6-6總輻射插值圖7太陽能資源遙感反演分析7.1反演原理入射到大氣層頂?shù)奶栞椛湓诖┰酱髿獾竭_(dá)地面的傳輸過程中，同大氣和地球表面發(fā)生了一系列相互作用的物理過程，主要包括：臭氧吸收；分子瑞利多次散射；云滴的多次散

27、射和吸收；水汽吸收；氣溶膠的多次散射和吸收；地面與大氣的多次反射。利用大氣輻射傳輸模式，可以模擬這些過程，進(jìn)而計算出到達(dá)地面的太陽總輻射。 在進(jìn)行大氣輻射傳輸?shù)挠嬎氵^程中，采用一個垂直方向非均一、分為5個層次的平面平行理想大氣模型（圖7-1），分5個太陽光譜區(qū)間(0.20.4m，0.40.5m，0.50.6m，0.60.7m，0.74.0m)，計算發(fā)生在當(dāng)中的太陽輻射的散射、吸收和反射。從上述各個物理過程對地面入射太陽輻射的影響大小來看，云的影響比其他因子要大一個量級，地面入射太陽輻射主要由云決定，在計算過程中需要對它加以重點(diǎn)考慮。 圖7-1 反演模式示意圖地面入射太陽輻射產(chǎn)品是以fy-2靜止

28、氣象衛(wèi)星資料為主，以國際衛(wèi)星云氣候計劃（isccp）資料為輔，輸入大氣輻射傳輸計算模式，來計算到達(dá)地面的入射太陽輻射總量。臭氧吸收對于臭氧的可見光(0.50.6m)和紫外(0.20.4m)兩個吸收帶，lacis和hansen (1974)提出的太陽輻射吸收百分率的經(jīng)驗解析表達(dá)式分別為: （6.4-1） （6.4-2）臭氧含量x的單位為cm(ntp)。瑞利散射對于太陽光譜前面四個短波光譜區(qū)段(0.20.4m，0.40.5m，0.50.6m，0.60.7m)考慮空氣分子的瑞利散射。對于瑞利散射，單次散射反照率=1，非對稱因子g=0，在任意波長，從任意高度到大氣層頂?shù)娜鹄麡?biāo)準(zhǔn)光學(xué)厚度采用margra

29、ff和coriggs(1969)的近似方法: （6.4-3）式中，為波長（m），h為高度(km)，(，h)為從高度h到大氣層頂?shù)娜鹄麡?biāo)準(zhǔn)光學(xué)厚度。對于任一個光譜區(qū)間的瑞利光學(xué)厚度，則由該區(qū)間兩個節(jié)點(diǎn)處的光學(xué)厚度平均而得。水汽吸收假設(shè)對于波長0.7m的光譜區(qū)間，根據(jù)水汽吸收系數(shù)的離散概率分布劃分為8個間距（lacis和hansen，1974），若某一大氣層含有y(cm)的可降水量，水汽的吸收率a(y)可以近似地表達(dá)為： （3-4）式中，為離散吸收系數(shù)，為離散吸收系數(shù)的概率分布，為有效水汽光程，它由該大氣層的可降水量y得到： （3-5）式中，p和t分別為地面氣壓和溫度，和為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣壓和溫度，

30、分別等于1013 hpa和273 k。氣溶膠fenn等(1981年)發(fā)現(xiàn)，對流層底部的氣溶膠和相對濕度存在相關(guān)，由于大氣層的氣溶膠和水汽集中于對流層底部，darnell和staylor(1988)采用回歸分析的方法得到了氣溶膠光學(xué)厚度和可降水量的經(jīng)驗表達(dá)式： （3-6）現(xiàn)在我們很難得到有關(guān)氣溶膠時空分布的更多信息，只能采用這樣一種非常粗略的方法考慮氣溶膠對太陽輻射傳輸?shù)挠绊?，在一般情況下，由這個公式引起的誤差是可以接收的。云前面指出，云對太陽輻射傳輸?shù)挠绊懕绕渌蜃右笠粋€量級，為決定到達(dá)地面太陽輻射的主要因子，因此采用一個盡可能精細(xì)的云參數(shù)化方案是非常必要的。但是，靜止氣象衛(wèi)星的少數(shù)幾個通道

31、資料很難準(zhǔn)確識別云的微觀結(jié)構(gòu)，因此和前人的工作不一樣，只能把云層都當(dāng)作水云考慮。對于云的其他參數(shù)化因子，借鑒pinker和laszlo（1992年）的方案，他們在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，從模式結(jié)果出發(fā)，設(shè)計了一個精細(xì)的云參數(shù)化方案。該方案中，云滴的單次散射反照率（）、非對稱因子(g)隨云的光學(xué)厚度、太陽天頂角及波長的變化而變化，只是對太陽光譜短波區(qū)（6小時的天數(shù)最大值出現(xiàn)在4月，多年平均為14.9d；最小值出現(xiàn)在1月，多年平均為7.5d，穩(wěn)定度約為1.99，表明興仁的太陽能資源較穩(wěn)定，適于進(jìn)行太陽能資源的開發(fā)利用。表8-1 太陽能資源穩(wěn)定程度等級（qx/t 89-2008）太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)

32、穩(wěn)定程度4不穩(wěn)定9太陽能板傾斜角度傾斜角是太陽能電池板與水平地面的夾角，此夾角重點(diǎn)考慮一年中太陽輻射最大時的最佳傾斜角度，其與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?、太陽赤緯有關(guān)。太陽h太陽能電池板圖9-1太陽高度角和太陽能板傾斜角示意圖如圖9-1所示，太陽能板與太陽入射光垂直時獲得的太陽輻射能最大，其與水平面的夾角為太陽能板傾斜角，其與太陽高度角h是互余角，即，h+=90，龍廣鎮(zhèn)代表點(diǎn)各月正午時分h和見表9-1。表9-1栗樹村中心點(diǎn)位置各月太陽高度角和太陽能板傾斜角度表月份太陽高度角h ()太陽能板傾斜角()143.78 46.22 251.37 38.63 362.34 27.66 473.93 16.07 58

33、3.07 6.93 687.43 2.57 785.64 4.36 878.22 11.78 967.49 22.51 1055.87 34.13 1146.15 43.85 1241.41 48.59 平均64.72 25.28 對比各月太陽總輻射和平均太陽高度角發(fā)現(xiàn)（圖9-2），太陽高度角與總輻射各月變化趨勢基本一致，除6月外，太陽高度角大時，總輻射值也較大。光伏電站項目所在區(qū)域太陽總輻射為39月相對較強(qiáng)，各月總輻射均在350兆焦耳以上，在確定太陽能板時重點(diǎn)考慮這七個月的角度，大約在2-28之間。圖9-2紫馬鄉(xiāng)栗樹村中心點(diǎn)位置各月平均太陽高度角和總輻射變化圖太陽能電池板安裝的方位角和高度角

34、，需綜合考慮太陽輻射、太陽高度角、地理位置、地形、地形遮擋等多種因素，需結(jié)合實際情況最終確定。10太陽能利用高影響氣象因素評估10.1氣象要素統(tǒng)計根據(jù)興仁氣象站1981-2010年氣候資料統(tǒng)計，年平均氣溫為15.5；極端最高氣溫為35.5，出現(xiàn)在1994年5月2日；極端最低氣溫為-4.9，出現(xiàn)在1983年12月29日。年平均累計降水量1321.9mm；最大年降水量為1867.4mm（1997年），最大日降水量為185.2mm（1999年7月1日）；全年日降水量0.1mm（陰雨）日數(shù)181.5天，最長連續(xù)降水（陰雨）日數(shù)為24天，出現(xiàn)在1984年1月16日2月8日。相關(guān)氣象要素詳細(xì)統(tǒng)計結(jié)果見表1

35、0.1-1。表10.1-1 興仁氣象站氣象要素統(tǒng)計表（1981-2010年）項目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年本站氣壓(hpa)864.5862.6861.2860.2859.3857.2856.9858.7862.5865.6866.3866.3861.8平均氣溫()6.58.812.617.019.721.322.221.719.616.112.38.115.5極端最高氣溫()27.629.632.733.835.533.432.732.132.030.228.125.435.5出現(xiàn)年份2008199919982008199419912003199020082003200219981994出現(xiàn)日期112518821182223111415-2極端最低氣溫()-4.1-2.8-2.52