備案號：38503-2013內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能資源計算與評估方法2013-12-10實施2013-12-10實施內(nèi)蒙古自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布I前言 II引言 III 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14數(shù)據(jù)收集 25數(shù)據(jù)處理 36數(shù)據(jù)訂正 4 48太陽能資源評估 6附錄A(規(guī)范性附錄)有關(guān)重要參數(shù)的計算方法 9附錄B(規(guī)范性附錄)月太陽總輻射量經(jīng)驗公式系數(shù)的計算方法 附錄C(規(guī)范性附錄)太陽輻射量歷史資料的使用 附錄D(規(guī)范性附錄)長年代訂正方法 附錄E(資料性附錄)重要參數(shù)列表 本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A、B、C、D為規(guī)范性附錄，附錄E為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)氣候中心。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：宋進華、馬玉峰、李喜倉、高春香、于鳳鳴。太陽能作為一種重要可再生的清潔能源，在應(yīng)對氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境及維護能源安全、促進社會可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。隨著全球石油、煤炭、天然氣等化石燃料資源的日益枯竭，太陽能資源的開發(fā)利用越來越受到世界各國的關(guān)注。內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能資源極為豐富，大力開發(fā)利用太陽能資源符合我區(qū)能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護的需求。太陽能資源評估是太陽能開發(fā)利用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前，太陽能資源評估方法多種多樣，為使我區(qū)太陽能資源的評估規(guī)范化，特制定本地方標(biāo)準(zhǔn)。1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了太陽總輻射的計算方法及太陽能2規(guī)范性引用文件件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。QX/T55地面氣象觀測規(guī)范第11部分：輻射觀測QX/T89太陽能資源評估方法3術(shù)語和定義2太陽光在一地實際照射的時數(shù)(地面觀測地點受到太陽直接輻射輻照度等于和大于120W/m2的累計時間)。將當(dāng)?shù)氐奶栞椪樟空鬯愠蓸?biāo)準(zhǔn)測試條件(輻照度1000W/m2)下的小時數(shù)。a)有代表性的連續(xù)近20年以上逐年各月總輻射、直接輻射、散射輻射、日照時數(shù)和日照百分率。b)與現(xiàn)場輻射觀測站同期長期測站的總輻射、直接輻射、散射輻3a)總輻射最大輻照度<2000W/m2。b)日總輻射曝輻量<可能的日總輻射曝輻量，見附錄E。c)依據(jù)月天文輻射量對實測月總輻射量的合理性進行判斷，實測月總輻射量不應(yīng)大d)月日照時數(shù)應(yīng)小于月可照時數(shù)，見附錄E。e)每年日照時數(shù)的年變化應(yīng)基本符合歷史平均的年變化，如有差異較大的月份，應(yīng)查b)對不合理數(shù)據(jù)再次進行判別，挑出符合實際c)將備用的或可供參考的同期記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理，替換已確認(rèn)為無效的數(shù)據(jù)或填補現(xiàn)場測光年有效數(shù)據(jù)完整率應(yīng)達(dá)到90%,按如下公式計算：45.4驗證結(jié)果編寫數(shù)據(jù)驗證報告，對確認(rèn)為無效數(shù)據(jù)的原6數(shù)據(jù)訂正6.1數(shù)據(jù)訂正總則6.2長期測站具備的條件b)具有20年以上的輻射觀測資料。6.3數(shù)據(jù)訂正方法6.4數(shù)據(jù)訂正結(jié)果7.1天文輻射量7.1.1日天文輻射量5I?！柍?shù)為13.67×10??,單位為兆焦耳每平方米秒(MJ/(p——日地距離系數(shù)，無量綱，其計算見附錄A;φ——地理緯度，單位為弧度(rad);δ—-太陽赤緯，單位為弧度(rad),其計算見附錄A;w?——日出、日落時角，單位為弧度(rad),其計算見附錄A。Qn——日天文輻射總量，單位為兆焦耳每平方米天(MJ/(m2·d)),由(1)式計算；M——計算月的天數(shù)，如1月為31天。7.2水平面月太陽總輻射量月太陽總輻射量可用(3)式計算：M——計算月的天數(shù)，如1月為31天。對于無太陽輻射觀測的氣象站按(4)式計算：Q?——月天文輻射量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2),由(2)式計算；7.3水平面年太陽總輻射量6QM——計算地點逐月太陽總輻射量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2)。傾斜面上的太陽總輻射月曝輻量用(6)式計算：Qs=Ss+Ds+RsQs——傾斜面上的總輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);Ss—傾斜面上的直接輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2),見附錄A;Ds——傾斜面上的散射輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2),見附錄A;Rs——傾斜面上的反射輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2),見附錄A。峰值日照時數(shù)用(7)計算：8.1太陽能資源豐富程度評估7資源豐富程度≥1750kWh/(m2·a)或≥6300MJ/(m2·a)資源最豐富1400～1750kWh/(m2·a)或5040～6300MJ/(m2·a)資源很豐富1050～1400kWh/(m2·a)或3780～5040MJ/(m2·a)資源豐富<1050kWh/(m2·a)或<3780MJ/(m2·a)資源一般8.2太陽能資源穩(wěn)定程度評估值與最小值的比值表示，見公式(8)。Day,Day?…Day1?1至12月各月日照時數(shù)大于6h天數(shù)，單位為天(d);表2太陽能資源穩(wěn)定程度等級穩(wěn)定不穩(wěn)定利用太陽能日照變化的特征作為指標(biāo)，評估太陽能資源日變化規(guī)律。以9～代表上午日照情況，以11～13時的年平均日照時數(shù)(為便于比較，該時段的時數(shù)除以2)代表中午日照8.4日峰值日照時數(shù)評估以日峰值日照時數(shù)為指標(biāo)，進行并網(wǎng)發(fā)電適宜程度評估，其等級見表3。8日峰值日照時數(shù)并網(wǎng)發(fā)電適宜程度124.8～5.1h349(規(guī)范性附錄)A.1日地距離系數(shù)的計算x——計算參數(shù)，無量綱數(shù)；N——日序。取值范圍為1到365或366,1月1日取日序為1;N?——計算參數(shù)，由(A.3)式計算：N?=79.6764+0.2422(y-1985)-INT[0.25×(y-1985)]………(A.3)y——計算年份，無量綱數(shù)；p——日地距離系數(shù)，無量綱；N——日序，1月1日為1,12月31日為365。A.2太陽赤緯的計算0.7580cosx+0.3656cos2x+0.0201δ—太陽赤緯。取值范圍為-23.45°~+23.45°,單位為度，可轉(zhuǎn)換為弧度(rad);N日序，1月1日為1,12月31日為365。W?=±arccos(-tanφtanδ)W?日出、日落時角，單位為弧度(rad),公式(1)計算中為日落時角，取正值；...............…...............φ——地理緯度，單位為度(°);δ——太陽赤緯，單位為度(°)。由于地球每小時自轉(zhuǎn)15°,所以可照時數(shù)也可用(A.10)計算：A.5月日照百分率的計算月日照百分率由(A.11)式計算.....……S——月實際日照時數(shù)，單位為小時(h);A.6傾斜面上直接輻射、散射輻射和反射輻射月曝輻量的計算Ss——傾斜面上的直接輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);Ds——傾斜面上的散射輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);Rs——傾斜面上的反射輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);SH——水平面上的直接輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);DH——水平面上的散射輻射月曝輻量，單位為兆焦耳每平方米(MJ/m2);R?——傾斜面與水平面上的日太陽直接輻射曝輻量之比的月平均值；φ——地理緯度，單位為度();β·傾斜面與水平面之間的夾角(傾角),單位為度();δ各月代表日的太陽赤緯，單位為度(0),見附表E;@各月代表日的日落時角，單位為度(°);P月平均地表反照率，單位為百分比(%),見附錄E。(規(guī)范性附錄)月太陽總輻射量經(jīng)驗公式系數(shù)的計算方法選擇離計算點最近的太陽輻射觀測站，作為計算系數(shù)的參考點。根據(jù)參考點歷年觀測的月太陽總輻射和月日照百分率，計算系數(shù)a和b,其計算公式如(B.1)和(B.2)。a=y-bS式中：S——參考站點逐年月日照百分率；S?-——參考站點月日照百分率的平均值；-參考站點逐年月實際太陽總輻射量與月天文輻射總量的比值；y參考站點歷年月實際太陽總輻射量與月天文輻射總量比值的平均值；n——觀測資料的樣本數(shù)。(規(guī)范性附錄)太陽輻射量歷史資料的使用在太陽輻射量資料的統(tǒng)計分析過程中，應(yīng)該注意我國氣象部門的輻射觀測從1981年1月1日開始使用世界輻射測量基準(zhǔn)(WRR),在此之前使用的是國際直接日射表標(biāo)尺(IPS),兩者關(guān)系為：在1981年1月1日以前，我國所有輻射資料(IPS)換成WRR必須乘系數(shù)1.022。(規(guī)范性附錄)長年代訂正方法D.1線性相關(guān)訂正法將有長期輻射觀測的參證氣象站同期水平面逐時輻射數(shù)據(jù)與現(xiàn)場輻射觀測站實測的各月逐時水平y(tǒng)=kx+b...........................(D.1)k,b——均為經(jīng)驗系數(shù)；y——現(xiàn)場輻射觀測站實測水平面總輻射量；x——參證氣象站同期水平面總輻射量。入公式D.1,獲得現(xiàn)場輻射測站多年對應(yīng)月份平均水平面總輻射值，各月求和即可得到現(xiàn)場輻射測站多......Q——參證氣象站的觀測月月值。D.3氣候計算法長期輻射觀測站的經(jīng)驗系數(shù)a和b,結(jié)合計算點所在地區(qū)氣象站多年平均月日照百分率，代入公式(4)(資料性附錄)重要參數(shù)列表E.1可能的總輻射日曝輻量