海口市太阳能资源评估及应用分析
摘要:根据海口市的气象数据,依据《太阳能资源评估方法》(QX/T 89-2008)对海口市的太阳能资源丰富程度、稳定度进行评价,进而分析海口适合采用的太阳能应用技术。

1980～2009年期间,海口市太阳能总辐射平均值为4858MJ/(m2·a),年平均日照时数为1970小时。

经过评估,海口市太阳能资源丰富程度属于三类地区,资源丰富区,稳定程度属于不稳定。

关键词:太阳能资源评估
1 海口气候特征
海口市地处热带北缘,属亚热带季风气候,气候特征是四季不分明,夏无酷热,冬无严寒,年平均气温高;干季、雨季明显,冬春干旱,夏秋多雨,多热带气旋;光、热、水资源丰富,风、旱、寒等气候灾害频繁。

海口雨量充足,全年降雨量1500～2500mm;年平均气温22.5～25.6℃,极端最高气温28.9℃,极端最低气温2.8℃;年平均相对湿度为81%。

2 海口市太阳能资源评估
2.1 数据来源和计算方法
依据《太阳能资源评估方法》(QX/T 89-2008),对海口市太阳能资
源的丰富程度和稳定程度进行评估。

2.1.1 数据来源
依据海口市的典型气象年逐时数据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》及《中国气象科学数据共享服务网》()相关资料,对海口市的太阳能资源进行评估。

2.1.2 数据结果
对典型数据进行分析,海口市全年平均太阳能辐射总量为4858MJ/m2,即1349kWh/m2,评价日照时数为1970h。

根据《中国气象科学数据共享服务网》(1980～2009年)的数据统计结果,得到海口市1980～2009年逐年月平均太阳总辐射量如图3。

2.2 资源评估
2.2.1 太阳能资源丰富程度评估
以太阳总辐射的年总量为指标,对海口市的太阳能资源丰富程度进行评估。

太阳能资源丰富程度等级见表1。

海口市年太阳总辐射量为4858MJ/m2、即1349kWh/m2。

根据上表,海口市太阳能资源属我国的三类地区,资源储量丰富。

2.2.2 太阳能资源稳定程度评估
太阳能资源的稳定程度以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为指标,计算方法如公式2-1,太阳能资源稳定等级如表2。

太阳能的稳定程度反映当地太阳能资源全年变幅的大小,比值越小说明太阳能资源全年变化越稳定,越利于太阳能资源的利用。

全年各月日照时数大于等于6小时的天数的最大值与最小值的比值如图4所示。

海口市历年各月日照时数大于6小时天数的最大值与最小值的比值在5左右,其中1984年的最小值为0天,太阳能极不稳定,1983年和2008年的最大值与最小值的比值大于20,最小天数只有1天。

根据表2进行判定,从1980～2009年各年的稳定性如图5,稳定性程度比例如图6所示。

由图5和可以看出,海口市从1980～2009年历年太阳能资源不稳定所占的比例为60%,比较稳定占40%,因此海口市的太阳能资源属于不稳定,对于全年使用太阳能热水的系统需配置辅助热源。

2.3 小结
通过以上分析,得出海口市太阳能资源丰富程度属于三类地区,资源丰富;太阳能资源稳定程度属于不稳定。

3 应用方向分析
3.1 太阳能光热建筑一体化
海南省出台的《关于推广应用太阳能热水系统与建筑一体化技术的通知》(琼建设[2006]243号)要求:从2007年1月1日起,凡新建、改建的十二层以下住宅建筑(含别墅)和宾馆酒店,应推广应用太阳能热水系统与建筑一体化技术;《关于印发加快太阳能热水系统推广应用工作指导意见的通知》(琼发改交能[2008]28号)要求2011年起,满足以上条件的十二层以上的建筑必须最大化应用太阳能热水系统。

近年来我省在开发利用太阳能和推广太阳能产品方面取得一些进展,现有太阳能热水系统的建筑面积500万m2。

但总体上看,太阳能利用率比较低,太阳能热水器保有量,仅占全国保有量的0.026%,太阳能热水器住宅普及率不到1%。

海南省制定了《海南省太阳能建筑应用发展规划(2010～2015)》
(以下简称《规划》,提出2010年将完成太阳能热水系统建筑应用600万m2,以后逐年增加,直至2015年实现4500万m2的总体目标。

大中专院校(包括职高)和中小学和医院新建的院校宿舍和医院病房必须安装太阳能热水系统。

在《规划》实施年限内,适合进行太阳能热水系统改造的大专院校的学生宿舍全部进行改造,部分适合改造的住宿制的初高中及小学进行太阳能热水系统改造。

重点完成省级大学、三甲医院住院部等太阳能集中生活热水系统的示范建设。

因此,针对海南省太阳能资源丰富,不稳定来讲,太阳能热水建筑应用是最为广泛和有效的推进可再生能源建筑应用的方式,在设计之中解决好太阳能保证率,合理设计辅助热源是海口市太阳能热水建筑应用需解决的重点问题。

3.2 太阳能光伏建筑一体化
海南省太阳能光伏发电建筑应用很少,有一些用于道路照明。

因此海南省的太阳能光伏发电应用薄弱。

《海南省太阳能建筑应用发展规划(2010～2015)》提出海南省太阳能光伏发电主要用于太阳能照明系统和太阳能集中发电系统。

总体来说,太阳能光伏利用系统造价偏高,目前大规模发展的投资基本上依靠政府,其推广要依据地方的经济实力、量力而行。

因此,我省发展太阳能光伏发电的基本途径也应是由政府投资为主,在条件适合的地方,如荒岛、高速公路等处,由政府出资兴建太阳能光伏发电应用示范基
地,带动太阳能光伏发电在海南的推广应用。

海口市应该根据财政部、科技部、住房城乡建设部、国家能源局印发的《关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》(财建[2010]662号)要求,紧紧抓住太阳能光伏建筑应用的政策激励机遇,在海口试点示范太阳能光伏发电建筑应用。

3.3 太阳能制冷空调
海南省太阳能资源丰富,但是太阳能制冷空调项目较少,目前只有海南大学图书馆采用了太阳能制冷空调,总建筑面积2.02万m2,总集热器面积1040.8m2,太阳能制冷保证率为27.98%,全年太阳能制冷COP为0.18。

海南省的资源条件和气候条件适宜于发展和推广应用太阳能空调系统,解决办公建筑、商业建筑等空调冷源,采用吸收式制冷机组为建筑供冷,冬季可以为建筑提供生活热水。

《海南省太阳能建筑应用发展规划(2010～2015)》提出,海南太阳能空调发展的重点在于城镇公共建筑,特别是写字楼、学校、医院等公共建筑。

由于太阳能制冷空调系统造价比较高,主要选择在海口、三亚和可再生能源示范市县文昌市和陵水黎族自治县进行太阳能供热空调系统示范。

因此,太阳能制冷空调是海口市办公建筑、商场等无生活热水需
求的建筑主要应用方向。

3.4 太阳能除湿空调
海口市属于夏热冬冷地区,夏季炎热,室外空气湿度较高,因此可以利用海口丰富的太阳能资源,采用太阳能除湿空调,太阳能产生的热水作为除湿空调的热源,实现对室外新风的除湿,同时可以达到温湿度独立控制,实现节能和室内热舒适的控制。

太阳能除湿空调实现了温湿度独立控制,可以节省新风机组的除湿能耗,在节能效益和室内空气品质方面具有优点,是未来空调发展的方向之一,也是海口市太阳能建筑应用的主要方向之一。

4 结语
综上所述,得出如下结论:
(1)海口市太阳能资源丰富程度属于三类地区,即太阳能资源丰富。

(2)海口市太阳能资源稳定程度属于不稳定,因此设计时需太阳能保证率及辅助热源。

(3)海口市太阳能建筑应用的未来方向以太阳能光热建筑一体化为基础,积极引导试点示范太阳能制冷空调系统、太阳能光伏发电及
太阳能除湿空调系统。

参考文献
[1]中国气象局.太阳能资源评估方法(QX/T 89-2008)[M].北京:气象出版社,2008.
[2] 中国气象局气象信息中心气象资料室,清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集.北京:中国建筑工业出版社,2005.。