城市大气污染对到达地表的太阳辐射的影响研究

在晴空（无云）的条件下,大气污染是影响到达地球表面太阳辐射的重要因素之一。选择中国6个典型城市（北京、沈阳、上海、武汉、广州和成都）,利用2014年1月—2020年12月的空气质量日监测数据以及地面太阳辐射、日照时数等逐日观测数据,定量分析晴空条件下大气污染指数（AQI）与地表太阳总辐射、散射辐射的关系。结果表明：1）大气污染会降低清晰度指数,增加散射系数,对于地表太阳总辐射有衰减作用,对于散射辐射有增强作用。2）2014—2020年,大气污染（AQI>100）使得晴天地表太阳总辐射的年衰减总量和相对衰减量（共7 a）较大的是北京（212.40 MJ/m²,4.01%）、沈阳（184.16 MJ/m²,3.00%）、上海（123.80 MJ/m²,4.37%）和武汉（106.36 MJ/m²,3.04%）,而成都（58.03 MJ/m²,3.82%）和广州（18.76MJ/m²,0.96%）的衰减总量较小。3）大气污染（AQI>100）使得晴天散射辐射的年增加总量和相对衰减量分别是北京256.64 MJ/m²（12.96%）、沈阳134.45 MJ/m²（7.10%）、武汉22.62 MJ/m²（1.36%）、成都43.40 MJ/m²（9.71%）、上海94.74 MJ/m²（8.25%）和广州37.79 MJ/m²（5.90%）。     

基于现场实测的宁夏太阳山地区太阳能资源特征分析

利用实地观测站及参证气象站地面气象观测资料,对宁夏太阳山地区水平面太阳总辐射年、季、逐日、逐时变化特征、直接辐射、散射辐射、斜面辐射分布特征进行分析;通过参证气象站代表年与季节相关方程订正出太阳山地区代表年并对其进行年际变化、季节变化特征分析。结果表明:太阳山地区实测观测年总辐射为1712.3 kWh/m²,年均直射比为0.61,光伏发电最佳倾角为37°,400 W/m²以上辐照度区间占比77%,有利于光伏发电;近30年年总辐射在1628.6～1905.1 kWh/m²之间,总体呈明显减少趋势,四季的总辐射差异较大,夏季最大,冬季最小;代表年总辐射为1716.4 kWh/m²。     

ERA5资料应用于中国地区太阳能资源评估研究

利用中国40个地面台站观测资料对ERA5再分析资料太阳能资源要素进行误差评估，结果表明：ERA5资料与台站资料的地表月水平面总辐射回归方程可决系数为0.999。ERA5资料与各台站资料均方根误差最大值为8.7 MJ/m²，平均值为4.9 MJ/m²；相对均方根误差最大值为2.4%，平均值为1.0%。ERA5资料与各台站资料年际变化误差最大值为19 MJ/m²，平均值为3 MJ/m²；百分比年际变化误差最大值为0.5%，平均值为0.1%。ERA5资料与台站资料稳定度误差最大值为0.013，平均值为0.003；百分比误差最大值为2.9%，平均值为0.8%。ERA5资料与台站资料具有较好的一致性，应用于中国太阳能资源评估是可行的。     

竖直面上太阳辐射的模拟计算研究

以内蒙古呼和浩特、锡林浩特和阿拉善盟3个地区太阳辐照气象参数为基础,选用Klein模型作为竖直面的辐射计算模型,利用Matlab仿真软件对这3个地区-90~90°太阳方位角内竖直面单位面积所接收到太阳辐照量进行模拟计算。研究结果表明:对于内蒙古各地区,太阳能建筑最佳朝向的太阳方位角为-15~15°,在此太阳方位角范围内竖直面上的太阳辐照量较大;内蒙古各地区太阳能利用的最佳时段为冬季和春季,秋季次之,夏季竖直面上的太阳辐照量最小;内蒙古各地区年总太阳辐照量均为4 604 MJ/m2以上,部分地区年总太阳辐照量最高可达5 515 MJ/m2,整体上属于太阳能资源较丰富区,太阳能资源可开发利用的潜能较大。     

光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究

利用2012年10月~2013年9月格尔木大型光伏电站内外观测资料,对比分析光伏电站内外地表辐射特征。结果表明:站内向上短波辐射和净辐射日总量分别为3.54、8.30 MJ/m2;站外分别为5.02、6.34 MJ/m2。年内最大值均出现在6月份,最小值均出现在12月份。两个观测点向上短波辐射春季相差最大,冬季相差最小。净辐射在8月份相差最大,12月份相差最小。站内日平均反照率为0.19,站外为0.26。站内年平均净辐射明显高于站外,光伏电站内下垫面温度明显低于站外,光伏电站是一个能量汇。     

拉萨地区太阳能资源变化特征分析及评估

利用线性回归分析法、10年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析了拉萨地区太阳总辐射量和日照时数变化特征。拉萨地区太阳总辐射量呈现显著的下降趋势,一年中太阳总辐射量的分布呈现单峰型,5月最高,12月最低;年日照时数呈现微弱的下降趋势,各月日照时数差异不大,全年日照时数呈双峰型,10月日照时数最大,8月日照时数最小。对拉萨地区太阳能资源的分析和评估结果表明:拉萨地区多年平均年太阳总辐射量为7 473.3 MJ/m2,属于太阳能资源最丰富区;太阳能资源稳定程度指标为1.89,稳定程度高,且直接辐射占主导,有利于进行太阳能资源的开发利用。     

廊坊市太阳能资源特征分析与评估

利用乐亭国家基本气象站1993～2012年逐月太阳总辐射、月日照百分率数据,以及1973～2022年廊坊市9个国家基本气象站的月日照百分率资料,应用Angstrom-Prescott公式估算太阳总辐射,采用最小二乘法、趋势分析、克里金插值等方法对廊坊市太阳能资源进行综合评估分析。结果表明,近50a廊坊市太阳总辐射在5039.4～5411.9MJ/m2之间,且呈现下降趋势,空间分布南高北低;各站平均年日照时数和太阳总辐射变化趋势基本一致,均呈下降趋势;日照时数和太阳总辐射年代际变化呈单谷型,进入21世纪后呈现增长趋势;除永清县外太阳能资源均为“很丰富”等级,能满足开发利用的需求;廊坊市太阳能资源稳定度均为一般等级,近50a中各站有3～10a的稳定等级;近50a日照时数>6h的天数在198～283d,平均239d。廊坊市太阳能资源总体较好,可以进行合理开发利用。     

黄河源区高寒湿地近地面辐射收支特征初步分析

利用2014年6月1日～2015年5月15日黄河源区麻多陆面过程观测试验近地面辐射收支观测资料,分析高寒湿地下垫面辐射收支和反射率的时间变化特征。结果表明:黄河源区高寒湿地向下太阳短波辐射、地面向上短波辐射和地面向上长波辐射有明显日变化特征,大气向下长波辐射的日变化不明显。年平均日总量,地面长波向上辐射(26.784 MJ/m~2)最大,大气长波向下辐射次之(20.390 MJ/m~2),其次是向下太阳短波辐射(17.539 MJ/m~2),地面向上短波辐射(3.888 MJ/m~2)最小。以上各分量均为冬季最小,前2个分量春季最大,后2个分量夏季最大。典型晴天地表反射率日变化和季节变化特征均为"U"形,全年平均地表反射率为0.18。地面长波有效辐射日变化趋势明显,春季、秋季和冬季地面长波有效辐射日平均相差不大,而夏季略小。不同季节日间地表吸热值较大,数值差异也较大,而夜间放热值小且数值差异小,但维持时间较长(12～15 h),总的来说该地区为一个强热源。     

太阳能在污水处理厂中的运行模式

我国太阳能资源丰富,陆地表面每年接收太阳能辐射总量达3.4×10³ ~ 8.4×10³ MJ /m²。污水处理厂因其占地面积大、高能耗等特点,与太阳能应用具有潜在的共生优势。文章主要通过污水处理厂两大处理内容——污水处理和污泥处置过程中的不同环节介绍了相应的太阳能应用技术,并通过实际案例及相应模拟计算,分析了污水处理厂的整体能耗及经济效益。结果表明,太阳能应用于污水处理厂中可大大降低其能耗和运营成本。     

基于TRNSYS的太阳能谷电蓄能供热采暖系统性能研究

为了研究太阳能谷电蓄能供热采暖系统运行特性,采用TRNSYS软件建立系统各部件模型,分析了太阳能辐照强度、集热面积和空气流量对系统太阳能保证率的影响,对系统进行优化研究。结果表明：太阳能辐射强度对系统太阳能保证率的影响较大,拉萨全年太阳能保证率波动比上海和北京小;太阳能保证率与集热面积呈正相关;空气流量对太阳能保证率影响较小,当空气流量为40 m³/(h∙m²) 时太阳能保证率最大,相比36 m³/(h∙m²)工况提高了0.26%;选择集热面积为650 m²、最佳空气流量为40 m³/(h∙m²) 的优化系统,相比集热面积为716 m²、空气流量为36 m³/(h∙m²) 工况下的年均太阳能保证率降低了1.22%。本研究可为太阳能谷电蓄能系统的后续研究提供参考。     

四川地区地面太阳总辐射时空分布及气象影响因素研究

采用聚类分析法,依据152个气象站多年的月日照百分率变化规律将四川省分区,分别建立气候学计算方程得到四川地面太阳总辐射时空分布。并通过气候统计方法探讨气象因素对辐射分布特征的影响。结果表明:1)利用可反映辐射削弱状况的日照百分率将站点分类,同一区内的站点辐射状况相似,建立的计算方程更为准确,使得四川省各个地区的7个辐射观测站年总辐射的平均相对误差低至3.5%;2)川西北高原(Ⅰ区)总辐射值最大,整体在6000 MJ/m²以上,川西南山地(Ⅱ区)次之,四川高原东缘(Ⅲ区)再次之,盆地(Ⅳ区)最小,在4000 MJ/m²以下。四川总辐射整体呈由北向南、由西向东递减的趋势。3)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区夏季辐射削弱最强,冬季最弱,与相对湿度、降水量、低云量、气溶胶光学厚度(AOD)的夏高冬低分布相关;Ⅳ区恰好相反,主要与低云量夏季占全年的16%,冬季占35%有关。4)由偏相关分析中的定量结果知,Ⅱ、Ⅳ区低云量均为削弱辐射的主导因素,Ⅲ区为相对湿度,Ⅰ区则相对湿度、降水、AOD三者均与辐射的削弱密切相关。     

复杂山区气象站潜在太阳能资源参量估算方法及应用

微观尺度光伏电站选址时,需评价太阳能资源,通常采用经验公式和日照时数来推算太阳总辐射情况,而山区地形复杂,地形遮蔽是影响气象站日照时数的重要因素。基于空间分辨率较高的DEM数据,提出一种借助GIS软件3D分析工具集的快速计算遮蔽角方法,并以鄂西山区巴东、鹤峰、神农架三地为例,在得到各气象站的地形遮蔽角后,通过模型计算了地形遮挡导致的理论日照遮蔽率和考虑天气条件的实际日照遮蔽率,从而订正了复杂地形下气象站的日照时数和太阳总辐射。结果表明,实际天气条件下,地形遮蔽订正后巴东、鹤峰、神农架年总辐射分别增加了145.2、92.2、415.0 MJ/m²,可见所提方法提高了山区太阳能资源评价的准确率,可为光伏扶贫决策服务提供参考依据。     

中国帕米尔高原太阳辐射演变规律

该文基于2016年7月—2021年7月中国帕米尔高原陆-气相互作用观测站的观测资料，挑选总辐射、散射辐射、直接辐射等指标，研究该地区太阳总辐射和散射辐射收支的变化规律及其影响因素。结果表明：中国帕米尔高原太阳总辐射、散射辐射、水平直接辐射年曝辐量分别为6474.41、2219.95、3497.35 MJ/m²。其中，总辐射、散射辐射、水平直接辐射年的最高辐照度为1171.18、676.23、1003.52 W/m²，分别在2017年7月23日、5月31日和4月3日出现。总辐射、散射辐射、水平直接辐射平均辐照度的峰值分别为690.85、218.66、417.02 W/m²，均在12:00前后出现。中国帕米尔高原地表反照率均值在0.24～0.49之间，年均值为0.30。降水和沙尘天气对地表辐射收支产生影响，其中降水天气使总辐射平均辐照度日峰值比晴天时减小约18%，散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍，扬沙或浮尘天气发生时总辐射辐照度日峰值与晴天相比变化不大，散射辐射平均辐照度日峰值增加约1.8倍。此外，当喀什市周边发生沙尘...     

江西省太阳能资源评估研究

根据南昌和赣州市1961～2008年各月总辐射和日照百分率观测数据,利用气候学方法,计算出日照百分率和太阳总辐射的关系系数,推算出江西省各地月、季和年太阳总辐射;江西省全省年太阳总辐射量为3700～4600MJ/m2,从时间分布上看江西省年内太阳总辐射在7、8月达到最大值,1、2月为最小值,从空间分布上来看,太阳总辐射的分布存在两个高值区,一是赣北北部,二是赣东南,低值区在赣西井冈山山区;利用各月的日照时数大于6h天数的最大值与最小值的比值计算江西省太阳能资源的稳定度,从年平均状况来看,江西省大部分地区属于较稳定地区,从季节平均上看,春季、冬季江西大部分属于较稳定区,出现部分不稳定区域;夏季、秋季江西大部分地区属于很稳定区域,而夏、秋季为江西太阳能资源最为丰富的两个季节,有利于江西省太阳能资源的开发。     

基于SVM方法的太阳总辐射值的估算

采用支持向量机（SVM）方法对太阳总辐射值进行了估算,并与传统的线性方法进行了对比分析。对于日太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差为2.27（MJ·m-2）/d,平均百分比误差为22%;而对于月太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差约为21（MJ·m-2）/month,平均百分比误差低于5%。SVM方法提供了一种高精度估算太阳总辐射的新途径。     

复杂地形区晴空太阳辐射模型构建与应用

以昆仑山提孜那甫河流域为研究区,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)提供的大气数据基于Iqbal Model C模型估算晴空大气透射率空间分布,并引入地形开阔度(SVF)和遥感地表反照率数据分别用于估算散射辐射地形阻挡以及反射辐射反照率系数空间分布,最后结合Kumar模型的直接辐射地形阻挡模拟过程,实现对Kumar模型的改进,改进后模型综合考虑了大气以及地形对太阳辐射的影响。利用改进后模型对研究区地表太阳辐射时空分布进行模拟和分析,基于地面气象站点观测数据对模拟结果进行验证。结果表明：模型估算值与站点观测值存在很好的一致性,相关系数R²为0.96,平均绝对误差(MAE)为1.47 MJ/m²,平均绝对相对误差(MARE)为12.26%。春季、夏季以及秋季模型的模拟精度较高,冬季模型的模拟精度较低,可能的原因为冬季MODIS大气数据有所低估。     

基于线性方法的内蒙古地区太阳总辐射月均值估算

探讨了内蒙古地区太阳总辐射月均值与日照百分率的关系,基于5个气象站1996—1998年连续3 a的月日照时数（n）和太阳总辐射值（R_s）。计算得到Angstrom方程的系数a和b,与和清华等拟合得到的中国西部太阳总辐射公式中的a=0.185,b=0.595,比较一致。同时,R_s和n之间的直接线性关系,R与月平均温度（T）之间的直接线性关系也能用来估算太阳总辐射月均值,总均方根误差约为80 MJ·m^-2/month,总百分比误差约为18%。     

浅析太阳能灶在宁夏地区的发展

一引言 宁夏太阳能资源丰富,大部分属于太阳辐射一类区.据资料统计,宁夏每年太阳能辐射量为5781MJ/m2,其空间分布特征是北部多于南部,南北相差约1000 MJ/m2,灵武、同心最大,达6100 MJ/m2以上.宁夏的太阳能辐射量以直接辐射为主,散射辐射少,对宁夏太阳灶的开发利用十分有利.     

适用于西藏的太阳能空气集热器的研发

太阳能建筑供暖技术的研发在太阳能资源丰富的西藏自治区(下文简称为“西藏”)等地区具有潜在的实际应用价值。研发设计了一种太阳能空气集热器,并制造了该太阳能空气集热器样机;然后在拉萨市自然太阳光条件下(测试当日的太阳辐照度在161.8～1588.0 W/m²之间,均值为1316.3 W/m²),太阳能空气集热器采用跟踪太阳模式时对其集热性能进行了测试。测试结果表明：该太阳能空气集热器的进风口空气温度(即环境温度)均值为22.45℃,经过太阳能空气集热器被太阳辐射加热后,可产出温度在51～85℃之间、风量为150 m³/h的热空气,出风口空气温度均值达到68℃,最高值接近拉萨市水的沸点(86℃),表明该设备的集热效率高。研发设计的太阳能空气集热器在集热性能上具备实际应用价值。     

热带岛礁太阳能资源的应用潜力分析

从太阳高度角、总辐射、平均气温、降水量4个方面对对南海南北中海口、三亚、南沙3个主要区块岛礁太阳能资源分布特征进行综合评价,结果表明,南沙、三亚和海口年均太阳辐射量分别为5734、6140和5177 MJ/m~2,太阳辐射强度大,平均气温高,分布均匀稳定,降水量虽多,却处于日辐射量大的夏、秋两季,具有充足的太阳能辐射可以利用。