245-济南太阳能热利用率分析.pdfVIP

济南太阳能热利用率分析 梁若冰 方亮 郭敏 谢晓娜 刁乃仁 ( 山东建筑大学热能工程学院，山东 济南 250000) 摘要：收集整理了济南太阳能辐射数据，分析计算得到了包括采暖季每日太阳能逐时辐 射强度，日辐射量及阶段辐射量等系列参数，计算得到了的太阳能逐时辐射可利用率及保证 率，为太阳能建筑热利用提供了基础数据。 关键词：太阳能、数据分析、利用率、保证率 0 引言 在能源危机日益严重的今天，太阳能作为一种环保、绿色可持续的清洁能源，得到了越 来越多的重视。我国“十五”期间提出且实施了“光明工程”，鼓励太阳能利用。济南作为 省会城市，其日照时数在全省处于中上水平，可利用的太阳能量是相当客观的。 想利用太阳能，就不能忽视其存在的问题。首先，它是一种不稳定的、不连续的能源， 受到多种因素影响，如阴雨等气象因素，受到白天黑夜交替的制约；其次，它的成本相对常 规能源来说偏高，经济性不强；再者，目前政策引导力度还是跟不上人们的日益需求的，在 2006 年1 月1 日，我国《可再生能源法》就正式生效，给予太阳能利用支持，但是实际操 作性差。这些都影响了太阳能的应用。 在这里，针对第一个问题，以济南为例，就供热问题研究其太阳能热利用率，保证率。 争取具体这种不稳定，为更好地利用太阳能这种清洁能源做铺垫。 1 数据统计分析 收集数据并进行分析，研究济南的太阳能资源到底有多少。 1.1 数据统计 获取济南98 年-03 年的气象信息，进行整理分析。得到6 年来每一年的太阳辐射强度 逐时值，以此为基础，得到了六年辐射强度逐时均值、采暖季日均辐射强量、阶段辐射强量 等数据（阶段划分如下：因为主要研究时段为采暖季，而济南的采暖季为11 月12 日至次年 3 月22 日，共132 天，故人为的将采暖季分为五个阶段，为11 月12 日-12 月8 日、12 月9 日-1 月23 日、1 月4 日-1 月29 日、1 月30 日-2 月25 日、2 月26 日-3 月22 日）。 1.2 数据分析 1.2.1 采暖季典型日平均逐时辐射强度 图1 为冬至日平均逐时辐射强度。理论上来说，辐射强度峰值应出现于12 时，在此之 前逐渐升高，之后逐渐降低。由收集到的数据处理后发现：辐射最大值确实出现在12 时， 然而13 时的辐射强度却突然降低，低于14 时的。查询原数据发现，03 年平均辐射强度大 但是13 时的辐射强度却极小，拉低了均值。就这六年来讲，其每一年冬至日的辐射强度都 有不小的偏差，最大值与最小值相差达到595 ％。 1.2.2 五个典型日逐时辐射强度 图2 是五个典型日逐时辐射强度图。理论上来讲，距离冬至日越近，其逐时辐射强度相 作者信息:郭敏, 博士研究生，山东建筑大学，济南市临港开发区凤鸣路1000 号； 邮编:250101；邮箱: guomin@sdjzu.edu.cn,电话 对来说就越弱，相反，辐射强度就越强。而从图表反馈来看，每一天的辐射强度基本在12 时左右达到峰值，但是，五个典型日之间的数量是无序的，有时会出现距冬至日远的特征日 辐射强度低于离冬至日稍近的特征日的辐射强度的情况。这很好的反映了太阳辐射的不稳定 性。 图1 冬至日平均逐时辐射强度 图2 五个典型日逐时辐射强度 1.2.3 采暖季日均辐射量 图3 为采暖季日均辐射量。图上所示，点散布很开，说明太阳辐射强度是很不稳定的， 其变化率大，一日平均辐射量最小为3.52MJ，最大可达17.41MJ，相差了近395 ％。总体上 来说是遵循规律的，其趋势是先下降然后再上升的。 1.2.4 阶段的日均辐射量 图4 为五个阶段的日均辐射量。将每一阶段收集到的不同年份的、每一天的辐射量取平 均，得到了每一个阶段的日均辐射量。最小的为6.61MJ/天，最大的为12.86MJ/天。如图所 示，第四、五阶段辐射强度明显上升，但是第二阶段往后热的经济效益越来越低，因为最冷 月在第二阶段。总的来说，五个阶段的收益+使用价值差别不大。 图3 采暖季日均辐射量 图4 五