武漢市可再生能源資源可利用潛力.doc

武漢市可再生能源資源可利用潛力童明德1 地下水資源量1.1 地下水資源量評價參數(shù)地下水資源量評價主要采用地下水資源量、地下水可開采量和地下水開采資源模數(shù)三個參數(shù)。（1）地下水資源量地下水資源量是指有長期補給保證的地下水補給量的總量。本區(qū)地下水資源量主要由大氣降水入滲補給量、長江、漢江的滲入補給量、相鄰含水巖組地下水的越流補給量和側(cè)向徑流補給量四種組成。（2）地下水可開采量地下水可開采量是指在經(jīng)濟合理的條件下，不發(fā)生因開采而造成地下水位持續(xù)下降，水質(zhì)惡化、地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題，不對生態(tài)環(huán)境造成不利影響的，有保證的可開采地下水量。（3）地下水開采資源模數(shù)地下水開采資源模數(shù)在不使開采條件惡化、不致引起嚴(yán)重環(huán)境地質(zhì)問題的條件下，單位時間允許從單位面積含水層中抽出的最大水量，數(shù)值上等于地下水可開采量除以開采區(qū)面積。1.2 地下水水資源量武漢市地下水資源量46234104m3a，各區(qū)資源量詳見表1-1。表1-1 武漢市區(qū)地下水資源量分布表行政區(qū)含水巖組面積(km2)地質(zhì)時代位置地下水資源量104m3/a武昌城區(qū)209.31Q4徐家棚地區(qū)1290武鋼胡家墩2587白沙洲地區(qū)875CT白沙洲至武漢工程大學(xué)、中醫(yī)學(xué)院蘇家墩278漢口城區(qū)101.03Q4漢口城區(qū)2981漢陽城區(qū)37.28Q4黃金口地區(qū)560鸚鵡洲地區(qū)638CT鸚鵡洲、太子湖78東西湖區(qū)468.48Q4慈惠墩走馬嶺辛安渡3997Q3東流港三店農(nóng)場367N東流港水崗259蔡甸區(qū)（含漢南區(qū)）764.6Q4蔡甸柏林1600Q4成功漢南9994CT新農(nóng)軍山2059江夏區(qū)715.4Q4大新口2357CT紙坊4480黃陂區(qū)1389.93Q4城關(guān)五通口1776N灄口武湖農(nóng)場326CP灄口劉店280Ptq黃古石牛頭山330Pt蔡店城關(guān)1846新洲區(qū)687.33Q4濱江區(qū)4311Q4舉水、倒水、沙河流域2965合計4373.3646234注：碎屑巖類裂隙含水巖組富水性差，不參與計算；以主城區(qū)地域為主計算。1.3 地下水可開采量武漢市地下水可開采量44179104m3/a，各區(qū)分布見表1-2。表1-2 武漢市地下水可開采量、可開采模數(shù)一覽表行政區(qū)位 置地下水可開采量（104m3/a）地下水開采資源模數(shù)（104m3/km2.a）武昌城區(qū)徐家棚地區(qū)114620.75武鋼胡家墩250528.64白沙洲地區(qū)37817.34白沙洲至武漢工程大學(xué)、中醫(yī)學(xué)院蘇家墩一帶2787.38漢口城區(qū)漢口城區(qū)298129.51漢陽城區(qū)黃金口地區(qū)55858.25鸚鵡洲地區(qū)23736.02鸚鵡洲、太子湖787.38東西湖慈惠墩走馬嶺辛安渡一帶369212.26東流港三店農(nóng)場一帶3673.01東流港水崗一帶2595.69蔡甸區(qū)（含漢南區(qū)）蔡甸柏林160037.38成功漢南987322.30新農(nóng)軍山20597.38江夏區(qū)大新口222320.51紙坊44807.38黃陂區(qū)城關(guān)五通口164211.79灄口武湖農(nóng)場3262.26灄口劉店2807.38黃古石牛頭山33036.13蔡店城關(guān)18461.68新洲區(qū)濱江區(qū)423718.37舉水、倒水、沙河流域28046.14合計441791.4 地下水開采資源模數(shù)根據(jù)武漢市地下水資源計算成果，按本區(qū)地下水資源開采模數(shù)大小劃分為五個區(qū)，即開采資源模數(shù)40104m3km2.a (A)，開采資源模數(shù)30-40104m3km2.a (B)，開采資源模數(shù)2030104m3km2.a(C)，開采資源模數(shù)10-20104m3km2.a (D)，開采資源模數(shù)10104m3km2.a (E)。亞區(qū)則根據(jù)同一區(qū)內(nèi)地下水開采資源模數(shù)的大小，并結(jié)合不同地質(zhì)類型來劃分。將本區(qū)地下水開采資源模數(shù)10104m3km2.a (E)區(qū)內(nèi)又劃分為五個亞區(qū)，即E1，E2，E3，E4，E5。分區(qū)情況見表1-3。表1-3 武漢市區(qū)地下水開采資源模數(shù)分區(qū)表區(qū)亞區(qū)開采資源模數(shù)104m3km2.a地貌單元含水巖組代號分布位置A40河谷平原Q4主要分布在長江、漢江一級階地前緣、心灘，東西湖新溝鎮(zhèn)至市政府沿江一級階地前緣、漢陽水源地黃金口地段，徐家棚及武鋼水源地一級階地前緣。B30-40Q4主要分布在白沙洲水源地前緣，漢口中心城區(qū)一級階地中部。C20-30Q4主要分布在漢陽水源地鸚鵡洲地段，徐家棚、武鋼水源地中心地段及漢口水源地后湖地段及東西湖區(qū)吳家山以南地段。D10-20Q4主要分布于東西湖走馬嶺地區(qū),漢口、武鋼水源地一級階地后緣。EE110河谷平原Q4長江、漢江一級階地東西湖區(qū)中心地段E2河谷平原Q3長江、漢江二級階地東西湖區(qū)徑河農(nóng)場、金口、東西湖養(yǎng)殖場等。E3河谷平原N分布于東西湖區(qū)柏泉農(nóng)場。E4丘陵C2-T1主要分布在鸚鵡洲、太子湖-白沙洲、武漢工程大學(xué)、中醫(yī)學(xué)院-蘇家墩一帶呈多條狹窄條帶隱伏碳酸鹽巖分布區(qū)E5河谷平原Q3-Q4東西湖區(qū)辛安渡農(nóng)場及東山農(nóng)場。1.5 地下水開發(fā)利用分區(qū)武漢市地下水開采可分為2個地下水禁采區(qū)，面積25.85 km2；8個地下水限采區(qū)，面積1244.24 km2；15個地下水開采區(qū)，面積3103.27 km2，如表1-4所示。表1-4 武漢市區(qū)地下水開采分區(qū)表開采分區(qū)行政區(qū)名稱編號面積(km2)開采層位地下水可開采量（104m3/a）地下水限制開采量（104m3/a）限采原因地下水禁采區(qū)武昌陸家街毛坦港115.34T禁采巖溶地面塌陷漢陽區(qū)中南軋鋼廠210.51CT禁采巖溶地面塌陷地下水限采區(qū)東西湖區(qū)東流港三店農(nóng)場1122Q3367122地下水位降落漏斗；液體礦產(chǎn)東流港水崗245.48N25986液體礦產(chǎn)武昌白沙洲武漢工程大學(xué)、中醫(yī)學(xué)院蘇家墩337.66CT27893開采潛力小漢陽區(qū)鸚鵡洲、太子湖南湖410.60CT7826開采潛力小蔡甸區(qū)新農(nóng)軍山5279CT2059686開采潛力小江夏區(qū)紙坊6607CT44801493開采潛力小黃陂區(qū)灄口武湖農(nóng)場7104.50N326109地下水位降落漏斗；開采潛力小灄口劉店838CP28093地下水位降落漏斗；開采潛力小地下水開采區(qū)武昌武鋼胡家墩187.48Q42505徐家棚247.02Q41146白沙洲321.81Q4378漢口漢口城區(qū)4101.03Q42981漢陽區(qū)鸚鵡洲56.59Q4237黃金口69.58Q4558東西湖區(qū)慈惠墩走馬嶺辛安渡7301Q43692蔡甸區(qū)（含漢南區(qū)）蔡甸柏林842.8Q41600成功漢南9442.8Q49873江夏區(qū)大新口10108.4Q42223黃陂區(qū)城關(guān)五通口11139.3Q41642黃古石牛頭山129.13Ptq330蔡店城關(guān)131099Pt1846新洲區(qū)濱江區(qū)14230.56Q44237舉水、倒水、沙河流域15456.77Q428041.6 地下水熱能可利用程度1.6.1 可利用程度分析方法地下水中賦存的大量熱能，根據(jù)能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式進(jìn)行計算。 （1-1）式中，Q地下水中賦存的熱（冷）量，kJ/a；G地下水流量，kg/a；T地下水進(jìn)出口溫差，。 （1-2）式中，Qc地下水中賦存的可利用冷量，kJ/a；COPc制冷系數(shù)。 （1-3）式中，Qh地下水中賦存的可利用熱量，kJ/a；COPh制熱系數(shù)。1.6.2 地下水熱能利用潛力分析根據(jù)表3-5所列武漢市區(qū)地下水開采分區(qū)表統(tǒng)計數(shù)據(jù)，除掉兩個禁采區(qū)的可開采水量、可開采區(qū)的地下水可開采總量加上限采區(qū)總量，武漢市城區(qū)每年可開采利用的地下水總量為38760104m3/a，如果全部作為建筑物地源熱泵集中空調(diào)系統(tǒng)冷熱源利用，按一年平均使用180天、一天使用10個小時，每萬米建筑面積需要80m3/h的熱源井流量進(jìn)行預(yù)估，則在完全不回灌的條件下，武漢市每年靠地下水中儲藏的淺層地溫能可供2691.67萬平方米建筑制冷供暖；如果平均回灌率在80%（實際消耗地下水量20%），則可供13458.35萬平方米制冷供暖；如果達(dá)到100%回灌，理論上不存在可采用建筑面積的限制，而是受地下水地源熱泵項目的間距、項目所在地地下水資源條件的影響為主。上述估算，是對可利用總量的預(yù)估，實際開發(fā)利用過程中，考慮到道路、建筑物分布、沿江地帶的限制等，可應(yīng)用規(guī)模可能會有適當(dāng)減少。1.7 地下水地源熱泵開發(fā)利用原則針對地下水地源熱泵技術(shù)在利用地下水時需取水和回灌，在此過程中可能引發(fā)諸如水質(zhì)下降、地下水污染、地面沉降或塌陷的環(huán)境地質(zhì)問題以及熱源井的熱干擾問題，依據(jù)“在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護”的方針，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，嚴(yán)格審批，適度發(fā)展”的開發(fā)利用原則，減少地源熱泵技術(shù)應(yīng)用對地質(zhì)環(huán)境的影響。2 地表水資源量武漢市位于長江、漢江交匯處，區(qū)內(nèi)江河縱橫，湖泊密布，地表水資源豐富。全市共有大小湖泊166個，合計面積780平方公里左右，湖泊中地表水資源19.5億立方米.。從武漢市過境的水資源則更加豐富，年平均水資源總量可達(dá)7122億立方米，是武漢市本地區(qū)湖泊水資源總量的365倍，其中從長江、漢江過境的水資源總量年平均7047億立方米，從府河過境的水資源總量年平均36.36億立方米。水資源在年際和季節(jié)上分布也是很不均勻，以從長江過境的水資源為例，豐水年過境的水資源總量可達(dá)9045億立方米，枯水年只有5659億立方米，夏、秋季占70%，冬、春季只占30%。2.1 可利用程度分析方法地表水中賦存的大量熱能，根據(jù)能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式進(jìn)行計算。 （2-1）式中，Q地表水中賦存的熱（冷）量，kJ/a；G地表水流量，kg/a；T地表水進(jìn)出口溫差，。 （2-2）式中，Qc地表水中賦存的可利用冷量，kJ/a；COPc制冷系數(shù)。 （2-3）式中，Qh地表水中賦存的可利用熱量，kJ/a；COPh制熱系數(shù)。2.2 地表水熱能利用潛力分析武漢市年平均地表水資源19.5億立方米，從武漢市過境的水資源比較豐富，年平均水資源總量可達(dá)7122億立方米，兩項共計7141.5億立方米。境內(nèi)地表水冬季可利用溫差2，夏季可利用溫差為4，過境地表水冬季可利用溫差2，夏季可利用溫差為5，地表水熱能可利用潛力如表4-4所示。表2-1 武漢市地表水熱能可利用潛力名 稱水流量/億立方米可利用冷量/千焦/年可利用熱量/千焦/年標(biāo)準(zhǔn)煤/萬噸/年境內(nèi)地表水19.53.27E+131.63E+13111.2/55.6過境地表水712214.9E+155.96E+1550701.8/20280.72.3 地表水地源熱泵開發(fā)利用原則為充分發(fā)揮地表水地源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢，可采取“因地制宜，合理布局，綜合利用，穩(wěn)步推進(jìn)”的開發(fā)利用原則，以減少地表水地源熱泵技術(shù)應(yīng)用對防洪和水體生態(tài)環(huán)境的影響。3 淺層地能資源量3.1 巖土體應(yīng)用適宜性如前所述，武漢地區(qū)大部分地層顆粒較細(xì)，土石類別主要為松土普通土硬土，土石等級為IIIIII級，地埋管鉆井施工難度小，成本低。武漢市陸地面積很大，一般來講，大部分地區(qū)都可以考慮采用巖土體作為地埋管地源熱泵系統(tǒng)冷熱源，對于II、III級階地，如水果湖地區(qū)，地下水資源相對不太豐富，地表水資源又不太適合作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源，采用巖土體源作為地埋管地源熱泵系統(tǒng)的冷熱源將是較適宜的選擇。但是在巖溶地面塌陷潛在危險區(qū)特別是砂層埋藏較淺的地區(qū)不宜采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)；在淤泥層深厚區(qū)，由于鉆孔深度較大，在基巖裸露區(qū)或礫卵石深厚區(qū)，由于鉆孔難度大，都會增加地埋管熱泵系統(tǒng)的成本，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。由于基巖的熱傳導(dǎo)性能最好，而地源熱泵系統(tǒng)的成孔工藝有別于傳統(tǒng)的工程勘察成孔工藝，若能研發(fā)專門用于地源熱泵系統(tǒng)的成孔設(shè)備，大大降低成孔成本，從而可以大大降低地源熱泵系統(tǒng)的初投入。3.2 巖土體地能資源量3.2.1可利用程度分析法對于如何評價淺層巖土體地能資源量，由于地埋管地源熱泵最主要的是利用地層進(jìn)行熱量的儲存和釋放，也就是作為一個調(diào)節(jié)作用，所以首先要評價地下一定深度范圍里地能的儲存量，同時要評價區(qū)域的地能的可開采量。采用合理的開采利用方案，經(jīng)過非取熱期地溫能夠恢復(fù)，包括自然的補給熱量的恢復(fù)和制冷期的存熱，能夠達(dá)到多年熱均衡的淺層地能的在取熱期可開采的熱量，區(qū)域評價是為宏觀管理服務(wù)，要算一個平均量。淺層地能資源的評價宜選擇采用熱儲法進(jìn)行淺層地能資源評價。對于不同的巖土類型，熱儲法計算地能儲存量具有不同的表達(dá)式。（1）無含水層巖土體 （3-1）式中，Qs巖土體地能儲存量，kJ；s巖土體密度，kg/m3；cs巖土體比熱，kJkgM計算面積，m2；d計算厚度，m；T利用溫差，。（2）含水層巖土體熱儲法在包氣帶和含水層中，計算公式如下： （3-2） （3-3）式中，Qs巖土體地能儲存量，kJ；s巖土體密度，kg/m3；cs巖土體比熱，kJkg；巖土體的孔隙率（或裂隙率）；M計算面積，m2；d計算厚度，m；T利用溫差，。 （3-4）式中，Qw巖土體地能儲存量，kJ；w水體密度，kg/m3；cw水體比熱，kJkg；d水體厚度，包括需要計算含水層和相對隔水層，m。3.2.2 巖土體地能利用潛力分析武漢市土地面積8467.1平方公里，其中水域面積為2143.6平方公里，水域占土地總面積的1/4。地形上是北高南低，屬殘丘性河湖沖積平原，北部為山地丘陵，其余均屬沃野千里的江漢平原，地勢平坦。其中，平坦平原、壟崗平原、丘陵、低山所占比例分別為39.25、42.56、12.32、5.85。根據(jù)熱儲法計算可得：可利用面積按（8467.12143.6）（112.325.85）=5174.5平方公里（去除低山、丘陵），地下200m以內(nèi)深度，由于地下巖石量較多，比熱取1400J/kg，武漢市地下常年平均溫度為17.5，可利用溫差2；淺層地能容量為5.5710 15kJ，其熱量可折合18973萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于武漢市每年每平方公里有2.24萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的淺層地溫遠(yuǎn)景資源量。依據(jù)武漢市水文地質(zhì)條件，地埋管埋設(shè)所需地表面積約為建筑空調(diào)面積的1/31/5，可利用潛力較大。3.3 地埋管地源熱泵開發(fā)利用原則地埋管地源熱泵技術(shù)總體來說適用性較強，但不同地域不同地質(zhì)條件下的應(yīng)用具備不同的特點，有其自身的技術(shù)原則。為避免地埋管地源熱泵運行過程中地埋管換熱器出力不足，應(yīng)執(zhí)行“因地制宜，合理配置，兼顧平衡，積極發(fā)展”的開發(fā)利用原則，消除地埋管地源熱泵技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的熱失衡問題。4 污水資源量4.1 水文地質(zhì)勘察污水源熱泵系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容： 原生污水、污水處理廠水量，年水量變化； 水溫、水質(zhì)； 周圍建筑規(guī)劃。4.2 污水資源量截至2009年，武漢市主城區(qū)已建成并投入運行的有13個集中污水處理廠，總設(shè)計處理污水能力達(dá)到188.5萬噸/日，另設(shè)置17處小型生活污水處理設(shè)施，設(shè)計處理能力2.21萬噸/日。武漢市共有180家工業(yè)企業(yè)建有廢水處理設(shè)施，總處理能力達(dá)到263.5萬噸/日。其中，日處理能力1000噸/日以上的有53家，處理能力共260.3萬噸/日，占98.8%，日處理能力2000噸/日以上的有25家，處理能力共256.8萬噸/日，占97.4%，武漢鋼鐵集團公司廢水處理能力達(dá)到232.4萬噸/日，占全市工業(yè)廢水處理能力的88.2%。遠(yuǎn)城區(qū)污水處理廠設(shè)計污水處理量能力30.5萬噸/日。主城區(qū)遠(yuǎn)期2020年規(guī)劃污水處理處理能力為285噸/日。4.3 污水熱能可利用程度4.3.1 可利用程度分析方法污水中賦存的大量熱能，根據(jù)能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式進(jìn)行計算。 （4-1）式中，Q污水中賦存的熱（冷）量，kJ/a；G污水流量，kg/a；T污水進(jìn)出口溫差，。 （4-2）式中，Qc污水中賦存的可利用冷量，kJ/a；COPc制冷系數(shù)。 （4-3）式中，Qh污水中賦存的可利用熱量，kJ/a；COPh制熱系數(shù)。4.3.2 污水熱能利用潛力分析武漢市主城區(qū)設(shè)計污水處理能力188.5萬噸/日，按照溫度升高或降低5計算，若全部應(yīng)用污水源熱泵可提供冷熱量187MJ，這部分冷熱量可供3650萬平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤40.7萬噸左右，同時每年可減少CO2排放量116.3萬噸。如果加上小型污水處理量，則可提供冷熱量189.3MJ，這部分冷熱量可供3720萬平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤41.1萬噸左右，同時每年可減少CO2排放量117.7萬噸。工業(yè)廢水出水溫度一般較高，可用于冬季供暖，將全市每日263.5萬噸的工業(yè)廢熱用于供暖，則可提供冷熱量261.5MJ，這部分冷熱量可供5100萬平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤17.1萬噸左右，同時每年可減少CO2排放量48.7萬噸。遠(yuǎn)期規(guī)劃的主城區(qū)污水處理量可提供冷熱量282.8MJ，這部分冷熱量可供5600萬平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤61.5萬噸左右，同時每年可減少CO2排放量175.8萬噸。4.4 污水源熱泵開發(fā)利用原則針對污水源熱泵技術(shù)在利用污水時需根據(jù)污水集中收集和處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)推行“因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合配置，協(xié)調(diào)發(fā)展”的開發(fā)利用原則，以充分發(fā)揮污水源熱泵技術(shù)節(jié)能和、環(huán)保和資源再利用優(yōu)勢。5 太陽能資源量5.1 太陽能資源分布特點5.1.1 影響太陽輻射強度的因素 太陽高度角：太陽高度角越大，穿越大氣的路徑就越短，大氣對太陽輻射的削弱作用越小，則到達(dá)地面的太陽輻射越強。例如，中午的太陽輻射強度比早晚的強。 緯度高低:太陽直射緯度的變化，以南北回歸線為界，回歸線以內(nèi)的部分，為地球上天文輻射最強的地帶，在回歸線以外，緯度越高，太陽輻射量越低。 海拔高度：海拔越高空氣越稀薄，大氣對太陽輻射的削弱作用越小，則到達(dá)地面的太陽輻射越強。例如，青藏高原是我國太陽輻射最強的地區(qū)。 天氣狀況：晴天云少，對太陽輻射的削弱作用小，到達(dá)地面的太陽輻射強。 大氣透明度：大氣透明度高則對太陽輻射的削弱作用小，透明度高,便于陽光穿過。使到達(dá)地面的太陽輻射強，大氣透明度的主要影響因素是空氣質(zhì)量。 太陽活動的強度：太陽活動周期為11年，活動強烈時，輻射量大，活動減弱時，輻射量小，但影響不大。5.1.2 武漢市太陽能分布特征武漢市太陽能資源受地形和氣候影響有以下兩個顯著特點，其分布圖如圖5-1、圖5-2所示。 太陽能資源較豐富。武漢市年日照總時數(shù)為18102100小時，年太陽總輻射在435444731兆焦耳/平方米之間，太陽能資源相對豐富。目前開發(fā)利用太陽能最先進(jìn)的國家包括德國、英國，德國2007年太陽能電廠裝機達(dá)到30萬千瓦，但從太陽年總輻射來看，德國漢堡為3979兆焦耳/平方米，英國倫敦4226為兆焦耳/平方米，與武漢市水平相當(dāng)。 太陽能資源季節(jié)上集中：武漢市太陽總輻射主要集中在7、8月份，為9301100兆焦耳/平方米，占全年總輻射和日照時數(shù)25%左右。在7、8月的武漢市全年用電的高峰，也是太陽能利用的最佳季節(jié)，可通過使用季節(jié)性太陽能空調(diào)技術(shù)合理適用太陽能資源。圖5-1 湖北省太陽能資源區(qū)劃圖上圖注釋：一級可利用區(qū)：日照時數(shù)在1900小時2100小時之間，年晴天日數(shù)在155天180天之間。二級可利用區(qū)：日照時數(shù)在14001900小時之間，年晴天日數(shù)在130天155天之間。光能貧乏區(qū)：年太陽總輻射低，日照少，除8月晴天較多外，其它月份很少，如恩施全年晴天日數(shù)不足90天。圖5-2 湖北省年太陽總輻射分布圖5.2 太陽能資源資源評估方法太陽能資源的數(shù)量一般以到達(dá)地面的太陽總輻射量來表示。太陽總輻射量與天文因子、物理因子、氣象因子等關(guān)系密切，在實際工作中通常利用半經(jīng)驗、半理論的方法，建立各月太陽總輻射量與相關(guān)因子之間的經(jīng)驗公式，計算各月太陽總輻射量，從而得到每年太陽能資源的數(shù)量。太陽赤緯、日地相對距離、可照時數(shù)、時差、真太陽時、月日照百分率的計算、日天文總輻射量的計算、月太陽總輻射量計算等參數(shù)的具體計算方法和計算公式具體見太陽能資源評估方法（QX/T89-2008）。5.3 武漢太陽能資源的評估為了更充分地開發(fā)和利用武漢市太陽能資源，根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行太陽能資源進(jìn)行的評估是十分必要的。5.3.1 相關(guān)氣象數(shù)據(jù)根據(jù)太陽能資源評估方法的計算辦法，下面列出了從相關(guān)數(shù)據(jù)庫摘錄的武漢市太陽能資源評估相關(guān)數(shù)據(jù)，從1961年1月到2009年12月，共49年的日值數(shù)據(jù)。表5-1 武漢市太陽能資源月均數(shù)據(jù) 參數(shù)月份月日照輻射量月日照散射輻射量水平面直接輻射日照時數(shù)日照率大于6小時天數(shù)單位MJ/m2MJ/ m2MJ/ m2h%d一月218.89130.8687.80113.635.512二月234.37144.073289.2956106.334.011三月311.73195.10122.30124.733.711四月388.27235.93151.02151.439.214五月466.43271.37194.98182.443.216六月499.36279.68166.42186.144.216七月525.85270.25251.692238.055.321八月496.02284.35209.79242.259.222九月403.25228.88174.15180.949.017十月311.03175.53134.84161.245.816十一月243.03130.22112.57142.244.815十二月200.6112.7287.55130.941.514全年之和4298.92458.981782.411959.943.81885.3.2 豐富程度評估以太陽總輻射的年總量為指標(biāo)，進(jìn)行太陽能資源豐富程度評估。太陽能資源評估方法（QX/T89-2008）中具體的資源豐富程度等級見表5-2。表5-2 太陽能資源豐富程度等級指標(biāo)資源豐富程度6264 MJ/(m2a)資源豐富50406264 MJ/(m2a)資源較豐富41765040 MJ/(m2a)資源貧乏4176 MJ/(m2a)資源較貧乏武漢市1961-2009年間的太陽總輻射和日照時數(shù)變化曲線分別見圖5-3、圖5-4和圖5-5。圖5-3 武漢市1961-2009年太陽總輻射變化曲線圖5-4 武漢市月均太陽總輻射圖5-5 武漢市19612009年日照時數(shù)變化曲線武漢市多年平均太陽能總輻射為4298.9 MJ/(m2a)，多年平均日照時數(shù)1959.9小時，多年平均日照百分率為43.8%。根據(jù)太陽能資源評估方法（QX/T89-2008）判斷，屬于資源貧乏區(qū)。雖然從全國來看，相比我國西北地區(qū)，武漢市為太陽能資源貧乏區(qū)。但從世界范圍來看，武漢市太陽能資源與太陽能資源利用比較多的德國漢堡相比，太陽能資源相當(dāng)。另外，從1961-2009年的太陽總輻射和日照時數(shù)變化曲線可見，隨著武漢市規(guī)模擴大，市區(qū)汽車保有量增加，大氣透明度逐年下降，太陽能資源效能緩慢下降。5.3.3 利用價值評估用各月日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)為指標(biāo)，反映一天中太陽能資源的利用價值。一天中日照時數(shù)如小于6小時，其太陽能一般沒有利用價值。武漢市1961-2009年間日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)變化曲線和月平均日照大于6小時天數(shù)柱狀圖分別見圖。由圖5-6和圖5-7可見，武漢市1961-2009年日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)年均值為184天。武漢各月日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)差別較大，7、8月份較高，分別達(dá)到21天和22天，2、3月較低，均為11天。因此武漢市太陽能資源利用價值最大在夏季，冬季的利用價值較差。冬季利用價值不高，主要受自然季節(jié)影響，冬季月太陽總輻射量與日照時數(shù)就小于夏季，比較符合人們夏季用水量較大冬季用水量小的衛(wèi)生習(xí)慣，但對于全年均勻用能如太陽能照明、太陽能光電及集中冬季用能的太陽能采暖較為不利。圖5-6 武漢市1961-2009年日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)變化曲線圖5-7 武漢市月平均日照大于6小時天數(shù)5.3.4 穩(wěn)定程度評估一年中各月日照時數(shù)大于6小時的天數(shù)最大值與最小值的比值，可以反映當(dāng)?shù)靥柲苜Y源全年變幅的大小，比值越小說明太陽能資源全年變化越穩(wěn)定，就越利于太陽能資源的利用。此外，最大值與最小值出現(xiàn)的季節(jié)也反映了太陽能資源的一種特征。太陽能資源評估方法（QX/T89-2008）中太陽能資源穩(wěn)定程度用各月的日照時數(shù)天數(shù)的最大值與最小值的比值表示： （5-1）根據(jù)公式（5-1），由實測資料計算武漢站1961-2009年每年表征太陽能資源穩(wěn)定程度的值，然后再對結(jié)果進(jìn)行平均，得出武漢值的多年平均值。表5-3是太陽能資源穩(wěn)定程度等級。表5-3 太陽能資源穩(wěn)定程度等級太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)穩(wěn)定程度穩(wěn)定較穩(wěn)定不穩(wěn)定根據(jù)歷年武漢市氣象統(tǒng)計資料，武漢市值的多年平均值為3.7，屬于較穩(wěn)定區(qū)域。5.3.5 日最佳利用時段評估利用太陽能日變化的特征作為指標(biāo)，評估太陽能資源日變化規(guī)律。以當(dāng)?shù)卣枙r910時的年平均日照時數(shù)作為上午日照情況的代表，以正太陽時1113時的年平均日照時數(shù)作為中午日照情況的代表，以正太陽時1415時的年平均日照時數(shù)作為下午日照情況的代表。哪一段時期的年平均日照時數(shù)長，