武漢市可再生能源資源可利用潛力

1、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(píng)價(jià)參數(shù) 地下水資源量評(píng)價(jià)主要采用地下水資源量、地下水可開(kāi)采量和地下水開(kāi)采 資源模數(shù)三個(gè)參數(shù)。（1 ）地下水資源量 地下水資源量是指有長(zhǎng)期補(bǔ)給保證的地下水補(bǔ)給量的總量。本區(qū)地下水資 源量主要由大氣降水入滲補(bǔ)給量、長(zhǎng)江、漢江的滲入補(bǔ)給量、相鄰含水巖組地 下水的越流補(bǔ)給量和側(cè)向徑流補(bǔ)給量四種組成。（2 ）地下水可開(kāi)采量 地下水可開(kāi)采量是指在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，不發(fā)生因開(kāi)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(wèn)題，不對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不利影響 的，有保證的可開(kāi)采地下水量。（3 ）地下水開(kāi)采資源模數(shù) 地下水開(kāi)采資源模數(shù)

2、在不使開(kāi)采條件惡化、不致引起嚴(yán)重環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的 條件下，單位時(shí)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(kāi)采量除以開(kāi)采區(qū)面積。1.2 地下水水資源量武漢市地下水資源量46234 x 104m3/a，各區(qū)資源量詳見(jiàn)表1-1行政區(qū)含水巖組面積(km 2)地質(zhì)時(shí)代位置地下水資源量10 4m 3/a武昌城區(qū)209.31Q4徐家棚地區(qū)1290武鋼一胡家墩2587白沙洲地區(qū)875C T白沙洲至武漢工程大學(xué)、中醫(yī)學(xué)院一蘇家墩278漢口城區(qū)101.03Q4漢口城區(qū)2981漢陽(yáng)城區(qū)37.28Q4黃金口地區(qū)560鸚鵡洲地區(qū)638C T鸚鵡洲、太子湖78東西湖區(qū)468.48Q4慈惠墩走馬嶺辛安渡3

3、997Q3東流港一三店農(nóng)場(chǎng)367N東流港一水崗259蔡甸區(qū) (含漢南區(qū))764.6Q4蔡甸一柏林1600Q4成功一漢南9994C T新農(nóng)軍山2059江夏區(qū)715.4Q4大新口2357C T紙坊4480黃陂區(qū)1389.93Q4城關(guān)一五通口1776N灄口 一武湖農(nóng)場(chǎng)326C P灄口一劉店280Ptq黃古石一牛頭山330Pt蔡店一城關(guān)1846新洲區(qū)687.33Q4濱江區(qū)4311Q4舉水、倒水、沙河流域2965合計(jì)4373.3646234注：碎屑巖類裂隙含水巖組富水性差，不參與計(jì)算；以主城區(qū)地域?yàn)橹饔?jì)算。1.3地下水可開(kāi)采量武漢市地下水可開(kāi)采量44179 x 104m3/a，各區(qū)分布見(jiàn)表1-2行政區(qū)位

4、置地下水可開(kāi)采量(10 4m 3/a )地下水開(kāi)采資源模數(shù)(10 4m 3/km 2.a)武昌城區(qū)徐家棚地區(qū)114620.75武鋼一胡家墩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)院一蘇家墩一帶2787.38漢口城區(qū)漢口城區(qū)298129.51漢陽(yáng)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東西湖慈惠墩一走馬嶺一辛安渡一帶369212.26東流港一二店農(nóng)場(chǎng)帶3673.01東流港一水岡帶2595.69蔡甸區(qū) (含漢南區(qū))蔡甸一柏林160037.38成功一漢南987322.30新農(nóng)一軍山20597.38江夏區(qū)大新口222320.5

5、1紙坊44807.38黃陂區(qū)城關(guān)一五通口164211.79灄口 一武湖農(nóng)場(chǎng)3262.26灄口一劉店2807.38黃古石一牛頭山33036.13蔡店一城關(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(jì)441791.4地下水開(kāi)采資源模數(shù)根據(jù)武漢市地下水資源計(jì)算成果，按本區(qū)地下水資源開(kāi)采模數(shù)大小劃分為五個(gè)區(qū)，即開(kāi)采資源模數(shù)40 x 104m3 / km2.a (A),開(kāi)采資源模數(shù)30-40 x 104m3/km2.a (B)，開(kāi)采資源模數(shù) 2030 x 104m3/km2.a(C)，開(kāi)采資源模數(shù) 10-20 x 104m3/km2.a (D)，開(kāi)采資源模數(shù)v

6、10 x 104m3/km2.a (E)亞區(qū)則根據(jù)同一區(qū)內(nèi)地下水開(kāi)采資源模數(shù)的大小，并結(jié)合不同地質(zhì)類型來(lái)劃分。將本區(qū)地下水開(kāi)采資源模數(shù)v 10 x 104m3/km2.a (E)區(qū)內(nèi)又劃分為五個(gè) 亞區(qū)，即Ei, E2, E3, E4, E5。分區(qū)情況見(jiàn)表1-3。表1-3武漢市區(qū)地下水開(kāi)采資源模數(shù)分區(qū)表區(qū)亞區(qū)開(kāi)采資源模數(shù)10 4m3/km 2.a地貌單元含水巖組 代號(hào)分布位置A> 40河谷平原Q4主要分布在長(zhǎng)江、漢江一級(jí)階地前緣、心灘，東西 湖新溝鎮(zhèn)至市政府沿江一級(jí)階地前緣、漢陽(yáng)水源地黃金口地段，徐家棚及武鋼水源地一級(jí)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(jí)

7、階地中部。C20-30Q4主要分布在漢陽(yáng)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(jí)階地后緣。EE1v 10河谷平原Q4長(zhǎng)江、漢江一級(jí)階地東西湖區(qū)中心地段E2河谷平原Q3長(zhǎng)江、漢江二級(jí)階地東西湖區(qū)徑河農(nóng)場(chǎng)、金口、東 西湖養(yǎng)殖場(chǎng)等。E3河谷平原N分布于東西湖區(qū)柏泉農(nóng)場(chǎng)。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(chǎng)及東山農(nóng)場(chǎng)。1.5地下水開(kāi)發(fā)利用分區(qū)武漢市地下水開(kāi)采

8、可分為2個(gè)地下水禁采區(qū)，面積25.85 km2; 8個(gè)地下水限采區(qū)，面積1244.24 km 2; 15個(gè)地下水開(kāi)采區(qū)，面積 3103.27 km 2，如 表1-4所示。開(kāi)采 分區(qū)行政區(qū)名稱編號(hào)面積(km2)開(kāi)采 層位地下水可開(kāi)采 量(10 4m 3/a )地下水限制開(kāi)木量(104 m 3/a )限采原因地下水禁采區(qū)武昌陸家街一毛坦港1115.34T禁采巖溶地面塌陷漢陽(yáng)區(qū)中南軋鋼廠I 210.51C T禁采巖溶地面塌陷地下水 限采區(qū)東西湖區(qū)東流港一三店農(nóng)場(chǎng)n 1122Q3367122地下水位降落漏 斗；液體礦產(chǎn)東流港一水崗n 245.48N25986液體礦產(chǎn)武昌白沙洲一武漢工程大 學(xué)、中醫(yī)學(xué)院

9、一蘇家墩n 337.66C T27893開(kāi)采潛力小漢陽(yáng)區(qū)鸚鵡洲、太子湖一南湖n 410.60C T7826開(kāi)采潛力小蔡甸區(qū)新農(nóng)一軍山n 5279C T2059686開(kāi)采潛力小江夏區(qū)紙坊n 6607C T44801493開(kāi)采潛力小黃陂區(qū)灄口 一武湖農(nóng)場(chǎng)n 7104.50N326109地下水位降落漏 斗；開(kāi)采潛力小灄口一劉店n 838C P28093地下水位降落漏 斗；開(kāi)采潛力小地下水 開(kāi)采區(qū)武昌武鋼一胡家墩山187.48Q42505徐家棚山247.02Q41146白沙洲山321.81Q4378漢口漢口城區(qū)山4101.03Q42981漢陽(yáng)區(qū)鸚鵡洲M 56.59Q4237黃金口H 69.58Q455

10、8東西湖區(qū)慈惠墩一走馬嶺一辛安渡M 7301Q43692蔡甸區(qū)(含漢南 區(qū))蔡甸一柏林M 842.8Q41600成功一漢南M 9442.8Q49873江夏區(qū)大新口M 10108.4Q42223黃陂區(qū)城關(guān)一五通口M 11139.3Q41642黃古石一牛頭山M 129.13Ptq330蔡店一城關(guān)M 131099Pt1846新洲區(qū)濱江區(qū)M 14230.56Q44237舉水、倒水、沙河流域M 15456.77Q428041.6地下水熱能可利用程度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(jì)算Q G Cp T（1-1 ）式中，Q地下水中賦存的熱（冷）量，kJ

11、/a ;G 地下水流量，kg/a ; T地下水進(jìn)出口溫差，°C。Qc Q COPC COPC 1（ 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)。Qh Q COPh . COPh 1（ 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)。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(kāi)采分區(qū)表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，除掉兩個(gè)禁采區(qū)的 可開(kāi)采水量、可開(kāi)采區(qū)的地下水可開(kāi)采總量加上限采區(qū)總量，武漢市城區(qū)每年 可開(kāi)采利用的地下水總量為38760 x 104m3/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

12、使用10個(gè)小時(shí)，每萬(wàn)米建筑面積需要80m 3/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(chǔ)藏的淺層地溫能可供2691.67 萬(wàn)平方米建筑制冷供暖；如果平均回灌率在 80% （實(shí)際消耗地下水量 20% ），則可供13458.35 萬(wàn)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(xiàng)目的間距、項(xiàng)目所在地地下水資源條件的影響為 主。上述估算，是對(duì)可利用總量的預(yù)估，實(shí)際開(kāi)發(fā)利用過(guò)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(huì)有適當(dāng)減少1.7 地下水地源熱泵開(kāi)發(fā)利用原則針對(duì)地下水地源熱泵技術(shù)在利用地下水時(shí)需取

13、水和回灌，在此過(guò)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(wèn)題以及熱源井 的熱干擾問(wèn)題，依據(jù)“在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”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(kāi)發(fā)利用原則，減少地源熱泵技 術(shù)應(yīng)用對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響。2 地表水資源量 武漢市位于長(zhǎng)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(gè)，合計(jì)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(guò)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(zhǎng)江、 漢江過(guò)境

14、的水資源總量年平均 7047 億立方米，從府河過(guò)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(zhǎng)江過(guò)境 的水資源為例，豐水年過(guò)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(jì)算。Q G cp T（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，°C。式中，Qc地表水中賦存的可利用冷量，kJ/a ;COPc制冷系數(shù)。Q

15、h Q COPh . COPh 1(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(guò)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(xiàng)共計(jì)7141.5億立方米。境內(nèi) 地表水冬季可利用溫差2 C,夏季可利用溫差為4 C,過(guò)境地表水冬季可利用溫 差2 C,夏季可利用溫差為5 C,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(wàn)噸/年境內(nèi)地表水19.53.27E+131.63E+13

16、111.2/55.6過(guò)境地表水712214.9E+155.96E+1550701.8/20280.72.3地表水地源熱泵開(kāi)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(shì)，可采取“因地制宜，合理布局， 綜合利用，穩(wěn)步推進(jìn)”的開(kāi)發(fā)利用原則，以減少地表水地源熱泵技術(shù)應(yīng)用對(duì)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一普通土硬土，土石等級(jí)為I II山級(jí)，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(lái)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(duì)于 II 、III 級(jí)階地，如水果湖地區(qū)，地下水資

17、源相對(duì)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(xiǎn)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(huì)增加地埋 管熱泵系統(tǒng)的成本，設(shè)計(jì)時(shí)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(mén)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(duì)于如何評(píng)價(jià)淺層巖土體地能資源量

18、，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(chǔ)存和釋放，也就是作為一個(gè)調(diào)節(jié)作用，所以首先要評(píng)價(jià)地 下一定深度范圍里地能的儲(chǔ)存量，同時(shí)要評(píng)價(jià)區(qū)域的地能的可開(kāi)采量。采用合 理的開(kāi)采利用方案，經(jīng)過(guò)非取熱期地溫能夠恢復(fù)，包括自然的補(bǔ)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(kāi)采的熱量， 區(qū)域評(píng)價(jià)是為宏觀管理服務(wù)，要算一個(gè)平均量。淺層地能資源的評(píng)價(jià)宜選擇采用熱儲(chǔ)法進(jìn)行淺層地能資源評(píng)價(jià)。對(duì)于不同 的巖土類型，熱儲(chǔ)法計(jì)算地能儲(chǔ)存量具有不同的表達(dá)式。（1 ）無(wú)含水層巖土體Qs scsMd T（3-1 ）式中，Qs 巖土體地能儲(chǔ)存量，kJ ;Ps巖土體密度，kg/m 3;Cs巖

19、土體比熱，kJ / kg CM 計(jì)算面積， m 2 ；d 計(jì)算厚度， m ；AT利用溫差，°C。（2）含水層巖土體 熱儲(chǔ)法在包氣帶和含水層中，計(jì)算公式如下：Q R Qs QwQ s scs 1 Md T式中，Qs巖土體地能儲(chǔ)存量，kJ ;ps巖土體密度，kg/m 3;Cs巖土體比熱，kJ / kg C；©巖土體的孔隙率（或裂隙率）；M 計(jì)算面積， m 2 ；d 計(jì)算厚度， m ；AT利用溫差，C。Qw wCw Md T式中，Qw巖土體地能儲(chǔ)存量，kJ ;Pw 水體密度，kg/m 3;Cw水體比熱，kJ / kg C；m。3-2 )3-3 )3-4 )d 水體厚度，包括需要計(jì)

20、算含水層和相對(duì)隔水層，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(shì)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(chǔ)法計(jì)算可得：可利用面積按（8467.1 2143.6 ） X （1 12.32 % 5.85 ）=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 /k

21、gC,武漢市地下常年平均溫度為 17.5 C,可利用溫差2 C;淺層地能容量為5.57 X 10 15kJ ，其熱量可折合 18973 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于武漢市每年每平方公里有 2.24 萬(wàn)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(kāi)發(fā)利用原則地埋管地源熱泵技術(shù)總體來(lái)說(shuō)適用性較強(qiáng)，但不同地域不同地質(zhì)條件下的 應(yīng)用具備不同的特點(diǎn)，有其自身的技術(shù)原則。為避免地埋管地源熱泵運(yùn)行過(guò)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(kāi)發(fā)利用原則，消除地埋管地源熱泵

22、技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的熱失衡問(wèn)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(yùn)行的有 13個(gè)集中污水處理廠， 總設(shè)計(jì)處理污水能力達(dá)到188.5萬(wàn)噸/日，另設(shè)置17處小型生活污水處理設(shè)施， 設(shè)計(jì)處理能力2.21萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)

23、噸/日，占97.4%，武漢鋼鐵集團(tuán)公司廢水處理能 力達(dá)到232.4萬(wàn)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(jì)污水處理量能力30.5萬(wàn)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(jì)算。Q G Cp T（ 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，°C。Qc Q COPc. COPc 1（4-2 ）式中，Qc污水中賦存的可利用冷量，kJ/a ;COPc制冷系數(shù)。式中，Qh 污

24、水中賦存的可利用熱量，kJ/a ;COPh 制熱系數(shù)。污水熱能利用潛力分析武漢市主城區(qū)設(shè)計(jì)污水處理能力 188.5萬(wàn)噸/日，按照溫度升高或降低5 C 計(jì)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(wàn)平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤40.7萬(wàn)噸左右，同時(shí)每年可減少CO 2 排放量116.3萬(wàn)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(wàn)平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤41.1萬(wàn)噸左右， 同時(shí)每年可減少CO2排放量117.7萬(wàn)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(wàn)噸的工業(yè)廢熱用于供暖，則可提供

25、冷熱量261.5MJ，這部分冷熱量可供5100萬(wàn)平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤 17.1萬(wàn)噸左右，同時(shí)每年可減少 CO2排放量48.7萬(wàn)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(wàn)平方米建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤 61.5萬(wàn)噸左右，同時(shí)每年可減 少CO2排放量175.8萬(wàn)噸。4.4污水源熱泵開(kāi)發(fā)利用原則針對(duì)污水源熱泵技術(shù)在利用污水時(shí)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(kāi)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(shì)。5 太陽(yáng)能資源量5.1 太陽(yáng)能資源分布特點(diǎn)5.1.1

26、影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素 太陽(yáng)高度角：太陽(yáng)高度角越大，穿越大氣的路徑就越短，大氣對(duì)太陽(yáng)輻 射的削弱作用越小，則到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射越強(qiáng)。例如，中午的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度 比早晚的強(qiáng)。 緯度高低 :太陽(yáng)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(qiáng)的地帶，在回歸線以外，緯度越高，太陽(yáng)輻射量越低。 海拔高度：海拔越高空氣越稀薄，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用越小，則 到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射越強(qiáng)。例如，青藏高原是我國(guó)太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的地區(qū)。 天氣狀況：晴天云少，對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用小，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射 強(qiáng)。 大氣透明度： 大氣透明度高則對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用小， 透明度高 , 便于 陽(yáng)光穿過(guò)。

27、使到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)，大氣透明度的主要影響因素是空氣質(zhì)量。 太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)度：太陽(yáng)活動(dòng)周期為 11 年，活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，輻射量大，活 動(dòng)減弱時(shí)，輻射量小，但影響不大。5.1.2 武漢市太陽(yáng)能分布特征武漢市太陽(yáng)能資源受地形和氣候影響有以下兩個(gè)顯著特點(diǎn)， 其分布圖如 圖 5-1 、圖 5-2 所示。 太陽(yáng)能資源較豐富。 武漢市年日照總時(shí)數(shù)為 18102100小時(shí)，年 太陽(yáng)總輻射在435444731兆焦耳/平方米之間，太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富。 目前開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能最先進(jìn)的國(guó)家包括德國(guó)、 英國(guó)， 德國(guó) 2007 年太陽(yáng)能電 廠裝機(jī)達(dá)到 30 萬(wàn)千瓦，但從太陽(yáng)年總輻射來(lái)看，德國(guó)漢堡為 3979 兆焦耳 / 平方米

28、，英國(guó)倫敦 4226 為兆焦耳 / 平方米，與武漢市水平相當(dāng)。 太陽(yáng)能資源季節(jié)上集中：武漢市太陽(yáng)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(shí)數(shù) 25%左右。在7、 8月的武漢市全年用電的高峰，也是太陽(yáng)能利用的最佳季節(jié)，可通過(guò)使用季 節(jié)性太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)合理適用太陽(yáng)能資源。圖5-1 湖北省太陽(yáng)能資源區(qū)劃圖上圖注釋：一級(jí)可利用區(qū)：日照時(shí)數(shù)在1900小時(shí)2100小時(shí)之間，年晴天日數(shù)在155 天180天之間。二級(jí)可利用區(qū)：日照時(shí)數(shù)在1400 1900小時(shí)之間，年晴天日數(shù)在130天 155天之間。光能貧乏區(qū)：年太陽(yáng)總輻射低，日照少，除 8月晴天較多外，其它月份很少,如恩

29、施全年晴天日數(shù)不足 90天。圖5-2 湖北省年太陽(yáng)總輻射分布圖5.2太陽(yáng)能資源資源評(píng)估方法太陽(yáng)能資源的數(shù)量一般以到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射量來(lái)表示。太陽(yáng)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(shí)際工作中通常利用半經(jīng)驗(yàn)、 半理論的方法，建立各月太陽(yáng)總輻射量與相關(guān)因子之間的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各月 太陽(yáng)總輻射量，從而得到每年太陽(yáng)能資源的數(shù)量。太陽(yáng)赤緯、日地相對(duì)距離、可照時(shí)數(shù)、時(shí)差、真太陽(yáng)時(shí)、月日照百分率的計(jì)算、日天文總輻射量的計(jì)算、月太陽(yáng)總輻射量計(jì)算等參數(shù)的具體計(jì)算方法和 計(jì)算公式具體見(jiàn)太陽(yáng)能資源評(píng)估方法(QX/T89-2008)。5.3武漢太陽(yáng)能資源的評(píng)估為了更充分地開(kāi)發(fā)和利用武漢市太陽(yáng)能資源

30、，根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行太陽(yáng) 能資源進(jìn)行的評(píng)估是十分必要的。531相關(guān)氣象數(shù)據(jù)根據(jù)太陽(yáng)能資源評(píng)估方法的計(jì)算辦法，下面列出了從相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)摘錄 的武漢市太陽(yáng)能資源評(píng)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(yáng)能資源月均數(shù)據(jù)參數(shù)月日照月日照散日照日照大于6小水平面直月份、J輻射量射輻射量接輻射時(shí)數(shù)率時(shí)天數(shù)單位2MJ/m2MJ/ mMJ/ 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

31、.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4298.92458.981782.411959.94

32、3.8188豐富程度評(píng)估以太陽(yáng)總輻射的年總量為指標(biāo)，進(jìn)行太陽(yáng)能資源豐富程度評(píng)估。太陽(yáng)能 資源評(píng)估方法(QX/T89-2008)中具體的資源豐富程度等級(jí)見(jiàn)表5-2。指標(biāo)資源豐富程度> 6264 MJ/(m 2 a)資源豐富50406264MJ/(m 2 a)資源較豐富41765040MJ/(m 2 a)資源貧乏<4176 MJ/(m 2 a)資源較貧乏武漢市1961-2009年間的太陽(yáng)總輻射和日照時(shí)數(shù)變化曲線分別見(jiàn)圖5-3、圖5-4和圖5-5年總輻射0070o o O o o O o o O6 5 400300001000 1961 1965 1969 1973 1977 1981

33、1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009年份圖5-3 武漢市1961-2009年太陽(yáng)總輻射變化曲線月太陽(yáng)總輻射月份250A數(shù)時(shí)照日年o o o O0 5 0 52 11年日照時(shí)數(shù)年日照時(shí)數(shù)圖5-5武漢市19612009年日照時(shí)數(shù)變化曲線I圖5-4武漢市月均太陽(yáng)總輻射1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005年份武漢市多年平均太陽(yáng)能總輻射為4298.9 MJ/(m 2 a)，多年平均日照時(shí)數(shù) 1959.9小時(shí)，多年平均日照百分率為 43.8%。根據(jù)太陽(yáng)能資源評(píng)估方法(QX/T89-2008)判斷，屬于資

34、源貧乏區(qū)。雖然從全國(guó)來(lái)看，相比我國(guó)西北地區(qū)，武漢市為太陽(yáng)能資源貧乏區(qū)。但從世界范圍來(lái)看，武漢市太陽(yáng)能資源與太 陽(yáng)能資源利用比較多的德國(guó)漢堡相比，太陽(yáng)能資源相當(dāng)。另外，從1961-2009年的太陽(yáng)總輻射和日照時(shí)數(shù)變化曲線可見(jiàn)，隨著武漢 市規(guī)模擴(kuò)大，市區(qū)汽車保有量增加，大氣透明度逐年下降，太陽(yáng)能資源效能緩 慢下降。利用價(jià)值評(píng)估用各月日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)為指標(biāo)，反映一天中太陽(yáng)能資源的利用價(jià) 值。一天中日照時(shí)數(shù)如小于6小時(shí)，其太陽(yáng)能一般沒(méi)有利用價(jià)值。武漢市1961-2009年間日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)變化曲線和月平均日照 大于6小時(shí)天數(shù)柱狀圖分別見(jiàn)圖。由圖5-6和圖5-7可見(jiàn)，武漢市1961-20

35、09年日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)年 均值為184天。武漢各月日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)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(yáng)能資源利用 價(jià)值最大在夏季，冬季的利用價(jià)值較差。冬季利用價(jià)值不高，主要受自然季節(jié) 影響，冬季月太陽(yáng)總輻射量與日照時(shí)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(duì)于全年均勻用能如太陽(yáng)能照明、太陽(yáng)能光 電及集中冬季用能的太陽(yáng)能采暖較為不利。25020015010050日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)19611965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005

36、 2009年份厶數(shù)天的時(shí)社于犬?dāng)?shù)時(shí)照日?qǐng)D5-6 武漢市1961-2009年日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)變化曲線武漢市日照大于6小時(shí)天數(shù)O2O25月一月三月丿月七月J八月五數(shù)天時(shí)少于大月九十 月十月二十月圖5-7 武漢市月平均日照大于6小時(shí)天數(shù)534穩(wěn)定程度評(píng)估一年中各月日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)最大值與最小值的比值， 可以反映當(dāng) 地太陽(yáng)能資源全年變幅的大小，比值越小說(shuō)明太陽(yáng)能資源全年變化越穩(wěn)定，就 越利于太陽(yáng)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(yáng)能 資源的一種特征。太陽(yáng)能資源評(píng)估方法(QX/T89-2008)中太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度用各月的日照時(shí)數(shù)6h天數(shù)的最大值與最小值的比值表示：(

37、5-1 )max (day day2, , day12)min (day1? day2, , day12)根據(jù)公式(5-1 )，由實(shí)測(cè)資料計(jì)算武漢站1961-2009年每年表征太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度的K值，然后再對(duì)結(jié)果進(jìn)行平均，得出武漢K值的多年平均值。表5-3是太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度等級(jí)。表5-3太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度等級(jí)太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)K穩(wěn)定程度V2穩(wěn)定24較穩(wěn)定>4不穩(wěn)定根據(jù)歷年武漢市氣象統(tǒng)計(jì)資料，武漢市K值的多年平均值為3.7，屬于較穩(wěn)定區(qū)域日最佳利用時(shí)段評(píng)估利U用太陽(yáng)能日變化的特征作為指標(biāo)，評(píng)估太陽(yáng)能資源日變化規(guī)律。以當(dāng)?shù)卣?yáng)時(shí)910時(shí)的年平均日照時(shí)數(shù)作為上午日照情況的代表，以正太陽(yáng)時(shí)1