第二章 太阳能发电(20100510)

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1、太阳能发电技术Solarenergygenerationtechnology绪论概述关于太阳辐射的基础知识太阳能集热器太阳能热力发电太阳能利用的其他方式太阳能的特点及关键问题太阳能发电技术概述太阳能发电技术的应用现状与前景第一节　概述太阳是个巨大的核聚变反应堆，每秒钟把4亿t氢聚变为氦，并释放巨大的能量，这些能量中只有很少一部分到达地球，在我国960万km^2的土地上，年平均获得的太阳辐射能相当于1.2×10^4亿t标准煤所具有的能量。我国各地太阳能年辐射总量很不均匀，主要特点是：太阳能的高值中心（青藏高原）和低值中心（四川盆地）都处在北纬2

2、2°~35°这一带；年辐射总量西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆外，基本上是南部低于北部；由于南方多云雨，太阳能不随纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：一类地区：全年日照数为3200~3300h,辐射量在670~837kJ/（c㎡.年），主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。其中拉萨是世界著名的阳光城。二类地区：全年日照数为3000~3200h,辐射量在586~670kJ/（c㎡.年），主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南

3、部和新疆南部等地。为我国太阳能资源较丰富区。三类地区：全年日照数为2200~3000h,辐射量在502~586kJ/（c㎡.年），主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。四类地区：全年日照数为1400~2200h,辐射量在419~502kJ/（c㎡.年），主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。五类地区：全年日照数为1000~1400h,辐射量在335~419kJ/（c㎡.年），主要包括四川、贵州两省，是我

4、国太阳能资源最少的地区。一、二、三类地区，是我国太阳能资源丰富的地区，面积较大，约占国土面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件。太阳能资源十分丰富，但从可利用角度来看，还受到一些条件的限制。太阳能的优点是资源丰富、清洁，缺点是能量密度小，储存困难，在地面应用不连续，并受地理位置和气候条件的影响。太阳能的应用方式很多，这些应用通常可以分为两类，即太阳能的光热转换和光电转换。太阳能目前已经称为全球发展最快的能源形式之一。自1990年到20世纪末期，太阳能发电装置的市场销售以平均每年16%的幅度递增。太阳能电池技术快速发展，太阳能发电装置的成本

5、不断降低，太阳能越来越受到人们的青睐。由于太阳能的能量密度小，具有周期性和不稳定性，目前专门的大型、并网运行的太阳能电站还比较少，太阳能市场以分散的用户为主，产品也以光伏发电和太阳能低温热利用为主。第二节　关于太阳辐射的基础知识一、地球外的太阳辐射地球围绕太阳公转周期为一年，运行轨迹是一个偏心率很小的椭圆，日地之间的平均距离被称为一个天文单位距离。太阳是一个非常炽热的气球体，从发射辐射的效果来看，太阳的表面可以看作温度为5762K的黑体表面。单位面积单位时间内所截获的太阳辐射能称为太阳辐射通量，用I表示，单位为W/㎡.当日地距离为一个天文单位

6、距离时，在地球大气层上界，垂直于太阳辐射的截面上的太阳辐射通量，称为太阳参数，用I0表示。太阳参数在1363~1368W/㎡范围波动，很多文献采用1367W/㎡作为太阳参数的数值。在太阳辐射未进入地球大气层之前，其能量主要集中在0.2~3um的短波区域，最大单色辐射能量位于λ=0.48um波长处，波长为0.3~0.38um为紫外区，只占太阳辐射能量的7%；0.76~3.0um为红外区，约占总能量的48%；0.38~0.76um为可见光区，约占总能量的45%。二、地球表面上的太阳辐射大气层对太阳辐射的削弱作用吸收作用太阳辐射穿过大气层的时候，光

7、谱中的短波成分如X射线和γ射线，被电离层吸收；臭氧层对紫外区域的辐射有选择性吸收的作用；更地层的二氧化碳和水蒸汽等多原子气体，对长波辐射（红外线）具有强吸收作用，长波份额到达地面的很少；大气中的固体灰尘对所以波长的太阳辐射都具有连续性吸收作用。散射作用大气中的水滴和固体颗粒对太阳辐射中波长大于0.69um的红外区具有连续性的散射作用，到达地面的辐射能波长主要集中在0.29~2.5um之间。慢反射作用大气中的固体灰尘对太阳辐射具有漫反射作用。由于大气层对太阳辐射的削弱作用，使太阳辐射衰减，衰减的程度与太阳辐射在大气中穿行的距离有关，同时也与辐射

8、所穿行的大气特性（清洁程度）有关。一个标准大气质量定义为当太阳在天顶时，太阳辐射到达海平面高度时在大气中穿行的距离。一般情况下，最好的天气可取P1=0.85,较好的