第二章_太阳能_2015

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1、ASRC《新能源技术概论》第二章：太阳能陈江、杜刚（010）82338579、82338461cj_dg@126.com能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心1第二章：太阳能ASRC1太阳能概述太2太阳能热利用阳3太阳电池太阳光伏发电系统4能5太阳能产业发展及展望21太阳能概述ASRC太阳光伏除非天然高密度即时太阳能能源，否则……太阳光热石油低亿万年累积天然气密太阳能度大的太阳能煤炭能量源物天然气水合物质、核能水能(空间积累)能量年月累积的风能(空间积累)、太阳能资生物质能源消核能海洋能高耗密地热能度天体相互作用能核裂变能源3核聚变能1太阳能概述AS

2、RC41太阳能概述ASRC1.1太阳辐射太阳是一个由氢和氦组成的巨大炽热的气体星球，其半径6.96105km（地球的109倍），质量约1.991027t(地球的33万倍），平均密度约为地球的1/4。太阳表面有效温度5762K，而中心区域则高达几千万度，它源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，这称为太阳辐射。（核反应区；辐射区；对流区；太阳大气。）51太阳能概述ASRC太阳表面温度高达6000K，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。（注：太阳核聚氢储量足够维持：600亿年；地球

3、寿命估计：50亿年，所以……61太阳能概述ASRC太阳辐射中仅有极微小的部分（约二十亿分之一）到达地球，是地球上最主要的能量源泉。太阳每分钟向地球输送的能量（图“太阳辐射和太阳常数”），大约相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量。太阳常数：平均日地距离，地球大气层上界垂直于太阳光线表面，单位时间、单位面积上接收的太阳辐射能。71太阳能概述ASRC太阳辐射是一种电磁辐射，即电磁波。其能量主要集中在波长0.33.0m波段内，占总能量99%，其中：可见光波段：43%；红外波段约占：48.3%；紫外波段约占：8.7%。81太阳能概述ASRC1.2太阳与地球位置关系

4、地球绕太阳公转，周期一年；地球绕地轴（南极、北极）自转，自西向东一周为一天，即地球每小时自转15。夏至时，太阳光垂直照射到北回归线上，北半球为夏天，南半球冬天；冬至时则相反。太阳到地球距离随时都在变化。91太阳能概述ASRC地球运动结构地球自转地球公转赤道平面黄道平面黄赤交角太阳直射点回归运动昼夜长短变化正午太阳高度变化时间空间四季更替五带划分101太阳能概述ASRC利用太阳能则需考虑太阳高度角、方位角、日照时间等；以观察者为球心，建立天球坐标系。111太阳能概述ASRC赤纬角：太阳光线与地球赤道面的交角（2327）；Cooper

5、方程：284n23.45sin360365太阳高度角h：sinhsinsincoscoscos式中：—地理纬度—太阳时角，正午：=0cossin太阳方位角：sincosh可能的日照时间：2Narccostantan15121太阳能概述ASRC131太阳能概述ASRC1.3地球表面太阳辐射太阳辐射能的1/22亿到达地球；太阳每秒钟到达地球大气上界总功率：1.731017W;相当于1.73亿个百万千瓦级发电厂总功率；地球大气层反射回宇宙的太阳能：5.21016W，占30%；大气吸收太

6、阳辐射功率：41016W，占23%；透过大气层到达地球表面：8.11016W，占47%；地球海洋面占79%，陆地接收太阳能：1.71016W；除去沙漠、森林等，到达人类居住区太阳能：7101015W，约占太阳到达地球辐射能的56%；仍比目前人类每年消耗能量总和要大得多141太阳能概述ASRC太阳辐射能是促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力151太阳能概述ASRC1）太阳辐射是地球的能量来源2）太阳辐射对地球产生影响地理环境形成的变化的重要因素人类生产、生活的重要来源大气运动、水循环的主要动力161太阳能概述ASRC1.4标

7、示太阳辐射的参量大气质量无量纲量，太阳光线穿过地球大气路径与太阳光线在天顶角方向时穿过大气路径之比。以标准大气条件下太阳光线从天顶角垂直入射的路径为m=1。大气透明度m表征大气辐射衰减程度的参数IIpsc计算太阳辐射通过大气后强度：式中：I—平均日地距离时太阳sc辐射强度；p—大气透明度。171太阳能概述ASRC1.5太阳能资源181太阳能概述ASRC191太阳能概述ASRC20第二章：太阳能ASRC1太阳能概述太2太阳能热利用阳3太阳电池太阳光伏发电系统4能5太阳能产业发展及展望212太阳能热利用ASRC2.1太阳能集热器太阳能集热器：低温10

8、0C、中温100500C、高温>500C按工质分：液体集