新能源技术作者侯雪第三章节课案
87页1、1,第三章 太阳能及其利用,2,第一节 太阳能概述,一、太阳和太阳辐射能,太阳是一个发光发热的巨型气态恒星。位于太阳系中心 太阳内部不停地发生着由氢聚变成氦的热核反应,并向宇宙释放出巨大的能量。 射到地球的阳光,向地球输送了大量的光和热,成为地球上万物生长的源泉。,3,1太阳内部构造,太阳的内部主要可以分为三层:核心区、辐射层和对流层。,太阳核心的温度极高,达到1500万K,太阳中心区的物质密度非常高。是太阳巨大能量的发源地。辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.71个太阳半径,从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部,这一区间叫对流层。,4,2太阳辐射能,太阳辐射能又称太阳辐射热,是地球外部的全球性能源,大致可以分为:直接太阳辐射、天空散射辐射、地表反射辐射、地面长波辐射及大气长波辐射。 太阳能,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。 地球上所有的生命和文明都得益于太阳提供的能量。,5,二、太阳能资源及其分布,因距离遥远,太阳释放的能量只有22 亿分之一投射到地球。到达地球大气层的太阳能,经过大气层的反射和吸收,30%被大气层反射,23%被大气层吸
2、收。能够投射到地面的只有47%左右。 地球上陆地面积只占地球表面的21,除去沙漠、森林、山地及江河湖泊,实际到达人类居住区域的太阳辐射功率,约占到达地球大气层的太阳总辐射功率的56。 尽管如此,每年到达地球表面的太阳能仍相当于1300 万亿t标准煤,是全球能耗的上万倍。,6,太阳能资源的丰富程度一般以单位面积的全年总辐射量和全年日照总时数来表示。 分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候状况有关。就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地区。 美国NASA(美国国家航空航天局 )建有一个包含各地日照数据的数据库。其中给出部分城市的日照时间。,7,1世界太阳能资源分布,8,2我国太阳能资源分布,大体上说,我国约有三分之二以上的地区太阳能资源较好,特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带,利用太阳能的条件尤其有利。 我国太阳能资源分布,西部高于东部,而且基本上是南部低于北部(除西藏、新疆以外),与通常随纬度变化的规律变化的规律并不一致。 这主要是由大气云量以及山脉分布的影响造成的。,9,我国陆地大部分处于北温带,太阳
3、能资源十分丰富,每年陆地接收的太阳辐射总量,大约是1.91016 kWh。 全国各地太阳年辐射总量基本都在30008500 MJ/m2 之间,平均值超过5000MJ/ m2。而且大部分国土面积年日照时间都超过2200小时。,10,根据中国气象局太阳能风能资源评估中心的资料,我国的太阳能资源全年总辐射量分布如图所示。,我国的太阳能全年总辐射量分布图,11,一类地区,为我国太阳能资源最丰富的地区,年太阳辐射总量66808400 MJ/。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部、和西藏西部等地。 二类地区,为我国太阳能资源较丰富地区,年太阳能辐射总量58506680 MJ/,相当于日辐射量4.55.1kWh/。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。 三类地区,为我国太阳能资源中等类型地区,年太阳能辐射总量为50005850MJ/,相当于日辐射量3.84.5kWh/。这些地区主要包括山东、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、苏北、皖北、台湾西南部等地。 四类地
4、区,是我国太阳能资源较差地区,年辐射总量42005000MJ/,相当于日辐射量3.23.8kWh/。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。 五类地区,主要包括四川、贵州两省,是我国太阳能资源最少的地区,年太阳能辐射总量为33504200MJ/,相当于日辐射量只有2.53.1kWh/。,12,三、太阳能利用的历史,古人对太阳非常崇拜,有很多关于太阳的传说。 世界上最早利用太阳能的国家可能就是中国。周礼有用“夫燧”向太阳取明火的记载。说明至少在3000 多年前的周代,我们的祖先就已经开始利用太阳能了。 早期的应用主要是在白天接受太阳的烘晒和取暖。 从世界范围来看,将太阳能作为一种能源动力加以利用,不到400 年的历史。,13,1615 年,法国工程师发明了第一台利用太阳能抽水的机器。这可能是世界上第一个以太阳能为动力的设备。,此后到十九世纪末,世界上又研制出多台太阳能装置。其中,比较成熟的产品是太阳灶。 进入二十世纪以后,太阳能科技获得了比较快的发展,但其发展道路比较曲折。 1901 年以后,美国、埃及先后建成
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