太阳辐射和太阳能.
来源于太阳辐射的能源有哪些
来源于太阳辐射的能源有哪些
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。
当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
那么来源于太阳辐射的能源有哪些呢？
来源于太阳辐射的能源有哪些
来自太阳辐射的能源有：太阳能，水能，风能，生物能，煤，石油，天然气。
来自地球内部的能源有：地热能，核能潮汐能是月亮太阳对地球的吸引而形成的能量。
这里主要介绍几种太阳辐射的能源。
太阳能。
太阳能光伏发电应用技术2太阳辐射
红外线（43 ﹪）：0.76---4微米
分 红外线占43％
布
太阳能量在大 气层中的吸收 情况：
到达陆地表面 大 约 只 有 17 ×104 亿 KW ， 只占到达地球 范围内太阳辐 射能的10%。
17 ×104 亿 KW 的能量相当于 全球一年内消 耗 总 能 量 的 3.5 万倍。
被植物吸收的
地球形状大小参数
要确定太阳在天球上的位置，最方便的方法是采用天球坐标。 P( 北天极)
常用的天球坐标有赤道坐标系和水平坐标系两种。
2.3.1 赤道坐标系
是以天赤道QQ′为基本圈，以天子午圈的交
Sθ
点Q为原点的天球坐标系， PP ′分别为北天
极和南天极。通过PP ′的大园都垂直于天赤 道。显然，通过P和球面上的太阳(Sθ)的半园 Q’ 也垂直于天赤道,两者相交于B点。
• b. 赤纬角
相对于圆弧，从天赤道起 算，通常以δ表示。对于太 阳来说，春分和秋分日的δ =00,向北天极由00变化到夏
0
P( 北天极)
Sθ
Q’
δ
Q
O
ω
天赤道
B
P’
• 太阳赤纬可用Cooper方程近似计算:
其中: n为一年中的日期序号，如元旦为n
23
=1，
.春45分s i为n n3=6081。283465
αs= 900–Φ+δ =900– 31. 120 +(–0.60)
=58.280 下午3时的太阳高度角:
sinαs=sin31.12sin(–0.6) +cos31.12cos (–0.6)cos45=0.5998
αs = 36.860
2. 方位角γs的计算
中国的太阳能的介绍
中国的太阳能的介绍
太阳能是指利用太阳辐射能转化为其他形式能源的过程，也是一种清洁、可再生的能源形式。
以下是中国太阳能的介绍：
1. 太阳能发电：中国是全球最大的太阳能发电国家之一。
太阳能发电利用光伏电池将太阳辐射转化为直流电，再通过逆变器转化为交流电。
中国拥有广阔的太阳能资源，尤其是西部地区。
光伏发电已成为中国可再生能源产量的重要组成部分。
2. 太阳能热水器：太阳能热水器是利用太阳能将阳光辐射转化为热能，并将其用于加热水的设备。
中国是全球最大的太阳能热水器生产和使用国家，太阳能热水器在中国的家庭和工业领域广泛应用。
太阳能热水器不仅节约能源，减少污染，还能降低家庭和企业的热水使用成本。
3. 太阳能光热发电：太阳能光热发电是利用太阳能将阳光转化为热能，再通过适当的发电设备转化为电能。
中国在太阳能光热发电方面也取得了一定的进展，尤其是在西部地区建设的大规模光热发电站。
太阳能光热发电是一种可再生能源，对于减少化石燃料的使用和降低碳排放具有重要意义。
4. 太阳能建筑：中国在太阳能建筑领域也有一定的发展。
太阳能建筑是指将太阳能利用到建筑中，比如利用太阳能板发电、利用太阳能进行空调、供热等。
太阳能建筑可以提高建筑能源利用效率，降低能源消耗和碳排放。
总结起来，中国在太阳能利用方面取得了显著进展，从太阳能
发电、太阳能热水器、太阳能光热发电到太阳能建筑等领域都有较大的发展。
太阳能的利用不仅可以提供清洁能源，减少对化石燃料的依赖，还可以降低能源成本，减少环境污染。
太阳能辐射能
太阳辐射能物质在分子运动中，将以电磁波的形式向四周辐射能量。
太阳是一个巨大的规热球体，其表面的平均热力学温度高6000K，这一热体以电磁波的形式向四周辐射能量，即太阳辐射能1.1太阳辐射能的源泉太阳是太阳能取之不尽的源泉，共直径约1.39×106km，是地球直径的109倍。
太阳的体比积为1.42x1027m3，是地球的质量的33万多倍，其质量1.98X1027t，是地球质量的33万多倍。
太阳不停地向四周空间放射出巨大的能量，其总量平均每秒即达3.865X1026J，面地球所接收到的能量仅是太阳发出总量的22亿分之一，尽管如此，每秒也有1.765X1017J之多，折合标准煤6x106t.如下图所示为太阳能与地球保有的能量之间的关系。
太阳辐射起源于太阳能在高温、高压下进行的热核聚变反应。
据此，目前有以下两种说法1.碳氦循环。
碳氢循环的反应过程为12C+1H→13N+u13N→13C+e++u13C+1H→14N+u14N+1H→15O+u15O→15N+e++u15N+1H→12C+4He2.氢-氢链式反应。
氢氢链式反应的反应过程为1H+1H→2H+e++u2H+1H→3He+u3He+3He→4He+21H以上两种热核反应的结果都是将4个氢核聚变成1个氦核，同时释放出大量的能量，Om表示反应中的质量亏损。
当4个氢核聚成1个氢核时，就发生了质量亏损，即1个氦核的质量(6.6477X 10-27kg)比4个氢核的质量之和(4x1.672648×10-27kg=6.690592X10 -27kg)小4.29X10-29kg.这部分亏损掉的质量，根据爱因斯坦的质能关系式，有E=mc2式中，E为能量:m为质量，c为光速(3x108m/S)。
由此可知，Ikg质量可转化成9X1016J的能量。
也即发生了4.29×10-29的质量亏损时，也就相应有4.29X10-29kg X(3X108m/s)2=3.86X10-12J=2.41×107e v的能量发射出来，太阳每移释放3.865*1026J的能量，按现有的热核反应速率计算，大阳能的寿命仍有5X109年。
太阳辐射与太阳能的利用
太阳辐射与太阳能的利用太阳是地球上最主要的能源之一，太阳辐射是太阳能的一种表现形式。
太阳辐射指的是从太阳向外发射的能量，包括可见光、紫外线和红外线等。
在这篇文章中，我们将探讨太阳辐射的特点及其在太阳能利用中的重要性。
太阳辐射具有连续、不间断的特点。
太阳是一个巨大的氢核聚变反应炉，以核聚变为能源，持续不断地释放出大量能量。
这些能量以电磁波的形式传播，包括了可见光、紫外线和红外线等。
其中，可见光是我们肉眼可见的太阳光，也是我们日常生活中最常接触到的太阳能形式。
紫外线具有较高能量，但对人体有一定的危害性，而红外线则是热能的一种表现形式。
太阳能的利用正是基于太阳辐射的特点和丰富性。
太阳能作为一种可再生能源，被广泛应用于多个领域，如太阳能发电、太阳能热水器等。
太阳能发电是通过利用太阳辐射中的光能来产生电能。
光伏发电是目前应用最广泛的太阳能发电方式之一，它利用光伏电池将太阳光直接转化为电能。
光伏电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，当太阳辐射照射在光伏电池上时，光子激发电池中的电子，产生电流，从而实现能量转换。
太阳能热水器则是利用太阳辐射中的热能，通过集热器吸收太阳能，将太阳能转化为热能，从而加热水的装置。
通过这些利用太阳能的设备，可以有效地利用太阳辐射，减少对传统能源的依赖。
太阳辐射的利用还可以扩展到建筑领域。
充分利用太阳辐射，可以实现建筑物的被动式太阳能利用。
被动式太阳能利用是指通过设计建筑的形状、结构和材料，最大程度地吸收和利用太阳辐射，减少能源的消耗。
例如，在建筑物的立面设计中加入太阳能光伏板，将阳光转化为电能为建筑供电；采用具有良好隔热性能的材料和设计合理的建筑朝向，使建筑物在夏季保持凉爽，在冬季保持温暖，从而减少空调和供暖系统的能耗。
这些被动式太阳能利用的方法使建筑物更加环保、节能，并减少对传统能源的依赖。
除了在能源领域，太阳辐射的利用还延伸到其他一些应用领域。
例如，太阳能光热利用，将太阳辐射集中在一个小区域内，通过吸热器将光能转化为热能，用于工业生产中的高温要求和采暖等需求；太阳能光化学反应，利用太阳辐射驱动光化学反应，用于合成有机物质和清洁能源制备等领域。
光伏发电技术与应用专业《太阳辐射分布》
解：∵该地区的年太阳辐射能量：Q=2 ∴该地区的年平均峰值日照时数：
Tp=Q÷1000=2÷1000=
故该地区的日平均峰值日照时数： Td=Tp÷365天=÷365天=
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射分布图
☼ 设计光伏发电系统时，理想的情况是掌握有该系统安装地日照情况的详细记录。
☼ 按接受太阳能辐射量的大小，全国大致可分为五类地区： ☼ 1〕一类地区： ☼ 全年辐射总量为6700-8400 MJ/m2，年峰值日照时间在1862-2335h。主要包括：青藏高原、 甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。太阳能资源丰富地区。
☼ 5〕五类地区： ☼ 全年辐射总量为3400-4200 MJ/m2，年峰值日照时间在945-1167h，主要包括四川、贵州两省。
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
资源带等级
资源带号
最丰富带
Ⅰ
很丰富带
Ⅱ
丰富带
Ⅳ
较丰富带
Ⅳ
一般带
Ⅴ
注：1MJ/m2=0.278kWh/m2
☼ 从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家。其中一至三类地区是我国资源丰 富的地区，面积很大，约占全国总面积的三分之二以上，其中不少地区的燃料资源十 分缺乏，利用太阳能有很大的现实意义。
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
☼ 如果太阳辐射能量采用Wh/m2为单位，除以1000W/m2即可得到该地区的峰值日照时数 。
太阳辐射和太阳能资源
太阳辐射和太阳能资源 Prepared on 22 November 2020第1章太阳辐射能和我国太阳能资源太阳辐射特性太阳电磁辐射太阳是一颗中等恒星，为太阳系中唯一的强辐射源。
它不断地向空间发射出功率为×1023kW的电磁辐射，而地球所接受到的功率仅为它的22亿分之一，即×1014kW，经过大气层的衰减到达地球表面的约占47%，即×1013kW，而地球表面的陆地面积仅占21%，所以最终到达陆地上的太阳辐射功率约为×1013kW，大约为地球大气层上界太阳辐射功率的10%。
尽管如此，到达陆地的这些功率已是目前全球发电功率的3800倍。
太阳的电磁辐射都具有波动性,以电磁波的形式传播，它们在真空中传播的速度都具有同样的数值，称为真空中的光速，其值为c=×108m/s。
光在真空中的波长λ和频率f有如下关系：λ=c/f（1-1）太阳的电磁辐射还具有量子性，以光量子的形式存在，即可以把每个波长的电磁辐射看成为一个光子，它具有的能量为E=f=c/λ(1-2）式中，=×10-34J·s是普朗克（Planck）常数。
光子的能量还常用电子伏特（eV）来表示，1eV=×10-19J。
太阳的电磁辐射包含了从波长小于10-14m的γ射线到Χ射线、紫外线、可见光、红外线、微波、再到波长大于104m的长波无线电波，其波长λ(m)与能量E(eV)之间的关系如图1-1所示。
图1-1太阳各种电磁辐射的波长与能量太阳除了辐射电磁波外，还辐射各种粒子，包括低能粒子流（太阳风）和太阳宇宙线（高能电子、质子和重核离子等）。
太阳光伏和光热效应的地面利用，主要是涉及太阳的电磁辐射，只有在航天技术和地面宇宙线观测中，才还会考虑太阳粒子辐射的影响。
因此，除特别说明外，这里所说的太阳辐射是指太阳电磁辐射。
太阳辐射能谱太阳的电磁辐射能谱主要集中在波长为～4μm范围。
以光谱辐照度为纵坐标，波长为横坐标所绘制的太阳辐射能谱如图1-2所示，大气质量为AM0时的太阳辐射能谱是美国国家航空航天局（NASA）和美国材料与试验学会（ASTM）1977年在地球大气层上界测定的，同时示出了大气质量为和假定太阳是6000K 黑体时太阳的辐射能谱。
太阳能热利用-太阳能辐射
I I D I d I R
式中：IDθ-倾斜面上太阳直射辐射强度； Idθ-倾斜面上太阳散射辐射强度； IRθ-倾斜面上所获得的地面反射辐射强度；
15
倾斜面上太阳直射辐射强度IDθ： 在直角ΔOAB中，有： IDθ= IDN· cosi 在直角ΔOAC中，有： IDH= IDN· sinh 因此： IDθ= IDH· cosi/sinh
2、大气透明度：太阳辐射通过地球大气层时衰减的 程度，记为 P 。一般情况下，透明度大的大气， 6 其能见度也大。
3、太阳高度角h：地球表面上某点与太阳的连线与 地平面之间的夹角。
sin h sin sin con cos w
-当地纬度，单位为º 式中， δ-赤纬角，单位为º ω-太阳时角，单位为º
式中，θ-斜面倾角，单位为º α-太阳方位角，单位为º γ-斜面方位角，单位为º 对于水平面， θ =0，则
cos i sin h
对于垂直面， θ=90 º ，则 cosi cosh cos( )
10
8、太阳方位角α : 太阳至地面上某给定点的连线在 水平面上的投影与正南方向的夹角。
δ=23.44º w0=± 100.01º
9
= 25º 北纬25º 的地方：
则日照时间T： T 2 w0 2 100 .01 13.33h 15 15
7、入射角i: 太阳入射线与平面法线之间的夹角。
cosi cos sin h sin cosh cos( )
可见，h随地区、季节及每日时刻的变化而变化。
7
4、赤纬角δ：地球中心与太阳中心连线与地球赤道平 面的夹角。与所在地区无关，仅由日期决定：
284 n 23 .45 sin( 360 ) 365
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颜色 红 橙 黄 绿 蓝 -靛 紫
典型波长（μm） 0.70 0.62 0.58 0.51 0.47 0.42
波长范围（μm） 0.64~0.75 0.60~0.64 0.55~0.60 0.48~0.55 0.45~0.48 0.40~0.45
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光伏发电技术基础
第二章 太阳能资源
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.1
☼ ☼ ☼
太阳辐射
现象：太阳以电磁波或粒子的形式释放能量。 主要形式：光和热——波粒二象性。
基本特性：粒子性——光（短波）；波动性—
—热（长波）。
例如：
☼ ☼ ☼
从太阳获取几乎所有能源，包括煤、石油、天然气； 生物能源来自于阳光下生长的植物； 将太阳辐射直接转换成电能或者热能——太阳能热水器、太阳热电站。
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.2 太阳辐射的波长分布率不同 而已。
☼
根据波长的大小，将太阳辐射划
归为短波辐射，而地面和大气辐射 划为长波辐射。
☼
太阳辐射的波长范围很广，从波长为10－3nm的宇宙射线到波长达几km的无线电波，
☼
太阳辐射的主要波长范围在0.15～4μm。
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.3
☼
太阳辐射的能量分布
最上边的曲线为太阳辐射在大气上界 AM1 和 AM1.5 是穿过大气后到达地面
的辐射曲线AM0；
☼
的辐射曲线。
太阳辐射的光谱可以划分为三个光谱区：
名称 可见光区 红外光区 波段（μm） 0.39 ～ 0.76 λ>0.76 能量比例（%） 效应 光效应 热效应 作用 光伏技术（太阳电池） 光热技术（太阳热水器） 光化学技术（光催化、生物 质能）
今天，它正在快速地发展并成为常规化石燃料发电的越来越重要的替代品。
☼
太阳辐射的峰值所对应的波长则是0.48μm，这个波长属于
可见光的蓝光部分。
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.5 长
☼
可见光区各种颜色的波
紫外光区和红外光区的辐射，肉眼是看不到的；而在可见光区，波长介于
某一特定波段的辐射，对于人眼产生不同的颜色。
50
43
紫外光区
λ<0.39
7
化学效应
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第一节 太阳能和太阳辐射
1.4
☼
光伏发电技术（太阳电池）
太阳电池是把入射太阳光直接转换成直
流电而不会产生噪音、污染且不需要移动的
器件，它利用（太阳辐射波长在 0.3~1.1 μm 范围内）的可见区和近红外区的能量进行发
电。
☼
光伏发电技术就是利用太阳电池把太阳能直接转换成电能的发电新技术。