太阳辐射和我国太阳能资源

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中国太阳辐射总量等级和区域分布表

中国太阳辐射总量等级和区域分布表

中国太阳辐射总量等级和区域分布表中国太阳辐射总量等级和区域分布表一、中国太阳辐射总量等级1. 介绍中国作为一个光照资源丰富的国家,太阳辐射总量等级是指在一定时间内单位面积上所接受的太阳辐射总量的大小。

它是评价地区太阳能资源条件的重要指标之一。

2. 太阳辐射总量等级的分类根据太阳辐射总量的不同,中国将其分为六个等级,分别是Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级。

这些等级反映了不同地区的太阳能资源条件。

3. 各等级的特点和分布- I级和Ⅱ级:这两个等级主要分布在我国西北地区,日照充足,太阳能资源非常丰富。

- Ⅲ级和Ⅳ级:主要分布在华北和西南地区,太阳能资源充足。

- Ⅴ级和Ⅵ级:这两个等级主要分布在东北和华南地区,太阳能资源相对较少。

二、中国太阳辐射区域分布表1. 中国太阳能资源的区域分布按太阳辐射总量等级的分类,将中国分为六个区域,分别是西北地区、华北地区、西南地区、东北地区、华南地区和其他地区。

2. 不同区域的特点和利用情况- 西北地区和西南地区:这些地区的太阳能资源非常丰富,适合发展太阳能光伏发电项目。

- 华北地区和华南地区:这些地区的太阳能资源也比较丰富,可用于家庭太阳能热水器的安装和利用。

- 东北地区:这一地区的太阳能资源较少,但也可以在一定程度上利用太阳能。

三、个人观点和理解在我看来,中国太阳辐射总量等级和区域分布表的制定对于我国的太阳能资源开发利用具有重要意义。

通过对太阳辐射总量等级和区域分布的了解,可以更加科学地选择合适的地区进行太阳能项目的规划和建设,为我国的清洁能源发展做出贡献。

总结:通过本文的介绍,我们可以清晰地了解中国太阳辐射总量等级和区域分布表的内容和意义。

在未来的太阳能资源开发利用中,我们可以根据这一标准来选择合适的地区进行规划建设,进一步推动清洁能源的发展。

希望中国在太阳能利用方面能够有更大的突破和发展。

中国太阳能资源的开发利用在当前绿色能源发展的背景下显得尤为重要。

太阳能作为一种清洁、可再生的能源资源,具有巨大的发展潜力,而中国作为一个太阳能资源丰富的国家,其太阳辐射总量等级和区域分布表的制定对太阳能资源的合理开发利用至关重要。

太阳能资源,全国各地日照峰值

太阳能资源,全国各地日照峰值

一类地区主要分布区域:青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部区域平均峰值:5.08-6.36地域特点:全年日照时数为3200~330O小时,辐射量在160-200千卡/cm²·年。

省份/直辖市主要城市年均日照(小时)平均日照(小时)具体平均峰值日照时间(小时)城市气候特点西藏拉萨3005.38.23 6.71 地理坐标为东经91°06′,北纬29°36′。

年日照时数30 14℃。

甘肃北部酒泉33169.08位于东经98°20'~99°18',北纬39°10'~39°59'之间年日照时数3033—3316小时,全年主导风向是西南风,其秒,最大风速20—34.5米/秒。

玉门3166.38.67位于东经96゜15'~98゜30',北纬39゜40'~4l゜00'之间零下28.7℃;7月份最热,极端最高达36.7℃。

年日照时数降水量为63.3毫米,蒸发量达2952毫米。

年平均风速为4敦煌3246.78.90位于东经92°13′-95°30′,北纬39°53′-41°35′。

9.4℃,月平均最高气温为24.9℃(7月),月平均最低气温典型的暖温带干旱性气候。

宁夏北部银川30008.22 5.45 四季分明,春迟夏短,秋早冬长,昼夜温差大,雨雪稀少,温8.5℃左右,年平均日照时数2800小时~3000小时,是平均降水量200毫米左右,无霜期185天左右。

新疆南部吐鲁番32008.77 东经88°5′-89°54′,北纬41°20′-43°35′。

全年日米 / 秒。

二类地区主要分布区域: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区域平均峰值:4.45-6.36地域特点:全年日照时数为3000~3200小时,辐射量在140-160千卡/cm²·年。

中国太阳能和风能资源极其分布概要-070530

中国太阳能和风能资源极其分布概要-070530

2015-1-21
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离 网 光 伏 / 风 力 发 电 培 训 师 资 培 训 班
中国太阳能和风能资源及其分布概要
一类地区: 全年日照时数为3200~3300小时,年辐射量在 670~837×104kJ/cm2。相当于225~285kg标准煤燃烧所发出 的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南 部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区。 二类地区:全年日照时数为3000~3200小时,年辐射量在 586~670×104kJ/cm2,相当于200~225kg标准煤燃烧所发出 的热量。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、西藏东南部和新疆南部等地。 此区为我国太阳能资源较丰富区。 三类地区:全年日照时数为2200~3000小时,年辐射量在 502~586×104 kJ/cm2,相当于170~200kg标准煤燃烧所发出 的热量。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。
明显加快。国家发展改革委通过公开招标,确定了100万千瓦
风电建设规模。据不完全统计,到2006年底,全国已建成约80 个风电场,装机总容量达到约230万千瓦,比2005年新增装机 100多万千瓦,增长率超过80%。
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离 网 光 伏 / 风 力 发 电 培 训 师 资 培 训 班
中国太阳能和风能资源及其分布概要
离 网 光 伏 / 风 力 发 电 培 训 师 资 培 训 班
中国太阳能和风能资源及其分布概要
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中国太阳能资源及分布
面每年接受的太阳辐射能约为147×108GWh,相当于4.9万亿吨标准 煤,约等于上万个三峡工程发电量的总和。全国各地太阳能年辐射 总量达335~837kJ/cm2,中值为586kJ/cm2。

太阳能资源分布

太阳能资源分布

太阳能资源分布新闻日期:2008-01-31 浏览次数:6368中国地处北半球欧亚大陆的东部,主要处于温带和亚热带,具有比较丰富的太阳能资源。

根据全国700 多个气象台站长期观测积累的资料表明,中国各地的太阳辐射年总量大致在3.35X 103〜8.40X 103MJ/m2之间,其平均值约为 5.86X 103MJ/m2。

该等值线从大兴安岭西麓的内蒙古东北部开始,向南经过北京西北侧,朝西偏南至兰州,然后径直朝南至昆明,最后沿横断山脉转向西藏南部。

在该等值线以西和以北的广大地区,除天山北面的新疆小部分地区的年总量约为 4.46X 103MJ/m2 外,其余绝大部分地区的年总量都超过 5.86X 103MJ/m2 。

太阳能的相关知识新闻日期:2007-11-07 浏览次数:1638太阳能一般指太阳光的辐射能量。

在太阳内部进行的由"氢"聚变成"氦"的原子核反应,不停地释放出巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量,这种能量就是太阳能。

到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为800000 亿kW ,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500 万吨煤释放的热量。

利用太阳能的历史据记载,人类利用太阳能已有3000 多年的历史。

将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300 多年的历史。

真正将太阳能作为"近期急需的补充能源"," 未来能源结构的基础" ,则是近来的事。

20 世纪70 年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。

近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门•德•考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。

20世纪的100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。

第一阶段(1900-1920)在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。

全国太阳能资源分类

全国太阳能资源分类

全国太阳能资源分类一、太阳能资源概述太阳能是指太阳辐射能被人类利用的能源,是一种可再生、清洁、无污染的能源。

全国太阳能资源丰富,可以根据不同地区的太阳能辐射强度进行分类。

二、高辐射地区1.西北地区西北地区是我国太阳能资源最为丰富的地区之一。

该地区阳光充足,年平均日照时数较多,太阳能辐射强度高。

特别是青海、新疆等地,太阳能资源非常丰富。

2.西南地区西南地区也是太阳能资源丰富的地区之一。

该地区地势多山,森林覆盖率高,阳光直射时间较少,但是由于地理位置靠近赤道,太阳能辐射强度相对较高。

云南、四川等地是典型的西南地区。

三、中等辐射地区1.华北地区华北地区太阳能辐射强度适中,年平均日照时数较多,适宜进行太阳能利用。

该地区包括北京、天津、河北等省市,太阳能资源利用潜力较大。

2.华东地区华东地区太阳能资源也处于中等辐射水平。

该地区以沿海地区为主,气候湿润,云量较多,太阳能辐射相对较弱。

但是由于地区经济发达,太阳能利用技术较先进,仍有较大的潜力。

四、低辐射地区1.东北地区东北地区太阳能资源较为有限,该地区气候寒冷,云量较多,太阳能辐射较弱。

但是随着太阳能技术的不断发展,太阳能在东北地区的利用也有一定的前景。

2.华南地区华南地区太阳能辐射强度相对较低。

该地区以广东、福建等省份为主,气候湿热,云量较多,太阳能资源利用较为困难。

但是由于地区经济发达,太阳能热水器等应用逐渐普及。

五、太阳能资源利用前景展望随着清洁能源的重要性日益凸显,太阳能作为一种可再生资源,具有巨大的潜力。

未来,我国应加大对太阳能资源的开发利用,推动太阳能技术的创新与进步。

同时,政府应加大对太阳能产业的支持力度,制定相关政策和法规,促进太阳能产业的发展。

六、结论全国太阳能资源根据辐射强度可以分为高辐射地区、中等辐射地区和低辐射地区。

西北地区和西南地区太阳能资源最为丰富,而东北地区和华南地区太阳能资源相对较低。

在未来,太阳能资源的开发利用将成为我国能源转型和可持续发展的重要方向。

太阳能资源储量

太阳能资源储量

中国太阳能分布及太阳能资源储量我国西部太阳能的年总辐射约为140-200 Kcal/cm²年,高于东部的80-160Kcal/cm²年;我国东部、北部地区的年总辐射约为120-160 Kcal/cm²年,高于南部地区的80-120 Kcal/cm²年;我国三分之二以上的地区的年日照时数达2000小时,年总辐射大于140Kcal/cm²,应用太阳能空调的前景很好。

特点:1。

太阳能资源最好的地区和最差的地区,都分布在北纬22°~35°区域内。

尤其是青藏高原,是我国太阳能资源最理想的地区,年辐射量达180~200Kcal/cm2 year。

而四川盆地由于处在南北两股暖冷气流交汇处,云雨天气多,形成太阳能资源的低值中心。

2。

在北纬30°~40°之间,太阳能资源随纬度增加而增加。

3。

北纬40°以上,太阳能资源自东向西逐渐增加。

4。

新疆地区太阳能资源分布由东南向西北逐渐减少。

5。

台湾地区太阳能资源由东北向西南逐渐增加,海南岛太阳能资源和台湾基本相当。

太阳能利用潜力巨大太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小,大致上可分为五类。

甘肃省大部分地区属于一、二类地区,太阳辐射比较丰富,平均年日照时间在2300—2700小时。

有专家测试,在相同水量和温度的前提下,兰州市夏季每天每平方米所接受的太阳热量相当于4千瓦时电转化的热量,冬季则大约相当于2千瓦时到3千瓦时电。

中国太阳能分布图太阳能是一种清洁的可再生能源,储量非常丰富。

化石能源终有一天要枯竭的,而太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。

随着世界对环境保护的关注--2005年2月16日《京都议定书》的生效,大规模开发利用太阳能是减少空气污染,减少有害气体排放的有效措施之一。

所以开发利用太阳能与可再生能源将对我国经济、社会和环境持续协调发展起到重要的作用。

全球权威能源机构预测,到本世纪中期太阳能将成为人类能源构成中的重要组成部分。

全国太阳辐射强度表

全国太阳辐射强度表

全国太阳辐射强度表摘要:一、引言二、全国太阳辐射强度概述1.太阳能资源丰富地区2.太阳能资源一般地区3.太阳能资源匮乏地区三、太阳辐射强度的影响因素1.地理位置2.大气层状况3.季节和天气四、太阳辐射强度的利用1.太阳能发电2.太阳能热水器3.太阳能农业五、结论正文:【引言】太阳能是一种清洁、可再生的能源,被广泛应用于发电、热水器、农业等领域。

太阳辐射强度是衡量太阳能资源的重要指标,对太阳能的利用有着重要影响。

本文将介绍我国的太阳辐射强度分布情况及其影响因素,并探讨如何充分利用太阳辐射强度。

【全国太阳辐射强度概述】我国地域辽阔,太阳辐射强度分布不均。

根据太阳年总辐射量的大小,可以将全国划分为三个区域:1.太阳能资源丰富地区:主要包括青藏高原、西北地区以及四川盆地。

这些地区年太阳总辐射量大,具有丰富的太阳能资源。

2.太阳能资源一般地区:主要包括东北、华北、华东、华南等地。

这些地区年太阳总辐射量适中,太阳能资源较为一般。

3.太阳能资源匮乏地区:主要指长江中下游地区。

这些地区年太阳总辐射量较小,太阳能资源相对匮乏。

【太阳辐射强度的影响因素】太阳辐射强度受多种因素影响,主要包括:1.地理位置:地理位置决定了纬度,纬度越高,太阳高度角越大,太阳辐射强度越大。

2.大气层状况:大气层中的水汽、尘埃等对太阳辐射有吸收和散射作用,影响太阳辐射强度。

3.季节和天气:不同季节,太阳高度角和日照时间不同,影响太阳辐射强度。

天气状况如阴晴、雨雪等也会影响太阳辐射强度。

【太阳辐射强度的利用】太阳辐射强度的充分利用有助于减少化石能源的消耗,减轻环境污染。

以下是一些常见的太阳辐射强度应用方式:1.太阳能发电:通过光伏电池板将太阳光转换成电能,实现清洁能源的利用。

2.太阳能热水器:利用太阳能提供热水,节省传统能源,减少环境污染。

3.太阳能农业:利用太阳辐射强度促进植物生长,提高农业产量。

【结论】太阳辐射强度在我国分布不均,受到多种因素的影响。

我国太阳能资源评估方法

我国太阳能资源评估方法

我国的太阳能资源及基本评估方法?1. 中国的太阳能资源状况我国的太阳能资源十分丰富。

其中总辐射年总量在860~2080kWh/m2之间,直接辐射年总量在230~1500 kWh/m2之间,年平均直射比在0.24~0.73之间,年日照时数在870~3570 之间。

全国有90%以上的陆地太阳能资源属于较丰富、很丰富或最丰富。

图1. 中国太阳能资源主要物理量空间分布图1给出了中国1978~2007年平均的总辐射年总量、直接辐射年总量、直射比年平均值和年总日照时数的空间分布。

从图中可以看出,我国的总辐射年总量自西北到东南呈先增加再减少然后又增加的趋势,总的来说西部多于东部、高原大于平原﹑内陆大于沿海、干燥区大于湿润区;新疆东南边缘、西藏大部、青海中西部、甘肃河西走廊西部、内蒙古阿拉善高原及其以西地区构成了一条占国土面积约20%的太阳能资源“最丰富带”,其中西藏南部和青海格尔木地区是两个高值中心,总辐射年总量达到2000 kWh/m2左右;在这条带的西北方向,即新疆大部分地区,以及这条带的东部,即西藏东部、云南大部、青海东部、四川盆地以西、甘肃中东部、宁夏全部、陕西北部、山西北部、河北西北部、内蒙古中东部至锡林浩特和赤峰一带,是我国太阳能资源的两个“很丰富带”,占国土面积的近40%;除此之外,我国中东部和东北的大部分地区都属于太阳能资源的“较丰富带”,其中只有以四川盆地为中心,四川省东部、重庆全部、贵州大部、湖南西部等地区属于太阳能资源的“一般带”,总辐射年总量只有1000 kWh/m2左右,面积占我国国土的7%左右。

直接辐射年总量的空间分布特征与总辐射比较一致,只有在塔里木盆地出现了一个相对的低值中心,相应的直射比也明显低于周围,只有0.5左右;在我国东南地区,也即大约35oN以南、100oE以东的区域,直射比基本在0.5以下;除此之外我国大部分地区的直射比都在0.5以上,在青藏高原以南以及内蒙古东部的部分地区,直射比甚至达到0.7以上。

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第1章太阳辐射能和我国太阳能资源1.1太阳辐射特性1.1.1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3.865×1023kW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1.765×1014kW,经过大气层的衰减到达地球表面的约占47%,即8.3×1013kW,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1.74×1013kW,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=2.9979×108m/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,?=6.626×10-34J·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=1.602×10-19J。

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。

1.1.2太阳辐射能谱太阳的电磁辐射能谱主要集中在波长为0.15~4μm 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AM1.5和假定太阳是6000K 黑体时太阳的辐射能谱。

其中光谱辐照度单位为kW/(m 2·μm),是表示以λ为中心波长的单位窄带宽内的太阳辐照度。

图1-2地球大气层上界太阳辐射能谱图图中波长在0.40~0.76μm 范围的辐射为可见光,只占其中很窄的波段,波长范围0.005~0.40μm 为紫外光,波长范围0.76~1000μm 为红外光。

在可见光范围内,不同波长的辐射有不同的颜色,0.40~0.45μm 波段是紫光,0.45~0.48μm 波段是蓝光,0.48~0.55μm 波段是绿光,0.55~0.60μm 波段是黄光,0.60~0.64μm 波段是橙光,0.64~0.76μm 波段是红光,光谱辐照度最大值所对应的波长为0.475μm,属于蓝光。

紫外光还可以分近紫外(0.4~0.31μm)、中紫外(0.31~0.17μm)和远紫外(0.17~0.005μm)。

红外光还可以分近红外(0.76~3μm)、中红外(3~6μm)、远红外(6~15μm)和超远红外(15~1000μm)。

虽然可见光的波长范围并不宽,但其辐射能在整个太阳辐射能谱中所占比例较高,约为43.8%,红外光约占47.4%,紫外光约占8.7%,无线电波、微波和Χ射线等在太阳辐射能中的比例就非常小了。

1.1.3太阳辐射物理量在太阳辐射及其利用的科学实验和工程技术中,经常会遇到太阳辐射的计量和计算问题,这就要涉及到一些太阳辐射的物理量、定义及计量单位。

对于太阳能光伏发电工程技术,最重要的太阳辐射物理量有以下几个:1.辐射功率也称辐射通量,是指单位时间内以辐射方式发射、传输或接收的能量,计量单位为W 。

s J W 11 。

2.辐照度在单位时间内入射到单位面积表面上的辐射能,称为该表面上的辐照度,又称辐照强度或辐射强度,计量单位为2m W 。

当计量单位中的能量用卡(cal )表示时,可以按以下关系式进行转换:min)(12•cm cal =697.82m W ,12m W =0.86)2h m kcal •。

3.辐照量在一定时段内,入射到单位面积表面的辐射能称为该时段的辐照量,又称辐射量,计量单位是2m h kW •。

当计量单位中的能量用焦耳(J )或卡(cal )表示时,其转换关系为12m MJ =0.27782m h kW •=0.02392cm kcal 。

辐照量实际是指在一定时段内的辐照度对时间的积分值。

利用辐照强度计来测量表面上的辐照度,对光照时间求积分才能得到这个时段的辐照量。

4.峰值日照时数峰值日照时数是指每天的辐照量相当于12m kW 辐照度下照射的小时数。

因为光伏组件的最大功率是在12m kW 辐照度条件下测试的,所以峰值日照时数表示光伏方阵每天有多少小时运行在最大功率上。

例如,甘肃金昌水平面年平均辐照量为1705)(2a m h kW ••,倾角为25o 的斜单轴太阳跟踪装置上的年平均辐照量为2511)(2a m h kW ••,则水平面年平均峰值日照时数为1705)(2a m h kW ••÷12m kW ÷365a d =4.67d h ,斜单轴太阳跟踪装置上的年平均峰值日照时数为2511)(2a m h kW ••÷12m kW ÷365a d =6.88d h 。

当然,每个月的月平均峰值日照时数和每天的峰值日照时数都是不同的。

这里要同通常所说的日照时数这个概念区别开来。

日照时数是指太阳每天在垂直于其光线的平面上的辐照度在1202m W 以上的时间长度。

如果把一年中每天的日照时数加起来,就是常说的全年日照时数。

日照时数与可能照射时数(从日出到日落的白天时间)的百分比称为日照百分率,能用来说明晴天的多少。

1.1.4太阳常数太阳常数是用来描述太阳辐射的一个基本量。

它是指在距离太阳一个天文单位(即日地平均距离,记为1AU ,1AU=1.496×108km )处,单位时间内入射到与太阳光线垂直的单位面积表面上的总辐射能,或者说在距离太阳一个天文单位处与太阳光线垂直的表面上的太阳辐照度。

根据美国国家航空航天局(NASA )的卫星观测数据,1971年起全世界采用统一的太阳常数值1353W/m 2。

1981年世界气象组织(WMO )根据更精确的观测,公布更新的太阳常数值为1367±7W/m 2,其精度提高到了±0.5%。

由于地球绕太阳公转的轨道是个椭圆,日地之间的距离不是常数,所以地球大气层上界的太阳辐照度是变化的,它与日地距离与日地平均距离之比的平方成反比。

一年中的1月3日(或4日)日地距离最近(近日点),7月4日(或5日)日地距离最远(远日点),4月初和10月初日地距离为平均值。

由于地球绕太阳公转椭圆的扁率很小,日地距离与平均距离的变化幅度不超过±1.7%,而日地距离变化引起的地球大气层上界太阳辐照度的相对变化幅度不超过±3.5%。

图1-3中的曲线表示了地球大气层上界的太阳辐照度在一年中的变化情况。

图1-3地球大气层上界太阳辐照度在一年中的变化实际上太阳辐射的能量是有波动的,受太阳活动(包括黑子活动和太阳耀斑)的影响。

在太阳黑子激烈活动或太阳耀斑爆发期间,Χ射线、紫外线、微波、无线电波和粒子的辐射都有急剧变化,变化范围高达几十至几百倍,但近紫外、可见光和近红外的辐射变化很小,变化范围在2.5%以内。

所以可以把太阳辐射看作是基本稳定的,故提出了太阳常数这一概念。

1.1.5大气质量太阳以光辐射的形式将能量送到地球表面。

太阳辐射在到达地球表面之前,被大气层吸收、散射或反射而衰减,这种衰减与太阳辐射穿过大气层的路径和天气有关,到达地面的太阳能谱也与大气层外不同。

太阳辐射在大气层中经过的路程越长,衰减就越大,辐射能量损失得就越多,到达地面的辐射能量也就越小。

通常把在标准状态下(气温为0℃,气压为0P =101325a P ),晴朗天气太阳光线垂直入射到海平面所经的路程中,单位截面积空气柱中的质量称为1个大气质量(记作AM1),并且用它去度量太阳处于任何位置时光线经过大气层到达海平面的路程中单位截面积空气柱的质量。

显然,大气层上界的大气质量为0(记作0AM )。

可见,大气质量是一个无量纲量,表示不同路径上的大气对地球表面接受太阳辐射的影响程度。

地面上任何地方、太阳处于任何位置入射时的大气质量,可近似表达为 AM =)sinh (0S P P (1-3)式中,S h 为太阳光线与水平面的夹角,即太阳高度角,0P 为标准大气压,P 为当地大气压,它是当地海拔高度z 的函数,可近似表达为P =0.999Z/80P (1-4)海拔越高,大气越稀薄,大气质量就越小,太阳辐照度就较高。

式(1-3)大气质量的计算值在S h ≥300时与测试值十分接近,但当S h <300时,由于大气折射和地面曲率的影响,计算结果误差就较大。

在太阳能利用的工程技术中,海平面上太阳在任意高度角入射时的大气质量,可以采用下面的拟合公式进行计算:AM =[1229+(614sin S h )2]1/2-614sin S h (1-5) 为了直观了解,表1-1和表1-2分别列出了大气质量所对应的太阳高度角和太阳高度角所对应的大气质量。

表1-1海平面上大气质量与太阳高度角的关系表1-2海平面上太阳在不同高度角入射时的大气质量太阳高度角为90o 时,大气质量为AM1,太阳辐照度约为10702m W ;太阳高度角为41.8o 时,大气质量为AM1.5,太阳辐照度约为10002m W ;太阳高度角为30o 时,大气质量为AM2。

AM1.5是典型的晴天地面上的太阳辐照情况,所以把这时的太阳辐照度和能谱,作为测试光伏组件性能的标准条件之一。

大气质量不同,太阳辐射能谱也不同。

太阳辐射通过大气层时,要经受多种粒子对波长有选择性的散射和吸收,所以到达地面的太阳辐射能谱与大气层上界的情况有所不同。

例如,太阳辐射中的Χ射线和其它波长更短的射线,在电离层中就会被大气分子强烈地吸收;大部分紫外线将被臭氧分子吸收;可见光主要是被大气分子、水蒸气分子、烟雾和尘埃微粒的散射;近红外则主要是被水蒸气分子选择性吸收,而远红外在大气层上界就已经很弱了。

图1-4表示了在清洁大气条件下不同大气质量时的太阳辐射能谱图。

随着大气质量的增大和大气透明度的降低,到达地面上的各波长的太阳光谱辐照度都在减小,紫外辐射所占总辐照度的百分比有所减小,而红外辐射所占总辐照度的百分比却有所增大。

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