文档介绍：第三章气候资源
第一节太阳辐射资源评价
一、太阳辐射资源概述
1、太阳辐射资源特点
太阳以电磁波形式不断向外放射能量,称为太阳辐射。
太阳辐射穿过大气层后,其中被吸收约占19%,被大气反射约占20%,被大气散射约占34%(6%至宇宙,28%重新到地表),即55%到达地表,被地表反射4%,太阳辐射资源主要指被地表吸收的太阳总辐射,约占到达大气顶界辐射量的51%。
太阳辐射资源的多寡主要由太阳高度角和大气透明度两个因素决定。
太阳总辐射变化是直接辐射和散射辐射共同作用的结果,并且主要由太阳高度角变化决定。
我国太阳辐射年总量,总的是东部小西部大。年内月总辐射量最低值在12月份,最大值出现在6月份。
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6680~8400 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。尤以西藏西部最为丰富,最高达2333 KWh/㎡(/㎡),居世界第二位,仅次于撒哈拉大沙漠。
二类地区:为我国太阳能资源较丰富地区,年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2,~/㎡。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,年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2,~/㎡。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。
四类地区:是我国太阳能资源较差地区,年太阳辐射总量4200~5000 MJ/㎡,~/㎡。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,年太阳辐射总量3350~4200 MJ/㎡,~/㎡。
2、太阳辐射资源的利用
、光热转换
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。
现代有制热与制冷。现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
常见的有太阳能热水器、太阳能空调制冷、太阳能温室、蓄热太阳池。
、光电转换
利用太阳能发电。如太阳能光伏:光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。还有光能汽车、太阳能路灯等。
法国奥德约太阳能发电站是世界上第一个实现太阳能发电的太阳能电站。
、光化转换
基本形式有植物的光合作用和光化反应。
光化反应利用物质化学变化贮存太阳能,其原理可表达为: A+B+热→C+D 上式表明,当物质A和B在一定温度下吸热后,反应向右方进行,生成C和D,贮存了太阳能;当需要热量时,使C和D 逆向进行反应,放出太阳能热量,还原成A和B。可供选择并已在研究的太阳能化学反应蓄热方法有金属氢化物贮存、化学热泵贮存、某些无机氧化物的水合热贮存等。光化反应的另一含义是利用光的作用进行的化学过程。常见的有感光层上的溴化银分解,氯和氢在光下相互作用形成Hcl,以及其他一些反应。
二、太阳辐射资源的计算
1、太阳总辐射的计算
主要采用经验公式:
Q = Qi•F1(p)•F2(s,n)
式中
Q:太阳总辐射;
Qi:理论太阳辐射,一般可通过天文计算公式获得或查表获得,主要包括天文辐射、晴天总辐射和理想大气总辐射三种;
F1(p):大气透明度的影响函数;
F2(s,n):天空晴朗程度的影响函数,其中s是日照百分率,n是云量。
总辐射与理论太阳辐射的比值,与日照百分率呈线性相关,据此主要采用下列三种经验公式:
、利用天文辐射计算太阳总辐射
天文辐射是指完全由地球的天文位置,如日地距离、太阳高度、白昼长度等决定的太阳辐射,即到达大气顶界的太阳辐射。
Q = QA(a+bs) (翁笃鸣,1964)
Q :太阳总辐射;
QA :天文辐射,可查表获得;
s:日照百分率;a、b:经验系数(见下表)。
地区
a
b
华南地区