第2章 光伏发电原理_太阳光.pdf

第2章太阳光 2.1 太阳能概述 2.2 日地天文关系 2.3 太阳辐射量 2.4 太阳能资源分布 §2.1 太阳能概述 2 太阳是一个发光发热的巨型气态星体。 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。 §2.1 太阳能概述 3 风能、水能、生物质能、海洋能等可再生能源，都来自太 阳能的转化。就连煤、石油等化石燃料，也是远古贮存下 来的太阳能。广义的太阳能，包括上述各种能源。 当把太阳能作为可再生能源的一种进行讨论时，太阳能指 的是直接照射到地球表面的太阳辐射能（包括光和热）； 通常所说的太阳能利用，是指太阳辐射能的直接转化和利 用。 太阳的能量，来自其内部的热核反应。以光辐射的形式， 每秒钟向太空发射约3.74×1026J的能量。 §2.1 太阳能概述 4 因距离遥远，太阳释放的能量只有22亿分之一投射到地球。 到达大气层上界的太阳辐射功率，经过大气层的反射和吸 收，能够投射到地面的只有70%左右。 尽管如此，每年到达地球表面的太阳能仍高达102,000TW， 相当于1300万亿吨标准煤，是全球能耗的上万倍。 陆地面积只占地球表面的21％，再除去沙漠、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5％～6％。 §2.1 太阳能概述 5 太阳大约还可以持续100 亿年。相对于人类发展历史而 言，可以说是“无穷无尽”了。 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，其分布 最广，也最容易获取。 如果能有效地利用太阳提供的能量，那么人类未来就不 会为能源的枯竭问题担忧了。 §2.2 日地天文关系 1．地球的公转与赤纬角 贯穿地球中心，与南、北两极相连的线称为地轴 地球除了绕地轴自转外（自转一周约24小时），还在椭 圆形轨道上围绕太阳公转，该椭圆型轨道称为黄道，运 行一周为1年，约365天 地球自转轴与椭圆轨道平面（称黄道平面 ）的夹角为 66°34′。地轴在空间的方位始终不变，因而赤道平面 与黄道平面的夹角为23°26′（23.45°） 造成了太阳光线垂直照射在地球表面的位置一年中在± 23°26′纬度之间变化，这就是地球上形成四季的原因 公转与自转的关系 自转—赤道平面 黄赤交角(23°26´) 公转—黄道平面 §2.2 日地天文关系 §2.2 日地天文关系 在北半球 春分及秋分时，太阳光线正射（垂直照射）在赤道上， 赤纬角δ为零，昼夜时间相等。 夏至（6月22日），太阳光线正射在北回归线上， δ =23°26′。 冬至（12月22日），太阳光线正射在南回归线上， δ =－23°26′。 ※ 正午时的太阳光线与地球赤道平面间的夹角，称为太阳 赤维角，简称赤纬，用 δ表示 §2.2 日地天文关系 §2.2 日地天文关系 一年中某日的赤纬可由下式计算： 284 +n δ 23.45sin(360o × )