太阳能基本知识资料重点

工业化步伐逐步加快 ，农村生活和生产
能源需求量在未来十年内将保持强劲的
增长势头。农村商品 能源需求量的迅速
增长，不仅给我国的能源供应体系造成
巨大的压力，而且也带来了一系列区域
性和全球性的环境问题。
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太阳辐射能资源
• 太阳能的源泉、产生原理 • 太阳辐射的性质 • 我国丰富的太阳能资源及分布趋势 • 太阳能的特点
• 指流体（气体或液体）中温度不同的各 部分发生相对位移而引起的热量传递现 象。
• 热对流现象只发生在气体或液体中。 • 在流体发生热对流的同时，由于流体中
温度分布的不均匀，也将随着发生热传 导现象，所以对流换热过程实际上是热 传导和热对流综合作用的过程。
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热辐射
• 指直接依靠物体表面对外发射可见或不 可见的射线在空间传递能量的现象。
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我国太阳能资源的 分布趋势（续）
• 在北纬300~400地区，太阳能资源随纬度 的增加而增加。
• 北纬400以北地区，太阳能资源自东向西 逐渐增加。
• 新疆地区的太阳能资源分布由于受天山 山脉的影响，自东向西逐渐减少。
• 台湾地区的太阳能资源分布是由东北向 西南逐渐增加。 返回
太阳能特点
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太阳能的源泉、 产生原理
• 太阳能的源泉 • 太阳能的产生原理
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太阳能的源泉
• 太阳的形状特点 • 太阳的能量
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太阳的形状特点
• 太阳是离地球最近的一颗恒星，是一个 硕大炙热的球体，直径是地球的109倍， 体积是地球的130万倍，质量是地球的 33万倍。
• 太阳球心至平均直径1/4处的球体内，占 全部质量的40%，体积的15%和产生能 量的90%，这里的温度大约为1500万度。 返回
太阳的能量
• 太阳不停地向四周空间放射出巨大的能
量，平均每秒钟3.865×1026焦耳,相当于
每秒钟烧掉1.32 ×1016吨标准煤,而地球所
接收到的能量仅是太阳发出总量的22亿
分之一,尽管如此每秒钟也有1.765 ×1017
焦耳之多,折合标准煤600万吨。能量是相
当的巨大。
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太阳能的产生原理
• 热传导 • 热对流 • 热辐射
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热传导
• 是指物质各部分之间没有相对位移，由 于直接接触而发生能量传播的现象，它 是依靠物质分子、原子及自由电子等微 观粒子的热运动而进行的热量传递现象， 可以发生在固体、液体和气体中。在气 体和液体中除了有热传导之外，还会同 时有热对流及辐射现象。 返回
热对流
我国丰富的太阳能资源 及分布趋势
• 我国丰富的太阳能资源 • 我国太阳能资源的分布趋势
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我国丰富的太 阳能资源
• 我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3以 上的地区年辐射总量大于120万千卡/米2， 年日照时数在2000小时以上。
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我国太阳能资源的 分布趋势
• 太阳能资源的高值中心和低值中心都处于北纬 220~350区域内，青藏高原是太阳能资源的高值 中心，由于青藏高原南部是海拔7000~8000米 的喜马拉雅山，阻挡着来自印度洋水汽，因而 年日照高达3200~3300小时，年辐射总量为 160~200万千卡/米2。四川盆地由于处在青藏高 原东麓的背风坡，是南支暖湿气流和北支冷干 气流的交接处，所以云雨天气多，并形成太阳 能资源的低值中心。
• 太阳能的优点 • 太阳能的缺点
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太阳能的优点
• 它是人类可利用的最丰富的资源。 • 可以就地开发利用，不存在运输问题。 • 是一种洁净的能源，无污染。
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太阳能的缺点
• 分散性
主要表现在能量密度低，太阳常数为1367瓦/㎡。而一般核能 的能量密度10 千瓦/㎡量级。因而若要获得较大能量，集热器采 光面积必须要相当大。若要获得较高能量密度，必须要聚光。
太阳能科普知识
• 我国能源消费现状 • 太阳辐射能资源 • 传热学基本知识
我国能源消费现状
• 1、污染严重 2、利用效率低，浪费大 3、运输压力重 4、农村地区常规能源短缺 5、边远农村、牧区、海岛居住分散，电 网难以覆盖
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污染严重
• 由于大多数煤炭是通过直接燃烧方式来 利用的，对大气环境造成污染。据统计， 中国大部分城市的烟尘和二氧化硫含量 都超过国家标准，大气中的90%的SO2， 70%的烟尘，85%的CO2和87%的氮氧化 物都来自煤炭的直接燃烧。 返回
• 太阳能量的产生：根据爱因斯坦相对论， 通过热核反应，质量转化为能量，公式 为：E=mc2 在太阳的中心部位，温度有 1500万度，压力要比地球大气压力高四 千亿倍，在这样的高温高压下，热核反 应可顺利持续进行，由于太阳是具有极 大质量的天体，按目前的消耗率，还足 以维持6×1010年，从人类的生存年代而 言，可称的上取之不尽，用之不竭了。
• 间断性
由于气候变化，如阴天下雨时，太阳能基本为零。若要连续 利用太阳能，必需要考虑能量的贮存。
• 变化性
由于地球自转、公转和自转轴与轨道面之间存在的夹角，使 地球上产生昼夜及季节的变化，使太阳能成为一个变化的数值。 若要充分利用太阳能，尤其是高温利用时，必需要考虑自动及人 工跟踪等问题。
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传热学基本知识
利用率低，浪费大
• 我国工业锅炉和窑炉用煤量约占煤炭消耗量 的45%，利用率在25~65%之间不等；发电及 供热用煤占25%，系统效率在35%左右；城乡 居民炊事用煤占17%，转换效率18~35%；生 产原料用煤仅占13%。据测算，这种以煤为主 体的能源系统的整体效率同国际先进水平相 比约低30%。 返回
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太阳辐射的性质
• 太阳辐射为短波辐射，因为97%以上的 太阳辐射能位于0.29~3.0um的波长范围内， 波长较短所以称太阳辐射为短波辐射。
• 地球辐射是地表及其上的一切物体，空 气，悬浮微粒和大气云层等发射的辐射。 常温下，地球辐射能量的99.9%以上集中 在波长大于3.0um的波长范围内,所以称地 球辐射为长波辐射。 返回
运输压力重
• 我国的煤炭产地有70%集中在西北部， 而煤炭的消费地区又主要集中在东北、 华东、华中和华南，北煤南运，西煤东 调，运量大、距离长，增加了铁路运输 的困难。
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农村地区常规
能源短缺
• 我国作为一个农业大国，其能源消费量
约占全国能源消费量的50%（含生物质能
源），随着农村经济的不断发展，农村