太阳能科普知识

（ 1 ）、我国的太阳能资源

   我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为 50x1018kJ ，全国各地太阳年辐射总量达 335 ～ 837kJ ／ cm2·a ，中值为 586kJ ／ cm2·a 。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在 4000m 以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。其它地区的太阳年辐射总量居中。

（ 2 ）、太阳光

   太阳光的性质： 太阳光是由于太阳发生热核聚变反应产生的强烈光辐射，太阳光包含了各种波长的光：红外线、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、紫外线等，靠近红光的光所含热能比例较大，紫光所含热能比例小。

太阳光是可见光波段内的电磁波，当太阳光被物体吸收时，光能就转换为热能，该热能被水吸收后，水温就升高，这就是太阳能热水器能够热水的前提条件。黑色物体吸收光最多，灰色物体吸收光较少，白色或镜面反射物体吸收光最少。

太阳光照角度运动规律：在同一天里，太阳从东边升起，西边落下，中午 12 时升至最高点，但是太阳并不是每天都从正东升起，正西落下，在不同的季节里，日出、日落的方向变化较大。

太阳能光的四季变化规律：地球如陀螺自转的同时绕太阳公转，因地轴与公转轨道面有一倾角 67.5 ° , 与轨道面垂线夹角 23.5 °，使地球上有了四季，昼夜。

广东地处北回归附近，夏天阳光直射，冬天则阳光斜射，太阳能集热器应照顾冬天的日照情况，和一天阳光入射角的变化，取倾角 30 °为最佳（纬度 +8 °）。阳光辐射度与入射方向和板的垂线夹角的余弦成正比，因为余弦值在 0 ± 15 °范围内变化较小，故集热器的倾角可在 30 °± 15 °即 15 °～ 45 °范围内适当调整。

（ 3 ）、太阳能热利用

   太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、太阳能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

   20 世纪 50 年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是 1954 年美国贝尔实验室研制出 6 ％的实用型单晶硅电池；二是 1955 年以色列 Tabor 提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术的突破，为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。

   太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。 20 多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。 7O 年代后期开始开发家用热水器。目前我国产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约 1OO ～ 15O 公斤标准煤。

   8O 年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。全玻璃真空管集热器已经实现了产业化，目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。真空管热水器分全玻璃和热管式两种。

   我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、 产品质量不断提高外，几种热水器的国家标准已经颁布并开始实施。如《平板热水器热性能评价实验方法》（ GB4271-84 ）、《平板热水器产品技术指标》（ GB6424--86 ）、《家用热水器热性能实验方法》（ GB12915-91 ）、《全玻璃真空管集热器》（ GB ／ T17O49--1997 ）等。但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远没有开发出来，热水器的户用比例只有 3 ％，与日本的 2O ％和以色列的 80 ％相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。