太阳能技术基础-solarbe文库

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演讲人刘志璋演讲人刘志璋电话86 25 52095811 传真86 25 52095999 Ext 65699 电邮LiuFengce eg.cn 地址江苏省南京市江宁经济技术开发区水阁路6号（211153）太阳能技术基础一、有关太阳能的技术参数二太阳能光伏发电技术二、三、光伏系统设备四、太阳能热发电技术一、有关太阳能的技术参数 1、太阳能可分为广义的太阳能和狭义的太阳辐射能所谓广义可分为广义的太阳能和狭义的太阳辐射能。所谓广义的太阳能是指由太阳辐射转换而成的一切能量，它包括现在和过去通过太阳活动而获得的所有形式的能量，如风、在和过去通过太阳活动而获得的所有形式的能量，如风、波浪能、海洋能、生物质能以及煤、石油天然气等。狭义的太阳辐射能主要是指太阳总辐射 2、太阳与地球的几何关系一、有关太阳能的技术参数 2.1太阳与地球的几何关系二、太阳辐射与资源分析太阳的位置参数高度角和方位角 ¾地平坐标系二、太阳辐射与资源分析 ¾地面太阳辐射太太阳辐辐射在在大气气中的衰减一、有关太阳能的技术参数 2.2 太阳赤纬角地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角称为赤纬角。由于地轴的倾斜角永远保持不变，至使赤纬角随时都在变化，但最大不超 ± 23° .27′。它与所在地区无关，不同的地区，只要日期相同，就具有相同的赤纬角。由库珀方程可得太。阳赤纬角的计算公式为 365 284 2sin45.23 n πδ 式中，n为一年中的日期序号；一月一日为零一有关太阳能的技术参数一、有关太阳能的技术参数 2.3 太阳的时角太阳中心点到地心的连线与当地地球子午线之间的夹角称为太阳时角。在正午时角为零，其它时刻时角的值为离正午的时间（h）乘以15 ° 太阳时角以度来表示正为日落时角负为日出时角。地球自，，正为日落时角，。转一周为360 °，相应的时间为24h，每1h地球自转的角度为 360°/2415°。时角定义正午时为零，其它时辰时角的数值等于离正午的小时数乘以15 ° ；上午时角为负值，下午时角为正值。例；，。如，上午10时和下午2时的时角分别为-30 °和30 °。 tantanarccos δφω − φ 为当地纬度一、有关太阳能的技术参数 2.4 太阳方位角太阳方位角是太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影与当地子午线的夹角太线在地面上的投影与当地子午线的夹角。太阳偏东时为负，偏西时为正。太阳方位角的计算公式为 δφ sinsinsinh − φ γ coscosh cos 一、有关太阳能的技术参数 2.5 太阳高度角 h 太阳高度角 h为地球表面某点与太阳的连线与地平面之间的交角，可用下式计算 ωδδ coscoscossinsinsinh φφ 1一、有关太阳能的技术参数 3、日照时数日照时数是指太阳在某地实际照射的时数在一给定时间段（日月年）日照数。在给定时间段（日、月、年），日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过 120 （ W 2）的时间总和以小时（ h）为单（ ·m- ）的时间总和，以小时（）为单位，取一位小数。日照时数也称实照时数。二、太阳辐射与资源分析 ¾日照时数大于 120W m – 2 .的光照时数一、有关太阳能的技术参数一、有关太阳能的技术参数 4、太阳的光谱各色可见光的波长范围太阳能光谱分布图各种辐射的波长范围二、太阳辐射与资源分析 ¾太阳高度角与太阳光谱太阳高度角影响太阳辐射强度一、有关太阳能的技术参数 5、太阳常数太阳常数 I sc 在平均日地距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面的单位面积上单位时间内所接收到的太阳辐射能。 0sc sc 2 1 0.034cos 365 n I IIr π⎡⎤ ⎛⎞ ⎜⎟ ⎢ ⎥ ⎝⎠ ⎣⎦ I sc 平均日地距离时的太阳辐射强度 I 0 大气层上界某一任意时刻的太阳辐射强度 n距离1月1日地天数 r日地间距引起的修正值太阳常数 / 2 E Q 1367 W m 一有关太阳能的技术参数一、有关太阳能的技术参数太阳常数 1353 w/㎡（平均日地距离一小时实测）小时实测） 1367 ± 7 w/㎡（计算值）一、有关太阳能的技术参数 6、大气质量大气质量是个无量纲量它是太阳光线穿过地球大气的路径与太阳光是一个无量纲量，线在天顶角方向时穿过大气路径之比，并假定在标准大气压（1atm）和气温（0 o C）时，海平面上太阳光线垂直入射的路径为1。显然，地球大气上界的大气质量为零。 Z 1 sec i O A mh OA h θ s n 上式以地表为水平面，忽略了大气的曲率及折射因素的影响。一、有关太阳能的技术参数 ¾大气质量 AM0 AM1 柏林地区一年内正午太阳高度未受到大气影响AM0，通过大气后AM变大，辐照量减少。原因有大气反射；；大气吸收能量；瑞利散射；Mie散射（空气中尘埃或污染物颗粒引起的散射）一、有关太阳能的技术参数 7、斜面太阳辐射量采用 Klien和 Theilacker提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量的方法。 Klien和 Theilacker的计算方法倾斜面上的太阳辐射总量由直接太阳辐射量、天空散射辐射量和地面反射辐射量三部分组成，并认为天空散射辐射量是均匀分布的。 θθ cos1cos1 − HHRHHH H T H bt H dt H rt ρ 22 − dbdT （ kWh/m 2 /day）其中 H 为水平面的总辐射量 Hd 为水平面的散射量；为水平面的总辐射量为水平面的散射量；为组件倾角；为地物表面的反射率，在工程计算中一般取 0.2，有雪覆盖的地面取 0.7。 R 为倾斜面与水平面的直射量之比 θ ρ ρ b 为倾斜面与水平面的直射量之比。 Klien S A, Theilacker J C. Journal of Solar Energy Engineering. 1981, 103 29-33. C. Energy Engineering. 一、有关太阳能的技术参数 ¾光伏方阵跟踪系统光伏方阵可随太阳转动，能量输出会提高。在白天太阳高辐照度和直接照射的情况下，可转动的方阵将获得较大的辐照量一、有关太阳能的技术参数采用跟踪器的太阳能板要比固定安装的多发电 20-45 一、有关太阳能的技术参数 ¾可视化太阳辐射分析安装倾角（°）辐射量（Wh/m2）计算效率 0 （屋顶平面） 1384.4 95（屋顶平面） . 30（最佳倾角） 1464.5 100 90（南墙立面） 923.7 56.1 8、基准光的定义太阳辐射强度1000w/㎡光谱特性为大气质量AM1.5 的光谱特性大气温度25 ℃ 基准光的光谱分布图一、有关太阳能的技术参数 9、描述太阳能的参数太阳赤纬角a b 太阳的时角太阳方位角c d 太阳高度角日照时数e f 太阳的光谱 g 大气质量 h 基准光 i 辐射强度与辐射量 9 、太阳能辐射的测量仪器 10 、太阳能资源的等级表 1 太阳能资源丰富程度等级指标资源丰富程度表指标资源丰富程度 ≥1740KW·h/m 2 · a4.77 kw·h/ m 2 ·d 资源丰富 1400～1740 KW·h/m 2 · a3.84 kw·h/ m 2 ·d 资源较丰富 1160～1400 KW·h/m 2 ·a 资源较贫乏＜ 1160 KW· h/m 2 · a317kw· h/ m 2 · d 资源贫乏＜ 3.17kw 资源贫乏二、太阳能光伏发电技术 1、光电效应光电效应– 光照射P-N结，光子能量被电子吸收，能量打断价键，释放的电子在电场作用下进入n区，空穴在相反的方位形成，该过程被称为光电效应。