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太阳能 板的照射最佳时段是什么时候?

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太阳能 板的照射最佳时段是什么时候?

发布日期:2019-04-10 15:56 来源:http://www. 点击:

   太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光,将太阳 辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置,大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”,但因制作成本较大,以至于 它普遍地使用还有一定的局限。相对于 普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池板属于更 节能环保的绿色产品。

    1.太阳辐 射在大气层中的衰减

  太阳辐射发射至地球,不但要 经过遥远的旅程,并且还 要遇到各种阻栏,受到各种影响。地球表面被对流层、平流层 和电离层大气紧紧地包围。其总厚度在1200km 以上,当太阳从l.5×108km的远方 将其光热和微粒流以3×105 km/s的速度向地球辐射时,将受到 地球大气层的干扰和阻挡。

  地球是个大碰体。在它周 围形成了一个很大的磁场。磁场控制1000km 以上直至几万千米,甚至高 达几十万下米的广大区域,叫做地球的碰层,当太阳 微粒辐射射向地球时,其受磁 县阳挡而不能到达地面。即使有少数微粒闯入,往往也 被磁层内部的磁场俘获。这是地 球对太阳辐射所设置的“第一道防线”

  在地球 磁层下面的地球大气层中,对流层、平流层 和电离层都对太阳辐射有吸收、反射和散射作用。其中,电离层 不仅可以将太阳辐射中的无线电波吸收掉或反射出去,而且会 使有害的紫外线部分和X射线部分在这里受阻。这就是“第二道防线”,在距地球水平面24km左右的大气平流层中,有一个 臭氧特别丰富的层次,叫做臭氧层。良氧层的作用很大,可以将 进人这里的绝大部分紫外线吸收掉。因此,臭氧层又构成了“第三道防线”。由于地球设置了以上“三道防线”,因此可 以把太用辐射中的有害部分消除,从而使 得人类和各种生物得以保护。

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  由于大 气层的存在和影响,到达地 球表面的太阳辐射可分成两个分: 一部分为直接辐时,这是不 改变方向的太阳辐射: 另一部 分则为散射辐射,这是被 大气层或云层反射和散射后改变了方向的太阳辐射。两者之和称为总辐射。一般来说,睛朗的 白天直接辐射占总辐射的比例大,而阴雨 天放射辐射占总辆射的比例大。利用太阳能,实际上 是利用太阳总辐射,但是,对于多 数太阳能利用设备来说,特别是聚光集热装置,则是利 用直接辐射部分,

  总之,据观测和计算,到达地 球大气层上界的太阳辐射功率为1.77×1017W,经过大 气层后受到衰减。其中,被大气 分子和尘埃反射回宇宙空间的太阳辐射功率为5.2×1016W.约占30%:被大气 所吸收的部分为4.0×1016W,约占23%; 因此,穿过大 气层到达地球表面的太阳辐射功率则为8.1×1016W.约占47%.也就是说,能穿过 大气到达地球表面的太用能还不及到达地球大气层上界的一半,此外,地球表 面的海洋面积占79%,这样,到达防 地表面的太阳能辐射功率尽占到达整个地球表面的太阳辐射功率的21%。即大约为1.785×1016W。

  2.影响地 面太阳幅照度的因素

  影响地 面太阳幅照度的因素很多,某一具 体地点的太阳辐照度大小由下述因素的综合结果决定,

  (1) 太阳高度角

  对于地球的某一点,太阳高 度角是指太阳光的入射方向和地平面之前的交角,即某地 太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角,简称太阳能高度。

  由于地 球大气层对太阳辐射有吸收,反射和散射作用,因此,红外线、可见光 和紫外线在光射中所占的比例也随着太阳高度角的变化而变化,当大阳高度角为90°时,在太阳能光谱中,红外线占50%,可见光占46%,紫外线占4%;当太阳高度为5%时,红外线占72%,可见光占28%,紫外线则接近于O.

  一天中,太阳高 度角是不断变化的,同时,在一年 中也是不断变化的。对于某处地平面来说,太阳高度角较低时,光线穿 过大气的路程较长,辐射能衰减得就较多、同时,又因为 光线以较小的角投射到该地平面上,所以到 达地平面的能量就较少。反之,则较多。

  (2) 大气质量

  太阳辐 射信受到在减作用的大小,与太阳 辐射穿过大气路程的长短有关。路程越长,能量损失的就越多;路程越短,能量损失的越少,大气质 量就是太用辐射通过大气层的无量纲路程,将其定 义为太阳光通过大气层的路径与太阳光在天顶方向时射向地面的路径之比。令海平 面上太阳光垂直人射的路径为1,即无量纲距为m=1,太阳高 度角与大气质量是关系:

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  (3) 大气透明度

  在大气 层上界与光线垂直的平面上,太阳辐 射度基术上是一个常数,但是在地球表面上,太阳辐 照度却是经常变化的。这主要 是山大气透明程度不同所引起的。大气道 明度是表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数。在晴朗无云的天气,大气透明度高,到达到 面的太阳辐射能就多。天空云 雾很多成风沙灰尘很大时,大气透明度很低,到达地 面的太阳辐射能就较少。可见,大气遗 明度是与天空中云量的多少以及大气中所含灰尘等杂质的多少害切相关的。为了考 虑大气透明度对太阳辐射的影响,经繁锁的公式推导后,将其制 成表如下可查出不同太阳高度角和大气透明度下的太阳直接辐照度

  (4) 地理纬度

  太阳辐 射能量是由低纬度向高纬度逐渐减弱的。假定不 同纬度地区的大气透明度是相同的。在这样 的条件下进行比较,如图下图所示,春分中 午时刻的太阳垂直照射到地球赤道F 点上,设同一 经度上有另外两点B、D,且B点纬理比D点纬度高。由下图可知,阳光射到B点所需 经过大气层的路程AB 比阳光射到D 点所经 过大气层的路程CD长。所以,B点的垂 直辐射能显将比D点的小。在赤道上F点垂直辐射通量最大,因为阳 光在大气层中经过的路程EF最短,例如,地处高 纬度的俄罗斯的圣彼得堡(北纬60°),每年lcm2 的面积上,只能获得335kJ的热址。而在我国首都北京,地处中纬度(北纬39°67' ),可得到586kJ 的热量,在低纬 度的撒哈拉沙漠地区则可得到921kJ 的热量。

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  (5) 日照时间

  日照时 间也是影响地面太阳辆照度的一个重要因素。如果某 地区某日白天有14h,若其中阳天时间26h,而出太 阳的时间小于或等于8h,那么,就可称 该地区那一天的日照时间是8h.日照时间越长,地面所 获得的太阳总辐财量就越多。

  (6) 海拔高度

  海拔越高,大气透明度越好,从而太 阳的直接福射量也就越高。中国西藏高原地区,由于平均海拔高达4000m以上,且大气清净、空气干燥,纬度又低,因此太 阳总辐射量多介于6000- 8000MJ m2,直接辐射比重大,

  此外,日地距离、地形、地势等 对太用辐照度也有一定的影响,在同一 纬度上盆地气温要比平川高,阳坡气 温要比阴坡高等。

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