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太阳能供电系统

一、太阳能应用概述

1、太阳能简介

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。

太阳能是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其

总辐射能量（约为 3.75×1026W）的 22 亿分之一，但已高达 173,000KW，也就是说太阳

每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、

波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、

石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包

括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

7O 年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起

了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973 年，美国制定了政府级的阳光发电计划，

198O 年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达 8 亿多美元。1992 年，美国政

府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在 7O 年代制定了“阳光计

划”，1993 年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新

阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90 年

代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略

规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发

利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制

订可持续发展战略的重要内容。

2、太阳能的特点

太阳能之所以能成为一种有希望的能源，是因为其具有以下特点：

2.1 供给量丰富

地球每小时从太阳获得的能量为 1.48×10

卡，其中 30%被直接反射回去，70%

则被地面吸收。据统计，世界全年的耗能总量，只相当于 30 分钟降落于地球的全部

的太阳能。

2.2 清洁、干净

化石燃料和原子能等被利用后，都形成热，会破坏地球的平衡并造成污染。而

利用太阳能直接发电，不影响地球的热平衡，在确保能量供给的同时解决环境污染

的问题。

2.3 太阳能的分散性

太阳光尽管辐射全球，但单位面积上的入射功率却很小（照射于地面的太阳能

的最大密度为 1KW/m

）。要得到较大的功率，需要庞大受光面积的发电装置。对于

小功率发电问题不大，但对于大功率发电，要涉及的设备的材料、结构、占用土地

等的费用问题，目前投资比其他能源高得多。

2.4 间歇性和周期性

太阳的高度角一日内及一年内在不断变化，且于地面纬度有关，即使没有气象

的变化，太阳辐射的变化也相当大。因此，太阳能利用的随　　机性很大。利用太

阳能发电必须有相当容量的贮能设备，如蓄电池等，这不仅增加了设备及维护费用，

也限制了功率的规模。

3、太阳能电池的特点

3.1 具有与单晶硅相同甚至更高的转换效率，保证 20 年无衰减。

3.2 采用氮化硅作减反射膜，增强太阳电池对阳光的吸收率，同时对太阳电池有很好

的表面和体内钝化作用，提高了少数载流子的寿命。减反膜的颜色可满足顾客的

要求，适用于不同的场合。

3.3 采用了体内吸杂技术和背面场技术，提高了电池的转换效率。

3.4 电池内应力小，易于切割和光焊。

3.5 安装简便，不需要高度技术和大量工程材料；安装后，不需要日常维护；以太阳

光线为能量来源，运行费用为 0。

4、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。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。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，

1961 年至 1970 年的平均值，年平均日照时间为 3005.7h，相对日照为 68％，年平均晴天

为 108.5 天，阴天为 98.8 天，年平均云量为 4.8，太阳总辐射为 816kJ／cm2·a，比全国

其它省区和同纬度的地区都高。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。例如素有“雾都”之称的成都市，年平

均日照时数仅为 1152.2h，相对日照为 26％，年平均晴天为 24.7 天，阴天达 244.6 天，

年平均云量高达 8.4。其它地区的太阳年辐射总量居中。

我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬 22°～

35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区

高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多

数地区云雾雨多，在北纬 30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而

变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。

按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：

一类地区

全年日照时数为 3200～3300 小时，辐射量在 670～837kJ／cm2·a。相当于 225～

285kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南

部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相

当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达 921kJ／

cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。

二类地区

全年日照时数为 3000～3200 小时，辐射量在 586～670kJ／cm2·a，相当于 200～

225kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁

夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源

较丰富区。

三类地区

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