AG体育太阳能利用基础知识

　　AG体育太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖，使生物和人类生长、发育，这是人们所熟悉的自然现象。此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。那么，它的能量是从哪里来的呢

　　太阳的主要成份是氢和氦，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量，这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。

　　1.主持人：听众朋友、农民朋友们，晚上好！我是节目主持人关常。欢迎您收听晚间的《乡村大讲堂》节目。

　　听了刚才的片花，听众朋友可能想到了今天的节目和太阳能有关，没错！今天我们来为大家介绍太阳能利用基础知识。随着技术进步，太阳能利用更加广泛。全国不少农村，家家都使用上了太阳能热水器；一些农村，村里还安装了太阳能路灯；甘肃等西北地区农村，还大量使用太阳能灶，来解决烧水做饭问题；西藏等边远地区以及其它远离电网的海岛，利用太阳能发电，解决照明、看电视等问题。由此可见，太阳能与我们的生活已经密不可分。今天我们请中国太阳能热利用行业协会的技术专家、北京天普太阳能公司技术委员会主任杨金良，来向大家谈谈太阳能利用的一些知识。杨工，您好！

　　2.主持人：欢迎您，杨工！太阳能利用是个比较专业的话题，我们从哪说起呢？

　　专家：我们就先从太阳讲起吧。太阳是银河系中15000亿颗恒星中的一颗。太阳的质量是地球质量的30多万倍。地球与太阳相比，就好比是一根牛毛和一头牛相比了。

　　专家：除了太阳很大之外，还有一点需要听众朋友知道，就是：太阳的内部一直持续不断地进行着核聚变反应，不断释放出巨大的能量。大家知道：爆炸是核裂变，氢弹爆炸是核聚变。氢弹爆炸要比爆炸释放的能量更大。太阳内部一直在进行着类似氢弹爆炸的核聚变。

　　专家：太阳表面的温度有五千五百多度，太阳中心的温度在八百万到四千万度之间。太阳通过自身的核聚变，不断地向四周空间释放着光和热。按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持60亿年。

　　5.主持人：太阳能可真是“取之不尽，用之不竭”呀！杨工，那太阳是如何传递能量的？

　　专家：太阳是通过辐射的方式传递能量的。辐射是指能量以电磁波和粒子的形式向外扩散。任何物体，无论是固体，还是液体还是气体，只要温度高于零下273摄氏度，都会向外辐射。因此辐射是相互的。

　　6.主持人：这就像冬天在一个没有暖气的房间里，如果房间里只有一个人，就会感到很寒冷；如果房间里挤满了人，大家就不会感到太寒冷，原因就是每个人都向外有热辐射，因此房间温度就会高些。是这个道理吧？

　　专家：你举的这个例子使听众朋友们对热辐射有了更直观的理解。需要注意的是，物体辐射量的多少，跟物体温度的4次方成正比。因此温度越高，向外辐射的能量就越大。太阳表面的温度有5500多度，地球表面温度一般不会超过40度，因此太阳向地球的热辐射要远远多于地球向太阳的热辐射。

　　7.主持人：那太阳会通过其它能量传递方式，比如传导和对流向太阳传递能量吗？

　　专家：因为太阳与地球之间，不存在固体相连，大气层之外也没有空气，也不存在液体。因此太阳向外传递热能只有辐射传热。

　　8.主持人：听杨工这么一剖析，听众朋友对太阳辐射的理解就更清晰了。那太阳光都有哪些成分呢？

　　专家：太阳光主要由紫外光、可见光、红外光等不同波段的光波组成，波长从0.2～3微米。其中紫外光谱的能量约占8.3%，可见光谱的能量约占40.3%，红外光谱的能量约占51.4%。从能量分布来看，绝大部分能量分布在可见光和红外波段。

　　专家：紫外光具有杀菌作用，经常晾晒被褥，就可利用太阳的紫外光，对被褥进行杀菌消毒。可见光部分可使植物发生光合作用，植物通过太阳的可见光，产生光合作用，把二氧化碳和水变成了有机质。同时释放出氧气。红外光能提高植物的温度，并加速水分的蒸发，农民朋友晾晒粮食，就是利用太阳光的红外光，提升粮食温度，加速粮食中水分的蒸发。

　　专家：太阳向外的热辐射量约为3.75×1023千瓦，地球从太阳获得的能量大约在1.7×1014千瓦，相对于太阳的总辐射功率仅为亿分之一，但它却相当于人类现有各种能源总和的上千万倍。

　　专家：是的。太阳能是目前地球上能量最大的能源。另外，太阳能具有干净卫生没有污染的优点，因此开发利用太阳能，前景广阔。

　　12.主持人：在今天的讲堂节目时间里，我们为您介绍太阳能利用基础知识，做客我们节目的专家是中国太阳能热利用行业协会的技术专家、北京天普太阳能公司技术委员会主任杨金良。在刚才的节目时间里，杨工说到太阳能是目前地球上能量最大的能源，太阳能干净卫生没有污染，因此开发利用太阳能，前景广阔。那太阳能的利用，听众朋友还要了解哪些知识呢？

　　专家：要想利用好太阳能，使用者还要对太阳能的特点有一定的了解。下面我们来谈谈地球与太阳的关系。我先谈谈地球的自转。地球天天绕着自转轴由西向东不停地旋转，被称为地球的自转，地球自传一周需要24小时。通常人们所说的一天，也就是地球自转一周。

　　13.主持人：听众朋友对一天的概念应该比较容易理解。刚才杨工讲到：地球是由西向东旋转，所以我们在地球上看到的就是每天太阳从东面升起，从西面落下。这一点听众朋友应该明白了。

　　专家：我再谈谈地球绕太阳的公转。地球绕着太阳转，被称为地球的公转，地球绕太阳公转的运行轨迹是一个椭圆轨道。地球公转一周的时间为365天5时48分46秒。以365天为一年，每四年就会差不多多出一天。所以每隔四年，二月份要有28天改为29天。

　　14.主持人：原来是这样，杨工这一讲，听众朋友对一年为什么是365天，为什么每间隔四年要变成366天了。那什么是一月呢？

　　专家：顾名思意，一月也就是月亮绕地球转一周的时间。需要注意的是，月球绕地球的时间是27.3天。由于月球绕地球转的同时，地球也在自转和公转，因此人们在地球同一位置看到的月相变化周期是29.5天。这也是我国农历月29天和30天交替，平均29.5天的原因。

　　15.主持人：杨工这么一讲，大家对年月日的概念一定有更深的理解。我国农历的24节气与地球和太阳有没有关系呢？

　　专家：我国农历24节气，也正反映了地球与太阳的位置关系。在讲24节气之前，大家还是先要知道一点。那就是地球绕太阳公转一周的椭圆运行轨迹被称为黄道；地球自转的自转轴与地球公转黄道的法线分的夹角。正是这个夹角，使得地球绕太阳公转时，太阳与地球的位置在发生变化。有时候偏南，有时候正中，有时候又偏北。

　　对！如果站在地球上，以地球为参照系看太阳，就会看到一年中太阳从南到北，又从北到南的明显变化。这个变化也正是我国农历24节气所反映的地球与太阳的关系。

　　我国农历24节气就是根据太阳在地球的不同位置来确定的。当太阳在赤道平面时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做秋分和春分两个节气；当太阳在南纬11度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做霜降和雨水2个节气；当太阳在北纬11度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做处暑和谷雨2个节气；当太阳在南纬15度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做立冬和立春2个节气；当太阳在北纬15度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做立秋和立夏2个节气；当太阳在南纬20度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做小雪和大寒2个节气；当太阳在北纬20度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做大暑和小满2个节气；当太阳在最南端南纬23度27分时，就是冬至；当太阳在最北端北纬23度27分时，就是夏至。

　　主持人：原来我国农历24节气是根据太阳在地球的位置确定的，也直接表达了地球温度的冷暖热凉寒等。我有个问题不明白，按道理说，太阳到了最南端，也就是冬至，应该是北半球最冷的时候，可实际上最冷的节气恰恰在冬至过后的大寒，也就是太阳从南向北回到南纬20度的时候，这时候，太阳离北半球比冬至时更近了，为什么大寒节气时却是最冷的时候呢？

　　这个问题问得好！实际上，当太阳从北向南过了北纬15度，也就是过了立秋后，北半球的温度就逐渐地开始降低了，每天太阳辐射到北半球的热量小于北半球散失的热量，因此北半球的气温会变得越来越低。即使太阳过了最南端23度27分，也就是过了冬至，北半球接受的太阳能仍小于北半球散失的能量，所以北半球的气温将继续下降。当太阳到了南纬20度时，也就是大寒节气时，北半球散失的能量达到了最大，因此这个时候也就是最冷的时候了。

　　主持人：听杨工这么一讲，我们就明白了为什么北半球最冷的时节不是太阳到了最南端冬至的时候，而是过了冬至到了大寒的时候的原因了。同样道理，也就明白了，为什么北半球最热的时节不是夏至，而是夏至过后的大暑时候的道理了。杨工，在给大家讲讲太阳辐射能的大小吧？

　　好的！利用太阳能，一定要知道太阳能能量的数量。地球接受的太阳能虽然是地球上最大能能源，但单位面积能接受到的太阳辐射量却比较小。地球大气层外太阳辐射强度基本上是一个常数，据测定为1367瓦/平方米AG体育。太阳辐射经过大气层时被吸收、反射、衰减后到达地球表面，因此地球表面的太阳辐射强度受大气透明度的影响很大。晴朗无云时，地球表面的太阳辐射强度可达1千瓦/平方米，云雾天时，显著下降。

　　我要讲的意思是大家要注意能量守恒这个道理。比如，到达地面的太阳能的密度每平米只有1千瓦，晴天情况下，地球表面每天能够接受到的太阳能最大也就每平米24兆焦，一般晴天也就18～20兆焦，如果太阳能利用热备的光热转换效率是50%，每天的太阳辐照量按照每平米18兆焦计算，每平米太阳能采光面积能够得到的有效热能也就9兆焦。假如你需要100兆焦的能量，你就需要安装10多平米以上的太阳能面积，才能够达到。

　　是的。常看到一些太阳能爱好者，安装很少的太阳能面积，指望太阳能设备解决采暖、热水、发电等诸多需求，愿望很好，但违背了能量守恒规律。这样的人和事经常遇到。

　　主持人：看来掌握科学知识，科学利用太阳能是很重要的。对于科学利用太阳能，杨工有哪些建议？

　　首先要对太阳能的特点要有客观的认识。太阳能的优点是蕴藏量大，取之不尽，用之不竭；太阳能的年辐照总量大，是目前世界上可以开发利用的最大的能源资源；太阳能分布广泛，几乎地球上任何地方，都可以直接利用；另外太阳能洁净环保无污染；还有一个优点是太阳能可以自由免费利用。

　　太阳能的不足主要有三点：一是能量分散、能量密度低，地面接受的太阳辐射能在1KW/M2左右。二是太阳能不稳定，受季节、昼夜、天气阴晴云雨等因素影响。三是太阳能利用设备的初投资相对较大。

　　太阳能不稳定，受阴晴云雨等因素影响这个缺点对太阳能利用最不利。这个缺点使得太阳能设备提供的能量充满了不确定性。所以现在利用太阳能，都是通过太阳能+其他辅助能源联合供热或供电，来解决可靠性问题。

　　对太阳能的评价主要有三点。一是随着常规能源资源的枯竭，常规能源的使用成本将明显提高，加之常规能源利用带来排放污染，促使人们选择利用太阳能等可再生能源来降低运行能源费用。二是由于太阳能洁净无污染，政府将鼓励充分利用太阳能资源。三是随着技术进步，太阳能利用设备的效率将逐步提高，设备成本将逐步降低，为太阳能源的广泛利用创造条件。最近五年，太阳能光伏成本比以前降低了70%，太阳能热水器的成本也比过去下降了50%以上，政府要求住宅建筑强制设计安装太阳能热水器，这些都印证了上述对太阳能的评价。

　　主持人：在今天的讲堂节目时间里，我们为您介绍太阳能利用基础知识，做客我们节目的专家是中国太阳能热利用行业协会的技术专家、北京天普太阳能公司技术委员会主任杨金良。在刚才的节目时间里，杨工介绍了太阳能的优缺点。那我国的太阳资源情况是怎样的呢？请杨工介绍一下。

　　根据我国各地每年太阳能辐射量的大小，一般分为几类区域。一是资源丰富区，该类区域的年太阳辐照照量大于150万千卡/平方米。主要有新疆南部、甘肃北部、宁夏北部、青海西部、西部、内蒙西部等区域。二是资源较丰富区，该类区域的年太阳辐照量在120～150万千卡/平方米，该类区域主要有：新疆北部、甘肃南部、宁夏南部、青海东部、西藏东南部、内蒙大部、河北大部、河南大部、陕西北部、山西南部、山东、吉林、辽宁、云南、四川西部、江苏部分、福建沿海、广东沿海、海南、北京、天津等地。三是资源一般区，该类区域的年太阳辐照度在100～120万千卡/平方米之间，主要有湖南、安徽、浙江、江西、福建、江苏南部、广东北部、广西西北部、贵州西部、云南东南部。四是资源贫乏区，年太阳辐照度小于100万千卡/平方米。该类区域主要有四川大部、贵州大部、成都平原。

　　主持人：看来除了贵州、四川外。全国其它大部地区的太阳能资源都还不错。是不是资源好的地方，太阳能的利用就好？

　　太阳能的利用除了与太阳能资源有关外，还与经济水平有直接关系。比如：欧洲的太阳能资源远没有我国好，但他们太阳能利用技术却世界领先。我国太阳能利用较好的江苏、浙江，广东等地，与这些地方的经济水平与直接关系。所以随着各地的经济发展，即使太阳能资源较差的地方，也可以很好地利用太阳能。我国近十几年太阳能应用的发展，也印证了这一论断。

　　利用太阳能的形式主要有太阳能—热能转换利用、太阳能—电能转换利用、太阳能—氢能转换利用、太阳能—生物质能转换利用等四种方式。

　　太阳能-热能转化利用就是通过一定装置将太阳的光能转换成热能，并加以利用。它是目前太阳能利用技术中效率最高、技术上最成熟、经济效益最好的一种太阳能利用技术。比如：太阳能热水器、太阳能温室大棚等，都属于太阳能热利用技术的一种。

　　太阳能-电能转化利用就是将太阳的光能直接转换成电能，并加以利用。由于电能是一种高品位能源，传输、分配、利用都十分方便，因此将太阳能转换成电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，是太阳能利用技术今后的发展趋势。目前太阳能光电利用技术有了很大的进展，成本显著降低，技术日益成熟。

　　太阳能--氢能转换利用就是利用太阳能把水分解成氢气和氧气，再利用氢气燃烧，与氧气结合，又变成了水。这样就实现了循环利用。目前，太阳能制氢技术还处在研究阶段。

　　太阳能—生物质能转换利用主要是通过太阳能照射，实现植物的光合作用，把二氧化碳和水合成成有机质并放出氧气。太阳能—生物质能转换利用是地球上最大规模转换利用太阳能的途径。

　　主持人：通过杨工的讲解，我们对太阳能的四种利用方式都有了一定的了解。平常大家说的太阳能利用技术指的都是这些利用技术吗？

　　刚才我们讲的可以理解为广义的太阳能利用技术，平常大家所说的太阳能利用技术，一般仅包括太阳能热利用和太阳能光伏利用技术。也叫狭义太阳能利用技术。狭义太阳能利用技术也是目前市场前景最好，商业化程度最高的技术。

　　太阳能热利用技术主要包括:太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能干燥等。

　　太阳房是一种利用太阳能采暖或降温的房子，用于冬季采暖目的的叫做“太阳暖房”，用于夏季降温或制冷目的的叫做“太阳冷房”，通称“太阳房”。人们常利用的是前一种“太阳暖房”。按目前国际上的惯用名称，太阳房分为主动式和被动式两大类。 主动式太阳房的一次性投资大，设备利用率低，维修管理工作量大，而且需要耗费一定量的常规能源。因此，对于居住建筑和中小型公共建筑已经为被动式太阳房所代替。被动式太阳房具有构造简单，造价低，不需特殊维护管理，节约常规能源和减少空气污染等许多独特的优点。被动式太阳房作为节能建筑的一种形式，集绝热、集热、蓄热为一体，成为节能建筑中具有广泛推广价值的一种建筑形式。

　　能够把太阳辐射能直接转换为热能，供人们从事炊事活动的炉灶称为太阳灶。太阳灶对缓解我国农村生活燃料短缺的状况，具有重要意义。 目前我国农村普遍使用的太阳灶基本可以分为热箱式太阳灶、聚光式太阳灶。由于聚光式太阳灶具有温度高、热流量大、容易制作、成本低、烹饪时间短、便于使用等特点，能满足人们丰富多样的烹饪习惯，因而得到广泛应用。

　　通常是指利用玻璃、透明塑料或其他透明材料作为盖板或围护结构建成的密闭建筑物。由于温室大棚是一种密闭的建筑物，由此产生“温室效应”，即将温室大棚内气温和地温温度提高，并通过对温室大棚内温度、湿度、光热、水分及气体等条件进行人工或自动调节，以满足植物或禽、畜、鱼虾等生长发育所必需的各种生态条件。阳光温室大棚已经成为现代农牧业的重要生产手段，同时也是农村能源综合利用技术中如：北方“四位一体”模式和西北“五配套”模式重要的技术组成部分。

　　太阳能光伏发电应用技术主要包括:户用太阳能电源、太阳能路灯、太阳能光伏水泵、太阳能杀虫、太阳能电围栏、太阳能卫星电视接收系统、太阳能汽车等。

　　主持人：看来太阳能应用的范围还真宽。通过杨工的讲解，大家对太阳能利用的知识有了初步的了解。我代表听众朋友谢谢杨工！

　　好，听众朋友，又到了节目结束的时候了，感谢今天专家的精彩介绍，同时也感谢听众朋友您的收听！如果对节目有什么意见或建议，需要了解节目相关资料、收听更多的节目，与我们在线交流互动，您可以登录中国农村远程教育网、央广网，可以关注《乡村大讲堂》新浪微博，关注“中央农广校—乡村大讲堂”微信公众账号。同时欢迎您关注“中国新型职业农民”微信公众账号，了解更多培育新型职业农民的服务内容。我们的通讯地址是：北京市朝阳区麦子店街农业部北区

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