我国是太阳能资源十分丰富的国家.docx

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我国是太阳能资源十分丰富的国家

我国太阳能分布情况

一、概述

我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土面积年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约在每年3340～8360MJ/平方米，相当于110～250kg标准煤/平方米。

我国的太阳能资源按年辐射总量划分为五类地区：

丰富地区（6690～8360MJ/平方米），较丰富地区（5852～6690MJ/平方米），中等地区（5016～5852MJ/平方米），较差区（4180～5016MJ/平方米），最差区（3344～4180MJ/平方米）。

即使我国太阳能较差的地区，年辐射总量也接近东京（4220MJ/平方米），高于伦敦（3640MJ/平方米）、汉堡（3430MJ/平方米）这些世界上太阳能利用较好的城市，可见我国东北地区在建筑中的太阳能利用还大有潜力可挖。

城市　　　　　斜面日均辐射量　　　峰值日照时数　　　计算公式（峰值日照时数）

哈尔滨　　　　　15838　　　　　　　4.3997964　　　　　

长春　　　　　　17127　　　　　　　4.7578806

沈阳　　　　　　16563　　　　　　　4.6012014

北京　　　　　　18035　　　　　　　5.010123　一、（斜面日均辐射量×2.778）/10000 千焦/米２

天津　　　　　　16722　　　　　　　4.6453716

呼和浩特　　　　20075　　　　　　　5.576835

太原　　　　　　17394　　　　　　　4.8320532

乌鲁木齐　　　　16594　　　　　　　4.6098132　二、（年总辐射量×0.0116）/365 千卡/厘米２

西宁　　　　　　19617　　　　　　　5.4496026 

兰州　　　　　　15842　　　　　　　4.4009076 ...................0.0116是单位转换系数

银川　　　　　　19615　　　　　　　5.449047

西安　　　　　　12952　　　　　　　3.5980656

上海　　　　　　13691　　　　　　　3.8033598　　　１卡＝４.18焦　１kal＝４.18J

南京　　　　　　14207　　　　　　　3.9467046　　　 J=W·S W= J/S

合肥　　　　　　13299　　　　　　　3.6944622

杭州　　　　　　12372　　　　　　　3.4369416

南昌　　　　　　13714　　　　　　　3.8097492　　注：

此表是按公式一计算的

福州　　　　　　12451　　　　　　　3.4588878

济南　　　　　　15994　　　　　　　4.4431332

郑州　　　　　　14558　　　　　　　4.0442124

武汉　　　　　　13707　　　　　　　3.8078046

长沙　　　　　　11589　　　　　　　3.2194242

广州　　　　　　12702　　　　　　　3.5286156

海口　　　　　　13510　　　　　　　3.753078

南宁　　　　　　12734　　　　　　　3.5375052

成都　　　　　　10304　　　　　　　2.8624512

贵阳　　　　　　10235　　　　　　　2.843283

昆明　　　　　　15333　　　　　　　4.2595074

拉萨　　　　　　24151　　　　　　　6.7091478

我国太阳能资源的概况

　　1.太阳能资源状况分析

　　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。

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173,000TW，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。

　　2.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。

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3200～330O小时，辐射量在670～837x104kJ／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586～670x104kJ／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：

全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586x104kJ／cm2?

a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。

　　四类地区：

全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502x104kJ／cm2?

a。

相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

　　五类地区：

全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419x104kJ／cm2?

a。

相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括四川、贵州两省。

此区是我国太阳能资源最少的地区。

在我国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达2333KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。

一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4KWh/㎡。

这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。

尤以西藏西部最为丰富，最高达2333KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/㎡。

这些地区包括河北西北部、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。

三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850MJ/m2，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/㎡。

主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。

四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200～5000MJ/㎡，相当于日辐射量3.2～3.8KWh/㎡。

这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。

五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3350～4200MJ/㎡，相当于日辐射量只有2.5～3.2KWh/㎡。

太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得，也可以从国家气象局取得。

从气象局取得的数据是水平面的辐射数据，包括：

水平面总辐射，水平面直接辐射和水平面散射辐射。

从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。

地区

分类

日照

时数

（H/A）

年辐射总量[MJ/（m*m*a）]

包括的主要地区

一类

3200~3300

6680~8400

宁夏北部，甘肃北部，新疆南部，

青海西部，西藏西部

最丰富地区

二类

3000~3200

5852~6680

河北西北部，山西北部，内蒙南部，宁夏南部，

甘肃中部，青海东部，西藏东南部，新疆南部

次丰富地区

三类

2200~3000

5016~5852

山东，河南，河北东南部，山西南部，新疆北部，

吉林，辽宁，云南，陕西北部，

甘肃东南部，广东南部

较丰富地区

四类

1400~2000

4180~5016

湖南，广西，江西，浙江，湖北，福建北部，

广东北部，陕西南部，安徽南部

中等地区

五类

1000~1400

3344~4180

四川大部分地区，贵州

较差地区

我国太阳能热能资源分布

发布时间:

2005-2-17作者:

admin出处:

地区分类

日照时数（h/a）

年辐射总量（MJ/m2·a）

包括的主要地区

备注

一类

3200-3300

6680-8400

宁夏北部，甘肃北部，新疆南部，青海西部，西藏西部

太阳能资源最丰富地区

二类

3000-3200

5852-6680

河北西北部，山西北部，内蒙南部，宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部，新疆南部

较丰富地区

三类

2200-3000

5016-5852

山东，河南，河北东南部，山西南部，新疆北部，吉林，辽宁，云南，陕西北部，甘肃东南部，广东南部

较丰富地区

四类

1400-2000

4180-5016

湖南，广西，江西，浙江，湖北，福建北部，广东北部，陕西南部，安徽南部

中等地区

五类

1000-1400

3344-4180

四川大部分地区，贵州

较差地区

全玻璃真空集热管性能

信息来源：

中国新能源网　发布时间：

2008-03-11　字号：

小中大

关键字：

真空集热管　

　　全玻璃真空太阳真空集热管（以下简称真空集热管）是当前我国太阳能光热领域产量最大，使用最广，节能效果最突出的太阳能热水系统的核心基础元件。

它的性能好坏，直接关系到热水器的热性能。

目前，国内生产真空集热管的厂家与品牌众多，技术水平参差不齐，价格高低悬殊，宣传口径也很不一致。

那么，怎样判断真空集热管的性能好坏呢？

　　国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员在2005年5月25日联合发布了新的国家标准《全玻璃真空太阳真空集热管》（GB/T17049－2005）。

新标准自2005年11月1日开始实施，从而取代了1997年发布，已经实施达8年之久的旧标准（GB/T17049－1997）。

因此，我们判断真空集热管的性能优劣，只能以新发布的国家标准为依据。

新旧标准相比，主要技术内容变化有：

　　——提高了真空集热管及其材料的光热性能指标

　　——增加了罩玻璃管直径为58mm的真空集热管的技术规定

　　——增加了真空集热管的真空品质检测

　　——增加采用钢球进行机械冲击试验

　　新国标中有关材料性能的规定

　　（见附表一、附表二）

　　1.太阳透射比

　　新国标中规定的玻璃管材料的太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。

这是针对名为“硼硅玻璃3.3”的一种高硼硅玻璃材料的理化性能指标。

　　“硼硅玻璃3.3”的平均线热膨胀系数α（20℃～300℃）=（3.3±0.1）×10-6K-1。

我们习惯把它称为“硼硅玻璃3.3”。

用“硼硅玻璃3.3”制作的玻璃管，其太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。

“AM1.5”即大气质量为1.5。

　　所有制作真空集热管的厂家，都会说自己使用的原材料是“硼硅玻璃3.3”。

但是，如果制作真空集热管的玻璃不是“硼硅玻璃3.3”，或是其含有过多的其他元素（如铁），玻璃颜色就会带有其他颜色（如绿色）。

这样的玻璃材料制作出的真空集热管，太阳透射比会大大低于0.89（AM1.5），因而严重影响真空集热管的热性能。

　　2.太阳吸收比与半球发射比

　　太阳吸收比与半球发射比是对太阳选择性吸收涂层的技术要求。

　　新国标规定：

吸收涂层的太阳吸收比α≥0.86（AM1.5），与旧国标相同。

半球发射比εh≤0.080（80℃±5℃），比旧国标（0.09）降低了0.01；对于真空集热管来说，既要有较高的太阳吸收比，还要有很低的发射比，真空集热管的热效率才会得以提高。

因此，这是两个极为重要的参数。

　　目前，我国制作真空集热管普遍采用的仍然是多层铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层制造技术。

这一技术是清华大学殷志强教授和他的同事们于1984年发明，1985年申报国家专利，1987年获得批准的（专利号：

zl851001424）。

　　这一技术的基本原理是在镀膜机内，设置单圆柱铝靶的磁控溅射系统。

镀膜机内一次装载数十只作为真空集热管内管的玻璃管，在“行星”机构传动下，玻璃管做公转与自转。

立式圆柱铝靶在中心位置，在氩气中非反应溅射沉积铝底层，再注入流量可控的氮气，制备多层铝─氮复合薄膜材料作为吸收层。

　　这一被称为渐变铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层的制造技术，其太阳吸收比可达0.93，发射比约0.05（80℃）。

这是世界上第一次只采用一种金属材料，既制备金属底层又制备复合薄膜材料的选择性吸收涂层。

清华阳光公司利用此项技术生产的晒乐牌紫金系列真空集热管，经国家轻工业玻璃产品质量监督检测中心检测，其太阳吸收比α=0.95（AM1.5）；半球发射比εh=0.050（80℃±5℃）。

　　殷志强教授发明的渐变铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层的制造技术所需的真空设备比较简单，工艺控制更为方便，容易在大面积上获得均匀一致的选择性吸收涂层。

因此，这一研究成果迅速推动了我国太阳能光热利用的发展，同时受到国内外的广泛关注，获得了较高的评价。

2005年，殷志强教授在世界太阳能大会上荣获“维克斯实业成就奖”和中国发明协会颁发的“发明创业奖”特等奖，并被授予“当代发明家”荣誉称号。

　　目前，国内还出现了使用铝、不锈钢、铜三靶镀膜的技术。

这种镀膜技术生产的真空管被称为干涉型吸收涂层，它虽然有可能生产出比渐变型选择性吸收涂层更高的太阳吸收比和更低的发射比，但由于设备结构复杂，阴极材料利用率低，性能与渐变膜又无太大提高，在实际应用中并未普及。

仅有一些厂家利用此项技术，制作了少量的真空集热管，价格也很昂贵。

因此，其宣传效果远远大于实际的使用效果。

市场上，一些经销商提出的所谓干涉型膜淘汰渐变型膜工艺，纯属无稽之谈。

　　实际上，渐变铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层的层与层之间，同样存在着干涉，原理上是相同的，只是强调点不一致而已。

　　3.真空集热管材料性能文字表述部分（参见附表二）

　　附表二中列出了新旧国标有关玻璃管材料性能的抗机械冲击和结石、节瘤的规定与对比。

值得指出的是旧国标中关于抗机械冲击用“应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下无损坏”的描述，被更加科学，更加准确的“应承受直径30mm的钢球，于高度450mm处自由落下，垂直撞击真空集热管中部而无损坏”所取代。

这实际上是对玻璃管的强度提出了更高的要求。

　　一些真空集热管厂家为了降低成本和售价，以较薄的玻璃原材料制作真空集热管，虽然每吨真空集热管能多出几十只真空集热管，但却是以牺牲真空集热管强度为代价的。

生产厂家应当明确，如果不能“承受直径30mm的钢球，于高度450mm处自由落下，垂直撞击真空集热管中部而无损坏”。

这样的真空集热管，实际上是不合格的。

　　另一方面，个别厂家把真空集热管的外表做得很漂亮，镀膜颜色瓦蓝、釉亮（实际上，这种真空集热管的镀膜层数少、膜层薄，镀膜时间短，真空度很低），实测结果，其太阳吸收比远未达到国标的要求。

这样的真空集热管市场售价很低，但绝不能采用，因为他们的热效率很低。

相反，一些著名厂家更加注重的是真空集热管的内在性能。

他们在真空镀膜工艺规范上毫不含糊，生产出的真空集热管，作对比实验时，管内热水的温度往往高出对比管3～4℃。

　　谈到镀膜的颜色，一般来说，渐变铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层的颜色是蓝色偏黑。

但也有时镀膜的颜色不甚一致。

人们可能就此怀疑真空集热管的质量是否出现问题。

其实，这是一种误觉。

真空集热管的颜色与热性能没有一一对应的关系。

太阳能光谱范围在0.35～2.5μm，这是一个相当宽的波长范围。

在这么宽的波长范围内，人们肉眼能看到的可见光谱的波长只有0.4<λ<0.7μm，这是太阳光谱中很窄的一端。

在生产中，往往使用分光光度计来调试镀膜机。

由于每台镀膜机的性能参数不同，膜色是有可能出现些许偏差的，这并不影响真空集热管的集热效率。

　　新国标中有关热性能的参数

　　（见附表三）

　　1.空晒性能参数

　　定义：

空晒温度与环境温度之差与太阳辐照度的比值。

　　本参数表示在特定的日照强度（太阳辐照度G≥800W/m2，并在15分钟内，太阳辐照度变化不大于±30W/m2）和特定的环境温度（8℃≤Ta≤30℃）下，真空集热管内不充水空晒，即以空气为传热工质，在规定的时间（每隔5分钟记录一次，共记录4次，取平均值）内，温度的升高与辐照量的比值。

公式：

空晒性能Y=（Ts-Ta）/G；国标GB/T17049－2005规定：

Y≥190m2℃/kW。

空晒性能参数在一定程度上表示集热性能的高低。

空晒性能参数Y值大于或等于190m2℃/kW，方为合格，Y值越大越好。

　　现在市场上有些品牌的真空集热管吹嘘自己“空晒温度不低于400℃”。

这种连标称单位都不正确的参数，只能说明这个数值可能没有经过正规检测单位的科学测量，或是根本就不明白空晒性能参数Y的实际含义。

因为，即使采用CPC聚光器空晒时，真空集热管内温度也达不到400℃。

　　2.闷晒太阳辐照量

　　定义：

充满真空集热管的水的温度升高一定温度范围所需的太阳辐照量。

　　新国标规定：

罩玻璃管外经为47mm，太阳辐照度G≥800W/m2,环境温度8℃≤Ta≤30℃,真空集热管以水为传热工质，初始温度不低于环境温度，闷晒至水温升高35℃所需的太阳辐照量H≤3.7MJ/m2。

罩玻璃管外经为58mm，太阳辐照度G≥800W/m2,环境温度8℃≤Ta≤30℃,真空集热管以水为传热工质，初始温度不低于环境温度，闷晒至水温升高35℃所需的太阳辐照量H≤4.7MJ/m2。

　　本参数的测量是在特定的太阳辐照度G≥800W/m2，并在15分钟内，太阳辐照度变化不大于±30W/m2下，真空集热管内充满水，当真空集热管内水温从低于环境温度的条件下开始逐步升温，并在达到环境温度时开始测量。

当真空集热管内水温升高35℃时，其所需的太阳辐照量为该测量管的H值。

也就是说，H值所表示的是该真空集热管内水温升高35℃所需的太阳辐照量。

当然，所需的太阳辐照量越少越好。

因此，在某种意义上说，H值表示的就是与真空集热管的集热效能有关的参数，H值越低，集热效能就越好。

　　我们的研究证明，闷晒太阳辐照量H值的高低，主要由真空集热管内的太阳选择性吸收涂层，即所镀膜系对太阳能的吸收性能决定。

目前国内真空集热管的制作技术中，有清华大学殷志强教授发明的Al-N/Al太阳选择性吸收涂层（单靶渐变膜），和用铝、铜、不锈钢三靶镀膜技术制造的三靶干涉膜。

不管用单靶，还是三靶，表征真空集热管集热效率的检测参数，只能是国标规定的闷晒太阳辐照量H值。

　　目前，国内广泛使用的仍然是Al-N/Al太阳选择性吸收涂层（单靶多层膜）。

单靶渐变膜工艺，经过20多年的改进与提高，已经臻于成熟。

其所制作出的Al-N/Al太阳选择性吸收涂层的闷晒太阳辐照量H值，完全达到并优于新国标规定的H值标准，甚至高于一些假冒伪劣的三靶干涉膜。

三靶干涉膜工艺由于制作成本高，目前市场上并未大量推广使用。

一些厂家也仅仅是利用来作宣传，真正大量使用的仍然是殷志强教授发明的Al-N/Al太阳选择性吸收涂层（单靶多层膜）。

2003年底，殷志强教授团队研发成功单靶紫金涂层，其太阳吸收比高达0.95。

在太阳能生活用热领域，采用单铝阴极溅射工艺是性能价格比最好的。

单靶可以与三靶有同样的效果，但是成本低得多。

　　用户们可以采用国标规定的作法对不同厂家的产品作闷晒对比试验。

将对比管充满水，管内放置温度测试头，看一看相同时间内的温升，便可检验出真空集热管的集热性能。

无论是单靶多层膜，三靶干涉膜，还是其他什么管，都将在这样的测试中显露他们的本色。

　　3.平均热损系数

　　定义：

在无太阳辐照的条件下，真空集热管充满的热水平均温度与平均环境温度每相差1℃时，经吸热体单位表面积散失的热流量。

　　新国标规定：

真空集热管的平均热损系数ULT≤0.85W/（m2.℃）

　　从附表三中可以看到，新国标比旧国标：

“ULT≤0.90W/（m2.℃）”低了0.05W/（m2.℃）

　　平均热损系数的测量比较复杂。

真空集热管不但是一个吸热元件，在无太阳辐射时，它也是一个放热元件。

平均热损系数所表征的是真空集热管的保温特性，越低说明该真空集热管的热损越小，保温性能越好。

新国标规定，不管是哪种规格的真空集热管，其平均热损系数至少应当等于0.85W/（m2.℃），越小越好。

　　真空集热管的平均热损系数大小与太阳吸收比无关，与真空集热管的真空度和涂层的热发射比有关。

涂层发射比高，相应真空集热管的平均热损系数就大。

我们知道，真空集热管内外夹层中是抽真空的。

内外管之间除环封处相交外，还有一个相交环节，那就是真空集热管尾部支撑内外管的弹簧卡子。

真空集热管内的热量除从这些接触点向外传导热量外，还透过真空夹层向外辐射能量，通过罩玻璃管的外表面的对流换热，散失能量。

　　4.真空品质

　　定义：

真空集热管真空夹层内的气体压强。

　　新国标规定：

真空集热管真空夹层内的气体压强p≤5.0×10-2Pa；

　　真空品质是关系真空集热管性能的又一个重要因素。

正是由于它的存在，真空集热管的热损系数才会大大降低。

但是，真空度又是一个看得见，摸不着，用人的肉眼无法判断的参数。

真空集热管在工厂里制作完成后，真空度就是一个实实在在的物质了。

高真空度及其长久保持，关系到真空集热管的寿命。

高真空度一旦