太阳能资源的基本特点

就资源利用来说，通常所指的太阳能主要是指太阳辐射，人们所能直接感受 到的是在阳光普照下带来的光与热。实际上，即便当时接收到的阳光，从太阳表 面到达地球表面也需要一定的时间，按照光速及太阳与地球的平均距离，可计算 得出，从太阳光球到达地面需要8分钟。广义太阳能包括可再生能源及化石能 源，如风能、水能、生物质能、煤炭、石油、天然气等，本质上都来自太阳能。风能、 水能的产生与太阳对地球的照射有直接关系，因为风能与太阳对地球表面照射所 造成的温度差异有关，温度梯度导致气流流动即产生风力；也是由于太阳照射，地 球表面水分蒸发与大气层降雨、降雪形成周而复始的水循环;万物生长靠太阳，所 有植物生长也是与阳光直接相关，以至于形成生物质能；至于煤炭、石油及天然气 更是阳光通过生物在地球上亿万年储存的结果。人类最早利用的能源是木材，采 用燃烧产生热能的方式直接利用。后来人类才发现煤炭具有更高的热值，近代又发 现石油、天然气等。至今为止，所有化石能源与可再生能源的利用都需要进行能量 转换。关于太阳能与化石能源及可再生能源的关系及转换情况如图所示。按照太阳能转换关系与能源利用方式，可以划分一次能源与二次能源，通常可以将煤、 石油、天然气、太阳能、风能及生物质能等理解为一次能源;而二次能源主要是指热 能、电能及化学能等。

人们利用能源资源主要是用于生活与生产。尽管热能是较早广泛利用的能源 形式，但在现代社会，电力是快捷、方便、安全及清洁的能源形式。大多化石能源、可 再生能源都将转化为电力以供人们使用。由于资源本身的特殊性，各种能源转换过 程的不同，当然更重要的是对环境产生不同的影响程度，其中化石能源发电、核电及 太阳能热电转换过程相似，即要转换为电力，都要经过热能转换过程、机械过程、电 磁过程等;风电与水电相似，水能与风能转换为电能的过程中也要经过机械能、电磁 能过程的转换；而只有太阳能光伏发电，才是光能到电能的直接转换，没有中间过 程，从转换过程来看上是最简单、最环保的(见图1. 2)。

人类利用太阳能巳经经历了漫长的发展历史，最原始又最有直接效果的是太阳 能干燥、取暖及太阳灶等简单的热利用过程。农业生产更是离不开太阳能，这是农 作物生长的最基本条件，所发生的光合作用就是生物利用太阳能的光一化学能转换 反应，是地球上最大规模的生物合成过程，也是最广泛的太阳能利用形式。

人类要发展太阳能技术，必须认识太阳能资源的基本特点。总体来说，太阳能 取之不尽，用之不竭，每天地球接收的太阳能是人类能源需求的上千倍。太阳能是 人类的生命之源，能量之源。万物生长靠太阳，没有太阳能就没有地球上的生物，就 没有人类文明。

太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为6. 96X 10⁵ km(是地 球半径的109倍），质量约为1. 99X 10²⁷ t(是地球质量的33万倍），平均密度约为地 球的四分之一。太阳内部不断地进行着核聚变反应，温度极高，内部温度可达到IX 10⁷ K以上，表面也达到5 800 K。太阳的能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应， 每秒有657X10⁹kg的氢聚合生成653X 10^s kg的氦，连续产生390X10²¹ kW能量。 这些能量以电磁波的形式，以3X10⁵ km/s的速度穿越太空射向四面八方¹^⁷’¹¹〜¹²³。

地球只接受到太阳总辐射的二十二亿分之一，即有177X10¹² kW达到地球大 气层上边缘，由于穿越大气层时的衰减，最后约85 X10¹² kW到达地球表面，这个数 量相当于全世界平均发电功率的几十万倍。有人计算表明，太阳照射在地球上1个 小时的能量可以满足全球一年的用电量需求。根据目前太阳产生核能的速率估算， 氢的储量足够维持数百亿年，而内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿 年。因此，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是取之不尽、用之不竭的。