太阳能在不同地区的使用情况

局部气候是具有区域特点的综合表现，是光照、温度、降雨量、湿度、风速以及由大气环流和洋流、海拔和地形决定的风向相互影响作用的结果。全球可被分为几个不同的气候类型（Trewarthu和Horn，1980），如图2.20和表2.1所示。全球太阳辐照度分布如图2.21所示。太阳辐照度随纬度而变化，同时在经度上（特别是在赤道上）也呈现出明显变化，这是由地球表面的陆地和海洋交替变化所造成的。

图2.20 世界气候类型的分布

表2.1 气候类型

（续）

图2.21 全球太阳辐照度分布

除了这些决定气候类型的宏观因素，多山区域和城市区域也会产生中尺度气候的影响。相比于城市周围的乡村，城市区域接收到的光照通常较少。日照持续时间在工业区可以下降约20%（Landsberg，1981）。在太阳高度较低的地区，大气质量最长时，这种削弱效果最大。不同的影响可以季节性地产生温带气候，例如，如果低层大气逆温现象在冬季和秋季频繁发生，会加快污染物的积累，导致太阳辐射衰减并伴随散射辐射的增加。然而，在温带气候区，春季风速普遍较高，夏季大气对流较强，这些都会驱散空气中的污染物从而使得日照削弱效果相对降低。环境空气温度每月的最大值和最小值滞后于太阳辐射每月的最大值和最小值大约一个月：这是热量传入或传出地表的一个体现。这种滞后现象在中纬度的海洋区域更显著。温度与太阳辐射之间的这种滞后关系已被用于建立一种用温度数据估算每月太阳辐照度的方法（Norton和Abu-Ebeid，1989）。

对于中温应用的场合，环境温度是集热器热损失的一个重要决定因素。云层覆盖量和环境温度的不同变化组合可以导致太阳能热利用系统在表面上相似的区域中表现出完全不同的特性。作为上述的一个例证，图2.22显示了在欧洲地区内，一年中特定的太阳能热水器可满足所需求热水的天数。为获得较高的太阳能节能率，可以根据冬季的太阳辐照度决定所使用的集热器面积。由图2.22可以看出，在欧洲的一些地方如塞浦路斯，合理设计的太阳能热水器应能满足全年的热水需求。而在北欧，同样的太阳能热水器显然不能满足这种需求；如图2.23所示，在北欧气候条件下，即使集热器面积从5m²翻倍到10m²，采暖系统也仅有较小的太阳能保证率。当要求较高的太阳能效益时，太阳能热利用系统的设计必须包含跨季节的储热器，如图2.24所示。(www.xing528.com)

图2.22 太阳能单独供应热水天数图

尽管跨季节储热系统能提高太阳能的效益，但这是对能量而不是对而言的。特别是对于热水系统，即在冬季太阳能加热的水温可能达不到最终使用的水温要求，这时则需要使用辅助能源。

散射辐射全天、全年的变化及在地理上的差异是限制聚光型集热器（其仅收集直射辐射）使用的关键因素。法线方向入射的年直射辐射是在全球范围内选择最适合建设聚光型太阳能热发电站地点的关键因素。以加纳为例，如图2.25中的放大部分，年直射太阳辐射有非常大的局部变化，特别是在有季风或雨季的赤道区域。

图2.23 两个特定集热器面积的年热输出

图2.24 温带气候下不同的太阳能热水和采暖联合系统太阳能日均贡献的年度变化示例图

图2.25 适于建设聚光型太阳能热发电站的区域分布图