太阳能的利用
（一）太阳能的发电形式
太阳能的应用方式主要有太阳能集热系统、太阳能光伏系统、太阳能光电/光热一体化系统以及其他的耦合系统[1]，其原理主要分为光-热-电系统、光伏发电等方式。
【光-热-电模式】
【光伏发电模式】
（二）太阳能资源的影响因素结合太阳能发电的模式，太阳能资源丰富的地区，一般情况下满足太阳辐射强且光照时间长的特点，其影响因素主要包括地形、大气状况、光照时间以及纬度等。
1、纬度对太阳辐射的影响
低纬度地区太阳辐射入射角度较大，辐射通量密度较大，太阳能资源更丰富。
2、地形对太阳辐射的影响
海拔较高的地区，大气较稀薄，对太阳辐射的削弱作用相对较小，到达地面的太阳辐射相对较多，太阳能资源更加丰富。
地形雨明显的地区，降水相对较多，光照时间相对较短，太阳能资源相对不丰富。
3、大气状况对太阳辐射的影响
大气中其他物质越多，其对太阳辐射的削弱作用越大，到达地面的太阳辐射越少，太阳能资源相对不丰富。
4、光照时间对太阳辐射的影响
光照时间主要和纬度位置和大气状况有关，例如纬度高的地区当地夏季昼长时间长，其光照时间较长；降水少的地区，光照时间相对较长等；
（三）我国太阳能资源的分布
我国太阳能资源丰富的地区主要集中在青藏高原、西北地区等
（四）太阳能发电的特点1、太阳能发电的优点：
发电原料遍在性强，成本低；
太阳能发电相较于化石能源污染较小；
太阳能资源丰富，且属于可再生资源；
2、太阳能发电的缺点：
发电不稳定，受天气影响大；
太阳能资源本身分散，辐射通量密度整体较小；
目前光电转换效率较低；
太阳能电池板的光污染，材料本身难以分解；
太阳能电池板对飞鸟以及飞行器等有不利的影响；
太阳能发电目前成本较高，电站占地面积大；
（五）太阳能资源的利用状况1、南方的湖面光电模式
2、甘肃的风-光结合模式
3、日常利用：太阳能路灯、太阳能热水器等；
（注：以上图片来自网络，侵删）
【典型题目】铁盖乡地处黄河上游龙羊峡地区，由于气候变化、超载放牧等原因，土地沙漠化率高达98.5%。黄河上游水电开发公司瞄准这片荒地建立光伏电站，几年后光伏产业园的草地植被得到了缓慢恢复。为避免草长高影响光伏发电，公司要求牧民返回草场牧羊，光伏牧羊互补逐步进入了良性循环，其农业模式经验得到推广，据此完成下面小题。
1．黄河上游水电开发公司在铁盖乡建立光伏产业园的最主要原因是
A．气候变干，白昼时间增长
B．接近水电站，水电和光电互补
C．土地面积大，劳动力廉价
D．利用草场资源，光伏牧羊互补
2．光伏产业园促使土地生产力恢复的最主要原因是光伏板能够
A．降低风速，减少蒸发 B．增加反射率，气温升高
C．提升地温，增加降水 D．调节气温，增大日较差
【答案】
1．B
2．A
光电大棚棚顶用光伏板替代传统塑料棚膜,产生的电力用于大棚运作、补光、增温使用。据此完成下列小题。
3．与传统塑料大棚相比，光电大棚
A．棚内温度低 B．自然光照少
C．使用寿命短 D．白色污染重
4．冬季，我国光电大棚的补光功能使用率最高的地区可能为
A．东北 B．华北 C．东南 D．西南
【答案】
3．B
4．A
位于台湾省北部临海的桃园县素有“千塘之乡”的美称。桃园居民利用当地的地形地质条件修建了埤塘系统(左图)。随着石门水库完工及桃园、石门大圳开凿，埤塘数量迅速减少。多处埤塘建成生态公园，供市民运动休憩，少数建成水面漂浮型的光电埤塘(右图)，为周围居民提供用电。据此完成下面小题。
5．埤塘系统中埤塘和蓄水池的主要作用分别是
A．抵御海浪、保持水土 B．蓄水灌溉、拦沙滞洪
C．蓄水发电、养殖禽鱼 D．美化环境、蓄水发电
6．埤塘的光电设施建成后，将
A．改善当地能源结构 B．影响居民运动休憩
C．提高蓄水滞洪功能 D．阻碍埤塘水面运输
【答案】
5．B
6．A
中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”在成都成功下线。据了解,一块单片长1.6米、宽1.2米的“发电玻璃”，它的光电转化效率却高达17.8%，每年可以发电260～270kW·h。即便是光线很弱的情况下，也能通过光电转化产生电能，被誉为“挂在墙上的油田”。据此回答下列小题。
7．“发电玻璃”的优势是
A．占用土地多 B．设备投资少 C．可分散布局 D．受自然因素影响小
8．有光就能发电，弱光性能好，适宜布局在四川盆地，四川盆地“弱光”的原因主要是
A．纬度低 B．海拔低 C．阴雨天气多 D．污染严重
【答案】
7．C
8．C
【解析】
二、综合题
9．阅读图文材料,完成下列要求。
太阳能是一种新兴的能源,备受各国重视。加蓬是世界能源组织公布的太阳能资源最为丰富的国家之一,但该国太阳能开发利用率低。目前,该国正在加大对太阳能资源的开发力度。下图为加蓬及其周边区域示意图。
（1）指出太阳能资源开发利用的优势。
（2）加蓬太阳能资源丰富,但开发利用率低,试分别阐述其原因。
（3）说明加蓬加大太阳能资源开发力度对该国产生的积极影响。
【答案】(1)太阳能为清洁、无污染能源；太阳能取之不尽、用之不竭，是可再生能源；太阳能无处不在，无须运输。
(2)太阳能资源丰富的原因：加蓬位于赤道附近，纬度低，太阳高度角大；加蓬地形以山地、高原为主，海拔高，空气稀溥，大气透明度好。
开发利用率低的原因：本国常规能源丰富；科技较为落后；属于发展中国家，资金短缺；经济落后，能源需求量小。
(3)有利于生态环境的保护；有利于加快基础设施建设；增加本国劳动者的就业岗位，促进经济发展。
10．阅读图文材料，完成下列要求。
甘肃省是我国太阳能资源最丰富的省区之一，但太阳能资源开发利用率偏低，目前该省正在加大太阳能资源的开发力度。下图为甘肃省太阳辐射[单位：kW?h／（m2?a）]分布示意图。
（1）简述甘肃省太阳能资源分布特征。
（2）分析甘肃省太阳能资源丰富但开发利用率较低的原因。
（3）说明甘肃省加大太阳能资源开发力度对该地产生的积极影响。
【答案】(1)分布不均；西北部太阳能资源丰富；东部、东南部太阳能资源相对匮乏。
(2)太阳能资源丰富的原因：该省位于中纬度地区，夏季太阳高度较大，白昼时间长；属于温带大陆性气候，降水少，晴天多，日照时间长；地形以山地、高原为主，海拔高，空气稀薄，大气透明度高。
开发利用率低的原因：常规能源丰富；基础设施不完善，开发难度大；经济不发达，人口、城市较少，能源需求小；资金短缺，科技水平较为落后。
(3)有利于生态环境的保护；有利于加强基础设施建设；提供丰富能源，促进社会经济发展；增加当地就业机会，提高周边居民收入。
11．阅读图文材料，完成下列各题。
“阳光动力二号”于2015年3月9日从阿联酋首都阿布扎比启程，向东开始环球飞行，并于2016年7月26日抵达阿布扎比，成为第一架不使用化石燃料，仅凭借太阳能实现环球飞行的飞机。下图为世界年太阳总辐射量分布图及“阳光动力二号”环球旅行线路示意图。
（1）描述世界年太阳总辐射量的空间分布特点。
（2）在整个航程当中重庆段的飞行遇到了动力不足的挑战。分析重庆年太阳总辐射量低于塞维利亚的原因。
（3）“阳光动力二号”自夏威夷飞往纽约的途中，飞行员观测到日出越来越早，试分析原因。
（4）说明与石油相比，太阳能作为飞行动力难于推广的主要原因。
【答案】（1）世界年太阳总辐射量由低纬地区向高纬地区递减；辐射总量最大的区域多分布在回归线附近的大陆内部（描述出极值区域即可）；大部分地区的年太阳辐射总量介于35至80亿焦耳/米2。
（2）北半球夏季太阳辐射强。重庆为亚热带季风气候，夏季阴雨天气多（或云量大），大气对太阳辐射的削弱作用强，地面获得的太阳辐射少；塞维利亚为地中海气候，夏季降水少，晴天多（或云量少），大气对太阳辐射的削弱作用弱，地面获得太阳辐射多；且重庆纬度低于塞维利亚，夏季日照时间更短。
（3）飞机自西向东飞行，与地球自转方向一致；向偏北方向（较高纬度）飞行，夏半年北半球纬度越高，白昼越长；飞行时段太阳直射点北移，北半球昼渐长。
（4）太阳能能量分散（难收集），能量不稳定（受天气和昼夜变化影响大）；技术要求高，设备成本高。
12．阅读图文材料，完成下列问题。
某地理研学小组赴内蒙古磴口县考察治沙情况发现∶从1951年开始当地进行飞播治沙，效果不理想。飞播在播种后，种子需要一段时间的浅层自然覆盖，在遇到适宜的水热条件后才会萌发。2012年该地引入光伏治沙模式，在光伏板之间种植耐旱作物，并采用太阳能水泵与精细滴灌等技术，使植被覆盖率由8%提高到70%以上。据统计，太阳能板温度每上升1℃，其发电效率下降0.4%-0.5%。光伏治沙的模式在固沙绿化的同时，也提高光电转换效率。光伏发电区内清洗光伏板、种植农作物等工作，大部分由当地农民完成。
（1）从气候和天气角度，说明早期飞播治沙效果不理想的原因。
（2）分析光伏治沙能够提高植被覆盖率的主要原因。
（3）分析光伏治沙模式能提高光伏发电效率的原因。
（4）说明光伏治沙模式对当地发展的影响。
【答案】（1）气候干旱，土壤干燥，缺乏水分，不利于种植发芽;风沙天气多，易造成种子深埋。
（2）光伏板遮光挡风，减少了土壤水分蒸发，有效降低风速，利于植被恢复；光伏发电为取水提供能源，缓解用水紧张。
（3）植被恢复后，地面辐射减弱，降低光伏板温度；植被覆盖率上升，风沙减少，降低光伏板覆沙。
（4）生态∶防风固沙，提高植被覆盖率，改善生态环境;资源∶充分利用光热资源和水资源，提高资源利用率;社会经济∶能源开发带动相关产业发展，增加就业，提高收入。
[1] 太阳能光电/光热一体化技术及其应用进展研究，李莉莉，白宇等；
