第1章_陽(yáng)光特性-2

1、 1.4.3 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量 大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量(Air Mass)被定義為光穿過(guò)大氣的路徑長(zhǎng)度，長(zhǎng)被定義為光穿過(guò)大氣的路徑長(zhǎng)度，長(zhǎng)度最短時(shí)的路徑（即當(dāng)太陽(yáng)處在頭頂正上方時(shí)）規(guī)定為度最短時(shí)的路徑（即當(dāng)太陽(yáng)處在頭頂正上方時(shí)）規(guī)定為“一個(gè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣質(zhì)量”?！按髿赓|(zhì)量大氣質(zhì)量”量化了太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí)量化了太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí)被空氣和塵埃吸收后的衰減程度。大氣質(zhì)量由下式給出：被空氣和塵埃吸收后的衰減程度。大氣質(zhì)量由下式給出：11/ AMcos1 式中式中表示太陽(yáng)光線與垂直線的夾角，當(dāng)太陽(yáng)處在頭頂時(shí)，表示太陽(yáng)光線與垂直線的夾角，當(dāng)太陽(yáng)處在頭頂時(shí)，大氣質(zhì)量為大

2、氣質(zhì)量為1。 “大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量”描繪了太陽(yáng)光描繪了太陽(yáng)光到達(dá)地面前所需走過(guò)的路程與到達(dá)地面前所需走過(guò)的路程與太陽(yáng)處在頭頂處時(shí)的路程的比太陽(yáng)處在頭頂處時(shí)的路程的比例，也等于例，也等于Y/X。 上述關(guān)于大氣質(zhì)量的計(jì)算中假定大氣層是一個(gè)上述關(guān)于大氣質(zhì)量的計(jì)算中假定大氣層是一個(gè)平面層，但實(shí)際上大氣層是彎曲的，當(dāng)太陽(yáng)接近于平面層，但實(shí)際上大氣層是彎曲的，當(dāng)太陽(yáng)接近于地平線時(shí)大氣質(zhì)量并不完全等于大氣層的路徑長(zhǎng)度。地平線時(shí)大氣質(zhì)量并不完全等于大氣層的路徑長(zhǎng)度。在日出的時(shí)候，太陽(yáng)的入射光線與垂直位置的夾角在日出的時(shí)候，太陽(yáng)的入射光線與垂直位置的夾角為為90，則計(jì)算得大氣質(zhì)量為無(wú)限大，但顯然光線，則計(jì)算得大氣

3、質(zhì)量為無(wú)限大，但顯然光線路徑并不是無(wú)限大的。下面的方程則路徑并不是無(wú)限大的。下面的方程則考慮了地球的考慮了地球的曲率曲率：1 363641cos0 50572 96 07995. AM（）2 1.4.3 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量標(biāo)桿高度標(biāo)桿高度h影子長(zhǎng)度，影子長(zhǎng)度，s2021-10-273 1.4.3 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量2hs1AMABC 實(shí)際長(zhǎng)度是實(shí)際長(zhǎng)度是AB，但不考慮，但不考慮地球曲率時(shí)的長(zhǎng)度是地球曲率時(shí)的長(zhǎng)度是AC。OD1 363640 50572 96 071cos599. AM（） AM=1/cos 當(dāng)當(dāng)=0.482時(shí)，大氣質(zhì)量為時(shí)，大

4、氣質(zhì)量為AM 1.5，是指典，是指典型晴天時(shí)太陽(yáng)光照射到一般地面的情況，其輻射型晴天時(shí)太陽(yáng)光照射到一般地面的情況，其輻射總量為總量為1kW/m2，常用于太陽(yáng)能電池和組件效率常用于太陽(yáng)能電池和組件效率測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)？1 363640 50572 96 071cos599. AM（） 即使在天氣晴朗的時(shí)候，散射輻射中仍然有大約即使在天氣晴朗的時(shí)候，散射輻射中仍然有大約10%的的直接輻射含量。因此在天氣晴朗的時(shí)候垂直入射到地表的太直接輻射含量。因此在天氣晴朗的時(shí)候垂直入射到地表的太陽(yáng)光的總輻射量為陽(yáng)光的總輻射量為: 11GDI.I 2021-10-275 1.4.3 地面太陽(yáng)輻

5、射地面太陽(yáng)輻射 -大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量 式中式中ID為垂直平面的太陽(yáng)光線的功率強(qiáng)度，單位為垂直平面的太陽(yáng)光線的功率強(qiáng)度，單位KW/m2。AM為大氣質(zhì)量。數(shù)值為大氣質(zhì)量。數(shù)值1.353KW/m2為太陽(yáng)常數(shù)，而數(shù)字為太陽(yáng)常數(shù)，而數(shù)字0.7則則源于入射到大氣層中的輻射大概有源于入射到大氣層中的輻射大概有70%能到達(dá)地球。能到達(dá)地球。0.678AMD7 . 0353. 1I基于大氣質(zhì)量的強(qiáng)度計(jì)算基于大氣質(zhì)量的強(qiáng)度計(jì)算 一天中一天中，太陽(yáng)光的直射分量強(qiáng)度可由大氣質(zhì)量確定，太陽(yáng)光的直射分量強(qiáng)度可由大氣質(zhì)量確定，其方程為：其方程為： 1.4.4 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng) “太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)

6、視運(yùn)動(dòng)”是由地是由地球繞其軸自轉(zhuǎn)引起的表面球繞其軸自轉(zhuǎn)引起的表面現(xiàn)象，它改變著射入地球現(xiàn)象，它改變著射入地球的光線的直射分量角度。的光線的直射分量角度。從地面的一個(gè)固定位置來(lái)從地面的一個(gè)固定位置來(lái)看，太陽(yáng)橫跨整個(gè)天空運(yùn)看，太陽(yáng)橫跨整個(gè)天空運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。太陽(yáng)的位置決定于太陽(yáng)的位置決定于地地面上的點(diǎn)的坐標(biāo)、一天中面上的點(diǎn)的坐標(biāo)、一天中的時(shí)間和一年中的日期。的時(shí)間和一年中的日期。如右圖所示。如右圖所示。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)6 太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)在很大程度上影響著太陽(yáng)能收集器太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)在很大程度上影響著太陽(yáng)能收集器件獲得的能量。當(dāng)太陽(yáng)光垂直入射到吸收平面時(shí)，件獲得的能量。當(dāng)太陽(yáng)光垂直入射到吸

7、收平面時(shí)，在平面上的功率強(qiáng)度等于入射光的功率強(qiáng)度。然而，在平面上的功率強(qiáng)度等于入射光的功率強(qiáng)度。然而，當(dāng)太陽(yáng)光與吸收平面的角度改變時(shí)，其表面的功率當(dāng)太陽(yáng)光與吸收平面的角度改變時(shí)，其表面的功率強(qiáng)度就會(huì)減小。當(dāng)平面與太陽(yáng)光平行時(shí)，功率強(qiáng)度強(qiáng)度就會(huì)減小。當(dāng)平面與太陽(yáng)光平行時(shí)，功率強(qiáng)度基本上變?yōu)榱?。?duì)于基本上變?yōu)榱恪?duì)于0度和度和90度之間的角，它們相度之間的角，它們相對(duì)的功率強(qiáng)度為最大值乘于對(duì)的功率強(qiáng)度為最大值乘于cos，其中，其中為太陽(yáng)光為太陽(yáng)光與器件平面之間的夾角。與器件平面之間的夾角。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)7 1.4.4 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng) 1

8、.4.5 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的偏向角太陽(yáng)的偏向角 偏向角，用符號(hào)偏向角，用符號(hào)表示，由于地球繞其軸的自轉(zhuǎn)和繞表示，由于地球繞其軸的自轉(zhuǎn)和繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)而存在季節(jié)性的變化。如果地球沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)軸太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)而存在季節(jié)性的變化。如果地球沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)軸傾斜，那么偏向角將一直為傾斜，那么偏向角將一直為0 0。然而地球相對(duì)于公轉(zhuǎn)平面。然而地球相對(duì)于公轉(zhuǎn)平面是傾斜了是傾斜了23.4523.45的，偏向角的大小就在的，偏向角的大小就在23.4523.45之間變化。之間變化。只有在春分日和秋分日的時(shí)候偏向角才會(huì)等于只有在春分日和秋分日的時(shí)候偏向角才會(huì)等于0 0。下面的。下面的動(dòng)畫描述了地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)以及

9、偏向角的改變：動(dòng)畫描述了地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)以及偏向角的改變：8 9 右邊視頻顯示了傾斜角在北半球的右邊視頻顯示了傾斜角在北半球的夏至日（或南半球的冬至）和北半球的夏至日（或南半球的冬至）和北半球的冬至日（南半球的夏至）之間是如何變冬至日（南半球的夏至）之間是如何變化的?；?。 盡管事實(shí)上是地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的，但是如果把它想象成是盡管事實(shí)上是地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的，但是如果把它想象成是太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)的，將會(huì)變得更容易理解一些。這需要一定太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)的，將會(huì)變得更容易理解一些。這需要一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在這個(gè)代替的坐標(biāo)系統(tǒng)里，太陽(yáng)是繞著地球轉(zhuǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在這個(gè)代替的坐標(biāo)系統(tǒng)里，太陽(yáng)是繞著地球轉(zhuǎn)的。的。 1.4.

10、5 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的偏向角太陽(yáng)的偏向角 太陽(yáng)偏向角就是指太陽(yáng)偏向角就是指赤道平面與地球赤道平面與地球中心點(diǎn)中心點(diǎn)-太陽(yáng)中心點(diǎn)的連線的夾角。太太陽(yáng)中心點(diǎn)的連線的夾角。太陽(yáng)偏向角的季節(jié)性變化如下所示陽(yáng)偏向角的季節(jié)性變化如下所示: 式中式中d為觀測(cè)偏向角時(shí)所在的一年中的天數(shù)。為觀測(cè)偏向角時(shí)所在的一年中的天數(shù)。 在二分日（在二分日（3月月22日日春分日春分日和和9月月22日日秋分日秋分日）時(shí)偏向角）時(shí)偏向角為為0，在北半球夏天時(shí)角度為正，北半球冬天時(shí)為負(fù)。在，在北半球夏天時(shí)角度為正，北半球冬天時(shí)為負(fù)。在6月月22日（北半球夏至日）偏向角達(dá)到最大值日（北半球夏至日）偏向角達(dá)到最大值23

11、.45而在而在12月月22日（北半球冬至日）達(dá)到最小值日（北半球冬至日）達(dá)到最小值-23.45。 36023 45284365.sidn 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)10 1.4.5 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的偏向角太陽(yáng)的偏向角偏向角的角度可以由下面的方程算出：偏向角的角度可以由下面的方程算出： 1.4.6 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -仰角仰角與方位角與方位角 仰角仰角指的是天空中太陽(yáng)相對(duì)于地平指的是天空中太陽(yáng)相對(duì)于地平面的高度角。日出的時(shí)候高度角為面的高度角。日出的時(shí)候高度角為0，太，太陽(yáng)處在頭頂時(shí)高度角為陽(yáng)處在頭頂時(shí)高度角為90（比如在赤道（比如在赤道地區(qū)，春分日和秋

12、分日的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)這地區(qū)，春分日和秋分日的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)這種情況）。天頂角與高度角相似，但是相種情況）。天頂角與高度角相似，但是相對(duì)于地平面的垂直線而不是地平面來(lái)說(shuō)的，對(duì)于地平面的垂直線而不是地平面來(lái)說(shuō)的，因此可以計(jì)算天頂角因此可以計(jì)算天頂角=90- -高度角。高度角。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)11 太陽(yáng)高度角在一天中不斷變化。其大小還決定于觀測(cè)太陽(yáng)高度角在一天中不斷變化。其大小還決定于觀測(cè)位置的緯度和所在一年中的天數(shù)。位置的緯度和所在一年中的天數(shù)。天天頂頂角角仰角仰角 12 在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時(shí)在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)重，一個(gè)重要的參數(shù)是要的參數(shù)是最大太陽(yáng)高度角最大太陽(yáng)高度角，即，即

13、一年中太陽(yáng)在天空的高度達(dá)到最一年中太陽(yáng)在天空的高度達(dá)到最大時(shí)的角度。最大高度角出現(xiàn)在大時(shí)的角度。最大高度角出現(xiàn)在正午時(shí)分，大小取決于所在的緯正午時(shí)分，大小取決于所在的緯度和偏向角。計(jì)算正午太陽(yáng)高度度和偏向角。計(jì)算正午太陽(yáng)高度角的公式如下：角的公式如下： =90+ 式中式中為觀測(cè)位置所處的為觀測(cè)位置所處的緯度緯度，在，在南南半球它的符號(hào)是半球它的符號(hào)是負(fù)負(fù)的的而在而在北北半球的時(shí)候符號(hào)為半球的時(shí)候符號(hào)為正正。為偏向角為偏向角，大小取決于所在一，大小取決于所在一年中的天數(shù)。年中的天數(shù)。 1.4.6 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -仰角仰角與方位角與方位角 36023 45284365.sidn 夏至日

14、，在北回歸線處，太陽(yáng)在頭頂正上方，其高度角為夏至日，在北回歸線處，太陽(yáng)在頭頂正上方，其高度角為90。夏天，在赤道與北回歸線之間觀測(cè)的正午太陽(yáng)高度角是大于夏天，在赤道與北回歸線之間觀測(cè)的正午太陽(yáng)高度角是大于90的。的。這意味著陽(yáng)光是來(lái)自北方的天空而不是南方的天空。相似的，在一這意味著陽(yáng)光是來(lái)自北方的天空而不是南方的天空。相似的，在一年中的某個(gè)時(shí)期，在赤道和南回歸線之間，太陽(yáng)光是來(lái)自南方而不年中的某個(gè)時(shí)期，在赤道和南回歸線之間，太陽(yáng)光是來(lái)自南方而不是北方。是北方。 最大太陽(yáng)高度角最大太陽(yáng)高度角被應(yīng)用到非常被應(yīng)用到非常簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單的光伏系統(tǒng)的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，中，然而更然而更精確的光伏系統(tǒng)仿真則需要知

15、道精確的光伏系統(tǒng)仿真則需要知道高度角在一天中是如何變化的這些高度角在一天中是如何變化的這些知識(shí)。關(guān)于這方面的方程和公式將在下面幾頁(yè)中介紹。知識(shí)。關(guān)于這方面的方程和公式將在下面幾頁(yè)中介紹。 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)13 1.4.6 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -仰角仰角與方位角與方位角 方位角方位角就是羅盤方向（北）就是羅盤方向（北）與陽(yáng)光入射方向的夾角。在正午與陽(yáng)光入射方向的夾角。在正午時(shí)分，北半球地區(qū)的太陽(yáng)總是從時(shí)分，北半球地區(qū)的太陽(yáng)總是從南方射入，南半球地區(qū)則從北方南方射入，南半球地區(qū)則從北方射入。如下面的動(dòng)畫所示，一天射入。如下面的動(dòng)畫所示，一天中方位角是不斷變化的。在赤

16、道中方位角是不斷變化的。在赤道地區(qū)，春秋分日的時(shí)候太陽(yáng)直接地區(qū)，春秋分日的時(shí)候太陽(yáng)直接從東方升起在西方落下，不管所從東方升起在西方落下，不管所處的緯度是多少，日出時(shí)的方位處的緯度是多少，日出時(shí)的方位角都為角都為90而日落時(shí)為而日落時(shí)為270。盡管。盡管如此，總的來(lái)說(shuō)方位角還是隨著如此，總的來(lái)說(shuō)方位角還是隨著緯度和一年中日期的改變而改變緯度和一年中日期的改變而改變的。的。14 1.4.6 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -仰角與仰角與方位角方位角計(jì)算一天里太陽(yáng)位置的完整計(jì)算一天里太陽(yáng)位置的完整方程將在下一節(jié)給出。方程將在下一節(jié)給出。 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位 正午正

17、午時(shí)分的太陽(yáng)時(shí)分的太陽(yáng)方位角方位角和太陽(yáng)和太陽(yáng)高度角高度角是是擺放擺放太太陽(yáng)能電池板時(shí)所使用到的兩個(gè)重要角度陽(yáng)能電池板時(shí)所使用到的兩個(gè)重要角度參數(shù)參數(shù)。然而，。然而，如果想要計(jì)算一整天的太陽(yáng)位置，就必須計(jì)算一整如果想要計(jì)算一整天的太陽(yáng)位置，就必須計(jì)算一整天的太陽(yáng)高度角和方位角。這些角度將使用天的太陽(yáng)高度角和方位角。這些角度將使用“太陽(yáng)時(shí)太陽(yáng)時(shí)間間”來(lái)計(jì)算。按傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)方式，地球被分成不同的來(lái)計(jì)算。按傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)方式，地球被分成不同的時(shí)區(qū)時(shí)區(qū)。然而，在這些時(shí)區(qū)里，正午時(shí)分并不一定就。然而，在這些時(shí)區(qū)里，正午時(shí)分并不一定就是太陽(yáng)處在最高處的時(shí)候。類似的，日出是太陽(yáng)處在最高處的時(shí)候。類似的，日出時(shí)段時(shí)

18、段也被也被描述為時(shí)區(qū)里的某個(gè)地區(qū)段的太陽(yáng)正在升起。描述為時(shí)區(qū)里的某個(gè)地區(qū)段的太陽(yáng)正在升起。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)152021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)16 然而，由于一個(gè)時(shí)區(qū)橫跨了一定長(zhǎng)度的距離，然而，由于一個(gè)時(shí)區(qū)橫跨了一定長(zhǎng)度的距離，當(dāng)太陽(yáng)剛剛照耀這個(gè)時(shí)區(qū)的某個(gè)地方的地平線時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)剛剛照耀這個(gè)時(shí)區(qū)的某個(gè)地方的地平線時(shí)，此刻的時(shí)間有可能與定義的日出時(shí)間（或官方承認(rèn)此刻的時(shí)間有可能與定義的日出時(shí)間（或官方承認(rèn)的日出時(shí)間）完全不同。而這種規(guī)定也是必要的，的日出時(shí)間）完全不同。而這種規(guī)定也是必要的，否則出現(xiàn)一街之隔的兩座房子的時(shí)間會(huì)相差幾秒的否則出現(xiàn)一街之隔的兩座房子的

19、時(shí)間會(huì)相差幾秒的現(xiàn)象。從另一方面來(lái)說(shuō)，不同經(jīng)度的太陽(yáng)時(shí)間是不現(xiàn)象。從另一方面來(lái)說(shuō)，不同經(jīng)度的太陽(yáng)時(shí)間是不同的。因此，同的。因此，如果要得到太陽(yáng)的位置如果要得到太陽(yáng)的位置，必須先計(jì)算必須先計(jì)算當(dāng)?shù)氐奶?yáng)時(shí)間當(dāng)?shù)氐奶?yáng)時(shí)間然后再計(jì)算然后再計(jì)算太陽(yáng)高度角和方位角。太陽(yáng)高度角和方位角。 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（LSTLST）和當(dāng)?shù)貢r(shí)間）和當(dāng)?shù)貢r(shí)間(LT)(LT) Local Solar Time （LST）中午）中午12時(shí)是指太陽(yáng)升到最時(shí)是指太陽(yáng)升到最高處的時(shí)刻。由于地球軌道的偏心率和人類對(duì)時(shí)區(qū)和夏高處的時(shí)刻。由于地球軌道的偏心率和人類對(duì)

20、時(shí)區(qū)和夏令時(shí)的調(diào)整，令時(shí)的調(diào)整，當(dāng)?shù)貢r(shí)間當(dāng)?shù)貢r(shí)間(LT)一般不等于當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間一般不等于當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間。當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午線（當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)時(shí)間子午線（LSTMLSTM） The Local Standard Time Meridian （LSTM）是特定）是特定時(shí)區(qū)所采用的基準(zhǔn)子午線，它類似于格林尼治時(shí)間使用時(shí)區(qū)所采用的基準(zhǔn)子午線，它類似于格林尼治時(shí)間使用的本初子午線。的本初子午線。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)17 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位18格林威治時(shí)間格林威治時(shí)間所使用的本初所使用的本初子午線（經(jīng)度子午線（經(jīng)度=0） 通過(guò)下列方程可計(jì)算通過(guò)下列方程

21、可計(jì)算LSTM: LSTM=15 T TGMTGMT 式中式中T TGMTGMT表示當(dāng)?shù)貢r(shí)間與格林威治時(shí)間的差（以小時(shí)為表示當(dāng)?shù)貢r(shí)間與格林威治時(shí)間的差（以小時(shí)為單位）。單位）。 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位360/24 時(shí)間糾正因子（時(shí)間糾正因子（TC） 時(shí)間糾正因子（以分為單位）解釋了在一個(gè)給定的時(shí)區(qū)時(shí)間糾正因子（以分為單位）解釋了在一個(gè)給定的時(shí)區(qū)內(nèi)，當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間因時(shí)區(qū)內(nèi)內(nèi)，當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間因時(shí)區(qū)內(nèi)經(jīng)度經(jīng)度的變化而變化的現(xiàn)象，其方的變化而變化的現(xiàn)象，其方程也同時(shí)包含時(shí)間方程。程也同時(shí)包含時(shí)間方程。 TimeCorrection=4（LSTM- -經(jīng)度）經(jīng)度）+Eo

22、T 方程里的方程里的4分鐘分鐘源自地球自轉(zhuǎn)一度的時(shí)間是源自地球自轉(zhuǎn)一度的時(shí)間是4分鐘的事實(shí)。分鐘的事實(shí)。 當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間 當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（LST）可以通過(guò)使用前兩個(gè)矯正因子來(lái)調(diào)）可以通過(guò)使用前兩個(gè)矯正因子來(lái)調(diào)整當(dāng)?shù)貢r(shí)間（整當(dāng)?shù)貢r(shí)間（LT）得到。）得到。 LST=LT+TC 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)19 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位 時(shí)角時(shí)角Hour Angle （HRA） 時(shí)角把當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（時(shí)角把當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)間（LST）轉(zhuǎn)換成太陽(yáng)在天空運(yùn)動(dòng)的度）轉(zhuǎn)換成太陽(yáng)在天空運(yùn)動(dòng)的度數(shù)的數(shù)值。按照定義，正午時(shí)分的時(shí)角為數(shù)的數(shù)值。按照定義

23、，正午時(shí)分的時(shí)角為0。因?yàn)榈厍蛎哭D(zhuǎn)。因?yàn)榈厍蛎哭D(zhuǎn)15的時(shí)間為一個(gè)小時(shí)，所以，與正午時(shí)分間隔一個(gè)小時(shí)就相的時(shí)間為一個(gè)小時(shí)，所以，與正午時(shí)分間隔一個(gè)小時(shí)就相當(dāng)于太陽(yáng)在太空轉(zhuǎn)過(guò)了當(dāng)于太陽(yáng)在太空轉(zhuǎn)過(guò)了15角。在上午時(shí)角的符號(hào)是負(fù)的，下角。在上午時(shí)角的符號(hào)是負(fù)的，下午是正的。午是正的。 HRA=15（LST-12） 傾斜角（傾斜角（ Declination） 在前面已經(jīng)給出了傾斜角的公式：在前面已經(jīng)給出了傾斜角的公式： d284365360sin45.232021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)20 其中其中d為從一年第一天開始數(shù)起的天數(shù)。為從一年第一天開始數(shù)起的天數(shù)。 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太

24、陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位 高度角高度角 高度角可由下面的方程得到：高度角可由下面的方程得到： 高度角高度角=sin-1sin()sin()+cos()cos()cos（HRA） 天頂角為太陽(yáng)與垂直線之間的夾角。天頂角為太陽(yáng)與垂直線之間的夾角。 天頂角天頂角=90-高度角高度角2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)21高度角高度角天頂角天頂角 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位即仰角即仰角正午太陽(yáng)高度角的公式如下：正午太陽(yáng)高度角的公式如下： =90+ 方位角方位角 方位角就像羅盤一樣，正北方向?yàn)榉轿唤蔷拖窳_盤一樣，正北方向?yàn)?，正南方向?yàn)?，正南方向?yàn)?80。也

25、有人使用稍微不同的定義（正南方向?yàn)橐灿腥耸褂蒙晕⒉煌亩x（正南方向?yàn)?）。）。 )cos()cos()sin(coscossincos1高度角方位角HRA22 方位角可由上面的參數(shù)計(jì)算得到方位角可由上面的參數(shù)計(jì)算得到 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位 日出和日落日出和日落 日出與日落的時(shí)間可以分別通過(guò)下面式子得到：日出與日落的時(shí)間可以分別通過(guò)下面式子得到： 1111215601121560sinsinTCcoscoscossinsinTCcoscoscos 日日出出日日落落2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)23一整天的太陽(yáng)位置一整天的太陽(yáng)位置 關(guān)于一整年中

26、地球上任何位置任何時(shí)間的太陽(yáng)高度角和方關(guān)于一整年中地球上任何位置任何時(shí)間的太陽(yáng)高度角和方位角的計(jì)算方法將在下頁(yè)給出。位角的計(jì)算方法將在下頁(yè)給出。 1.4.7 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)的方位太陽(yáng)的方位 1.4.8 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -太陽(yáng)方位的計(jì)算太陽(yáng)方位的計(jì)算北京東經(jīng)北京東經(jīng)116.46度，北緯度，北緯 39.92 度度天津東經(jīng)天津東經(jīng)117.17度，北緯度，北緯 39.17 度度 入射到光伏組件上的能量不僅取決于太陽(yáng)光所包含的入射到光伏組件上的能量不僅取決于太陽(yáng)光所包含的能量，還受到能量，還受到組件與太陽(yáng)光的夾角組件與太陽(yáng)光的夾角的大小的影響。當(dāng)吸收表的大小的影響。當(dāng)吸收表面

27、與太陽(yáng)光互相面與太陽(yáng)光互相垂直垂直時(shí)，組件表面的功率強(qiáng)度便等于太陽(yáng)光時(shí)，組件表面的功率強(qiáng)度便等于太陽(yáng)光的功率強(qiáng)度（換句話說(shuō)，當(dāng)光伏組件與太陽(yáng)光垂直時(shí)，其表的功率強(qiáng)度（換句話說(shuō)，當(dāng)光伏組件與太陽(yáng)光垂直時(shí)，其表面的功率強(qiáng)度達(dá)到面的功率強(qiáng)度達(dá)到最大最大值）。然而，由于太陽(yáng)光與固定組件值）。然而，由于太陽(yáng)光與固定組件表面的夾角是不斷改變的，固定光伏組件的功率強(qiáng)度也總是表面的夾角是不斷改變的，固定光伏組件的功率強(qiáng)度也總是小于入射光的強(qiáng)度。小于入射光的強(qiáng)度。 入射到傾斜光伏組件的太陽(yáng)輻射就是入射太陽(yáng)光中垂入射到傾斜光伏組件的太陽(yáng)輻射就是入射太陽(yáng)光中垂直組件表面的輻射成分。下面的圖畫展示了，當(dāng)給出地平面直組

28、件表面的輻射成分。下面的圖畫展示了，當(dāng)給出地平面上的輻射強(qiáng)度（上的輻射強(qiáng)度（Shorizon）或垂直太陽(yáng)光的平面的輻射強(qiáng)度）或垂直太陽(yáng)光的平面的輻射強(qiáng)度（Sincident）時(shí)，如何計(jì)算入射到固定組件平面的輻射強(qiáng)度）時(shí)，如何計(jì)算入射到固定組件平面的輻射強(qiáng)度（Smodule）。）。25 1.4.9 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射 horizontalincidentmoduleincidentSSsin,SSsin 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)26 組件與入射光的角度組件與入射光的角度發(fā)生傾斜會(huì)減小光伏組件發(fā)生傾斜會(huì)減小光伏組件的電流輸出。

29、的電流輸出。Sincident、smodule、S horizontal之間的關(guān)系方程如下所示：之間的關(guān)系方程如下所示： 式中式中為高度角。為高度角。為組件平面相對(duì)于地平面的傾斜角。高度為組件平面相對(duì)于地平面的傾斜角。高度角的公式已由前面給出：角的公式已由前面給出：=90=90+ +- - 。 和和分別代表分別代表緯度和太陽(yáng)偏向角，其公式也已在前面寫出緯度和太陽(yáng)偏向角，其公式也已在前面寫出水平面水平面太陽(yáng)太陽(yáng)輻射輻射 1.4.9 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射d284365360sin45.23 由上面的方程可得出由上面的方程可得出Smodule與與S

30、horizontal的關(guān)系：的關(guān)系： sinsinSSlhorizontamodule2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)27 傾斜角度對(duì)入射到平面的太陽(yáng)輻射有重要的影響。對(duì)于角度固定的光傾斜角度對(duì)入射到平面的太陽(yáng)輻射有重要的影響。對(duì)于角度固定的光伏組件平面來(lái)說(shuō)，伏組件平面來(lái)說(shuō)，當(dāng)傾斜角度等于當(dāng)?shù)氐木暥葧r(shí)當(dāng)傾斜角度等于當(dāng)?shù)氐木暥葧r(shí)，它一整年獲得的能量將，它一整年獲得的能量將達(dá)到達(dá)到最大最大。然而，對(duì)于漫長(zhǎng)的冬天來(lái)說(shuō)，陡峭的傾斜角是更優(yōu)的選擇，相。然而，對(duì)于漫長(zhǎng)的冬天來(lái)說(shuō)，陡峭的傾斜角是更優(yōu)的選擇，相反的，平坦的傾斜角在夏天能獲得更多的光線。反的，平坦的傾斜角在夏天能獲得更多的光線。 當(dāng)組

31、件平面的角度為當(dāng)組件平面的角度為0時(shí)，組件獲得的能量與地平面能量是相等的，時(shí)，組件獲得的能量與地平面能量是相等的，因?yàn)榇藭r(shí)組件是平躺在地面上的。當(dāng)平面角度達(dá)到因?yàn)榇藭r(shí)組件是平躺在地面上的。當(dāng)平面角度達(dá)到80時(shí)，組件幾乎是垂時(shí)，組件幾乎是垂直放置的。此時(shí)組件能量小于入射光能量，除非組件平面垂直于太陽(yáng)光線，直放置的。此時(shí)組件能量小于入射光能量，除非組件平面垂直于太陽(yáng)光線，它們的值才相等。組件平面是朝向赤道的，所以在南半球的時(shí)候它是面向它們的值才相等。組件平面是朝向赤道的，所以在南半球的時(shí)候它是面向北方的，而在北半球則面向南方。北方的，而在北半球則面向南方。 1.4.9 地面太陽(yáng)輻射地面太陽(yáng)輻射 -

32、在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射在傾斜表面上的太陽(yáng)輻射 1.5.1 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻射測(cè)量太陽(yáng)輻射測(cè)量 對(duì)于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，知道當(dāng)?shù)卦诓煌瑫r(shí)間的可利對(duì)于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，知道當(dāng)?shù)卦诓煌瑫r(shí)間的可利用輻射量是很有必要的。用輻射量是很有必要的。兩個(gè)描述太陽(yáng)輻射特征的常用方兩個(gè)描述太陽(yáng)輻射特征的常用方法是法是太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射（或輻射）和（或輻射）和日照日照。太陽(yáng)輻射是一個(gè)瞬時(shí)的。太陽(yáng)輻射是一個(gè)瞬時(shí)的功率強(qiáng)度，以功率強(qiáng)度，以KW/m2為單位。一天中，太陽(yáng)輻射的大小從為單位。一天中，太陽(yáng)輻射的大小從晚上的晚上的0KW/m2到最大值約到最大值約1KW/m2之間不斷變化。太陽(yáng)輻之間不斷變化。太陽(yáng)輻射

33、主要取決于觀測(cè)的位置和當(dāng)?shù)氐奶鞖狻Ｌ?yáng)輻射的測(cè)量射主要取決于觀測(cè)的位置和當(dāng)?shù)氐奶鞖?。太?yáng)輻射的測(cè)量由周期性全天測(cè)量的總輻射或直射分量組成。測(cè)量工具為由周期性全天測(cè)量的總輻射或直射分量組成。測(cè)量工具為日射強(qiáng)度計(jì)（測(cè)量總輻射量）或太陽(yáng)熱量計(jì)（測(cè)量直射分日射強(qiáng)度計(jì)（測(cè)量總輻射量）或太陽(yáng)熱量計(jì)（測(cè)量直射分量）。在設(shè)施比較完善的地區(qū)，已經(jīng)收集了超過(guò)量）。在設(shè)施比較完善的地區(qū)，已經(jīng)收集了超過(guò)20年的這年的這類數(shù)據(jù)。類數(shù)據(jù)。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)28 另一個(gè)測(cè)量太陽(yáng)輻射的方法是使用另一個(gè)測(cè)量太陽(yáng)輻射的方法是使用日照計(jì)日照計(jì)，此方法，此方法精精確率較低確率較低但是但是成本也成本也相對(duì)相對(duì)較

34、低較低。這種日照計(jì)（也叫坎貝爾斯。這種日照計(jì)（也叫坎貝爾斯托克斯日照計(jì)）能測(cè)量出一天中光線強(qiáng)度超過(guò)某一個(gè)水平托克斯日照計(jì)）能測(cè)量出一天中光線強(qiáng)度超過(guò)某一個(gè)水平（通常為（通常為200mW/cm2）的小時(shí)數(shù)。通過(guò)使測(cè)量出來(lái)的小時(shí)）的小時(shí)數(shù)。通過(guò)使測(cè)量出來(lái)的小時(shí)數(shù)與基于數(shù)學(xué)公式和幾個(gè)糾正因子計(jì)算出來(lái)的小時(shí)數(shù)相比較，數(shù)與基于數(shù)學(xué)公式和幾個(gè)糾正因子計(jì)算出來(lái)的小時(shí)數(shù)相比較，便可以得出日照度了。盡管太陽(yáng)輻射是最常被測(cè)量的數(shù)據(jù)，便可以得出日照度了。盡管太陽(yáng)輻射是最常被測(cè)量的數(shù)據(jù)，但是在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中更常使用的數(shù)據(jù)還是日照度。日照度但是在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中更常使用的數(shù)據(jù)還是日照度。日照度是指特定時(shí)間內(nèi)單位面積區(qū)域所

35、接收到得總的太陽(yáng)輻射量，是指特定時(shí)間內(nèi)單位面積區(qū)域所接收到得總的太陽(yáng)輻射量，通常以通常以KWhr/（m2 day）為單位。）為單位。 1.5.1 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻射測(cè)量太陽(yáng)輻射測(cè)量 雖然日照度的單位與太陽(yáng)輻射的單位都是功率強(qiáng)度雖然日照度的單位與太陽(yáng)輻射的單位都是功率強(qiáng)度（因?yàn)槿照斩戎械姆肿有r(shí)（因?yàn)槿照斩戎械姆肿有r(shí)hr與分母與分母day同是時(shí)間單位），同是時(shí)間單位），但是日照度與太陽(yáng)輻射還是很大不同的，日照度是在給但是日照度與太陽(yáng)輻射還是很大不同的，日照度是在給定時(shí)間段里的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。日照度常常使用在簡(jiǎn)定時(shí)間段里的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。日照度常常使用在簡(jiǎn)單的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中

36、，而太陽(yáng)輻射則在更為復(fù)雜的需要單的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，而太陽(yáng)輻射則在更為復(fù)雜的需要計(jì)算一天中每一時(shí)刻的情況的光伏系統(tǒng)中使用。日照度計(jì)算一天中每一時(shí)刻的情況的光伏系統(tǒng)中使用。日照度還可以用單位還可以用單位MJ/m2 /year 來(lái)表示。來(lái)表示。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)30 1.5.1 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻射測(cè)量太陽(yáng)輻射測(cè)量2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)31 特定位置的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度可以通過(guò)以下幾種方式表示：特定位置的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度可以通過(guò)以下幾種方式表示：1、某特定地區(qū)典型平均年照度、某特定地區(qū)典型平均年照度 2、平均每天、每月或每年的日照度、平均每天、每月或

37、每年的日照度 3、一個(gè)月、一個(gè)季度或一整年的全球等輻射線、一個(gè)月、一個(gè)季度或一整年的全球等輻射線 4、日照時(shí)數(shù)、日照時(shí)數(shù) 5、基于衛(wèi)星云層覆蓋數(shù)據(jù)的日照度、基于衛(wèi)星云層覆蓋數(shù)據(jù)的日照度 6、太陽(yáng)輻射的計(jì)算、太陽(yáng)輻射的計(jì)算 1.5.1 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻射測(cè)量太陽(yáng)輻射測(cè)量 1.5.2 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析 最精確的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)是最精確的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)是通過(guò)高溫計(jì)測(cè)量獲通過(guò)高溫計(jì)測(cè)量獲得的，高溫計(jì)固定在一個(gè)位置幾年，通常大約十得的，高溫計(jì)固定在一個(gè)位置幾年，通常大約十年或者更久，每隔幾分鐘就測(cè)量一次直接輻射。年或者更久，每隔幾分鐘就測(cè)量

38、一次直接輻射。然而然而，對(duì)于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，用這種技術(shù)產(chǎn)生，對(duì)于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，用這種技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量并不足以提供當(dāng)?shù)氐娜啃畔?。取而代的?shù)據(jù)量并不足以提供當(dāng)?shù)氐娜啃畔?。取而代之的，是這些數(shù)據(jù)可以以其它的幾種形式展現(xiàn)。之的，是這些數(shù)據(jù)可以以其它的幾種形式展現(xiàn)。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)32 在概念上最簡(jiǎn)單的方法就是算出測(cè)量期間的在概念上最簡(jiǎn)單的方法就是算出測(cè)量期間的數(shù)據(jù)平均數(shù)。這種數(shù)據(jù)形式叫平均每天、每月或數(shù)據(jù)平均數(shù)。這種數(shù)據(jù)形式叫平均每天、每月或每年輻射量。盡管這種數(shù)據(jù)對(duì)基本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有每年輻射量。盡管這種數(shù)據(jù)對(duì)基本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有用，卻損失了太陽(yáng)輻射的逐日變化。這種逐日變

39、用，卻損失了太陽(yáng)輻射的逐日變化。這種逐日變化的損失是非常嚴(yán)重的，因?yàn)椋ɡ纾┟刻燧椛浠膿p失是非常嚴(yán)重的，因?yàn)椋ɡ纾┟刻燧椛涠际嵌际?KWhr/day的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能與那種有幾的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能與那種有幾天是天是8KWhr/day然后接著幾天是然后接著幾天是2KWhr/day的系的系統(tǒng)是有很大不同的。統(tǒng)是有很大不同的。 1.5.2 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析 描述太陽(yáng)輻射最常用的方式是典型氣象年（描述太陽(yáng)輻射最常用的方式是典型氣象年（TMY），），或者是由美國(guó)或者是由美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）所使用的所使用的TMY2

40、。TMY包含有每天數(shù)據(jù)的變化。包含有每天數(shù)據(jù)的變化。TMY數(shù)據(jù)將在下頁(yè)詳數(shù)據(jù)將在下頁(yè)詳細(xì)介紹。然而，平均太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，特別是一年中每個(gè)月的細(xì)介紹。然而，平均太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，特別是一年中每個(gè)月的的平均數(shù)據(jù)在粗略估計(jì)太陽(yáng)能電池板安裝數(shù)量是也是被廣泛的平均數(shù)據(jù)在粗略估計(jì)太陽(yáng)能電池板安裝數(shù)量是也是被廣泛使用的。使用的。 另外一個(gè)盡管較少見到但是非常有用的的數(shù)據(jù)是連續(xù)另外一個(gè)盡管較少見到但是非常有用的的數(shù)據(jù)是連續(xù)幾天出現(xiàn)陰天的概率，它可由全年輻射數(shù)據(jù)得到的，在這里，幾天出現(xiàn)陰天的概率，它可由全年輻射數(shù)據(jù)得到的，在這里，陰天被定義為地面實(shí)際接收到的光線要少于理論光線接收值陰天被定義為地面實(shí)際接收到的光線要少

41、于理論光線接收值的的50%的日子。的日子。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)34 1.5.2 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析 例如，某個(gè)地區(qū)連續(xù)例如，某個(gè)地區(qū)連續(xù)4天出現(xiàn)陰天的概率為一年一天出現(xiàn)陰天的概率為一年一次，連續(xù)次，連續(xù)5天出現(xiàn)陰天的概率天出現(xiàn)陰天的概率5年一次。這些信息在估算年一次。這些信息在估算足夠的必備條件的儲(chǔ)存時(shí)是非常有用的。然而，一般來(lái)足夠的必備條件的儲(chǔ)存時(shí)是非常有用的。然而，一般來(lái)說(shuō)這些信息是比較少考慮到的，如果需要使用，必須通說(shuō)這些信息是比較少考慮到的，如果需要使用，必須通過(guò)原始的數(shù)據(jù)集得到。描述當(dāng)?shù)靥煳臍夂驎r(shí)最常用的數(shù)過(guò)原始

42、的數(shù)據(jù)集得到。描述當(dāng)?shù)靥煳臍夂驎r(shí)最常用的數(shù)據(jù)就是叫做典型氣象年的數(shù)據(jù)（據(jù)就是叫做典型氣象年的數(shù)據(jù)（TMY）。要測(cè)定）。要測(cè)定TMY數(shù)數(shù)據(jù)，必須獲得幾年中每隔一小時(shí)測(cè)量的氣象變化結(jié)果，據(jù)，必須獲得幾年中每隔一小時(shí)測(cè)量的氣象變化結(jié)果，然后制成一副當(dāng)?shù)貧夂虻淖兓瘓D表。單單每年數(shù)據(jù)的平然后制成一副當(dāng)?shù)貧夂虻淖兓瘓D表。單單每年數(shù)據(jù)的平均數(shù)還不能很好的看清氣象的變化，所以人們選擇月平均數(shù)還不能很好的看清氣象的變化，所以人們選擇月平均數(shù)以最大程度代表當(dāng)?shù)厍闆r。整個(gè)月以及整個(gè)測(cè)量周均數(shù)以最大程度代表當(dāng)?shù)厍闆r。整個(gè)月以及整個(gè)測(cè)量周期的其它月平均輻射值被測(cè)算出來(lái)。期的其它月平均輻射值被測(cè)算出來(lái)。 1.5.2 太陽(yáng)

43、輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析太陽(yáng)輻照度的數(shù)據(jù)分析 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） 如果有一年的各月的平均輻射值最接近于整個(gè)測(cè)量如果有一年的各月的平均輻射值最接近于整個(gè)測(cè)量周期的月平均值，那么這一年就被選為典型氣象年周期的月平均值，那么這一年就被選為典型氣象年（TMY），而這一年的每月氣象數(shù)據(jù)也被叫做，而這一年的每月氣象數(shù)據(jù)也被叫做TMY數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。然后，這個(gè)過(guò)程在一年中的每個(gè)月都重復(fù)進(jìn)行。然后，這個(gè)過(guò)程在一年中的每個(gè)月都重復(fù)進(jìn)行。 現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的TMY數(shù)據(jù)所以使用者必須適數(shù)據(jù)所以使用者必須適當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)以

44、符合應(yīng)用。處理樣本周期時(shí)必須相當(dāng)謹(jǐn)慎。當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)以符合應(yīng)用。處理樣本周期時(shí)必須相當(dāng)謹(jǐn)慎。下面將以澳大利亞墨爾本一月一號(hào)的原始下面將以澳大利亞墨爾本一月一號(hào)的原始TMY數(shù)據(jù)文件為數(shù)據(jù)文件為例：例： 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)36日日小時(shí)小時(shí)總的輻總的輻照度照度X100mj/h/m2直射輻直射輻照度照度X100mj/h/m2溫度溫度x10C風(fēng)速風(fēng)速x10m/s濕球溫濕球溫度度x10C風(fēng)向風(fēng)向云量云量月月1100130099007112001271098040113001187940401140010939004111500100086001116331061173961411171

45、102601337106140118186311150101151401 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY）日日小時(shí)小時(shí)總的輻總的輻照度照度X100mj/h/m2直射輻直射輻照度照度X100mj/h/m2溫度溫度x10C風(fēng)速風(fēng)速x10m/s濕球溫濕球溫度度x10C風(fēng)向風(fēng)向云量云量月月110317351217315114011113563532500167000111238135727214166120111338736229327165120111436535931541164120111532425531443164130111626734831

46、4451631301117198336313461621401 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） TMY數(shù)據(jù)在氣象應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛使用，但是也有大量數(shù)據(jù)在氣象應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛使用，但是也有大量的數(shù)據(jù)與光伏應(yīng)用是不相干的。在給出的參數(shù)中，通常只有的數(shù)據(jù)與光伏應(yīng)用是不相干的。在給出的參數(shù)中，通常只有時(shí)間和光照度才被用到。然而，更先進(jìn)的模型還用到了溫度時(shí)間和光照度才被用到。然而，更先進(jìn)的模型還用到了溫度和風(fēng)速。和風(fēng)速。 前面表格中各個(gè)參數(shù)的意義為：前面表格中各個(gè)參數(shù)的意義為： 月指的是一年中的月份月指的是一年中的月份 日為一個(gè)月內(nèi)的第幾天。不是所有月份的天

47、數(shù)都相等。日為一個(gè)月內(nèi)的第幾天。不是所有月份的天數(shù)都相等。 小時(shí)指的是一天小時(shí)指的是一天24小時(shí)的第幾小時(shí)，所以可以看出上面的表小時(shí)的第幾小時(shí)，所以可以看出上面的表格包含了一整天的數(shù)據(jù)。數(shù)值一般為一個(gè)小時(shí)內(nèi)的平均值，格包含了一整天的數(shù)據(jù)。數(shù)值一般為一個(gè)小時(shí)內(nèi)的平均值，這里的一個(gè)小時(shí)由一個(gè)整時(shí)的前半小時(shí)和后半小時(shí)組成。因這里的一個(gè)小時(shí)由一個(gè)整時(shí)的前半小時(shí)和后半小時(shí)組成。因此上表的第一行的一個(gè)小時(shí)是指此上表的第一行的一個(gè)小時(shí)是指12：30am到到1：30am。 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） 總的輻照度是指在一個(gè)小時(shí)里入射到水平面的能量值。要總的輻

48、照度是指在一個(gè)小時(shí)里入射到水平面的能量值。要把上面的單位把上面的單位X100mj/hr/m2轉(zhuǎn)化成光伏用的單位轉(zhuǎn)化成光伏用的單位KW/m2，只需除以只需除以360。最大的光照度出現(xiàn)在正午，到了晚上大小將。最大的光照度出現(xiàn)在正午，到了晚上大小將降為降為0。 直射輻照度直射輻照度為直接垂直入射到組件平面上的太陽(yáng)光線的輻為直接垂直入射到組件平面上的太陽(yáng)光線的輻照度，它不包括分散光線。照度，它不包括分散光線。跟蹤式聚集太陽(yáng)能電池跟蹤式聚集太陽(yáng)能電池只面向只面向直射光線的入射方向。直射光線的入射方向。 溫度和風(fēng)速都是一個(gè)小時(shí)里的平均值。注意表格里的數(shù)值溫度和風(fēng)速都是一個(gè)小時(shí)里的平均值。注意表格里的數(shù)值都

49、是都是x10倍之后得出的。倍之后得出的。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)40 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） 濕球溫度濕球溫度是指被濕紗布包裹著的溫度計(jì)所顯示的溫度。是指被濕紗布包裹著的溫度計(jì)所顯示的溫度。根據(jù)干燥程度和潮濕程度的不同，濕球溫度有別于干球根據(jù)干燥程度和潮濕程度的不同，濕球溫度有別于干球溫度。這個(gè)數(shù)據(jù)通溫度。這個(gè)數(shù)據(jù)通常不在光伏系統(tǒng)中應(yīng)用常不在光伏系統(tǒng)中應(yīng)用。 風(fēng)向風(fēng)向表示了風(fēng)來(lái)自哪個(gè)方向，北用表示了風(fēng)來(lái)自哪個(gè)方向，北用00表示，東用表示，東用04表示。表示。同樣，這個(gè)數(shù)據(jù)同樣，這個(gè)數(shù)據(jù)也不應(yīng)用在光伏系統(tǒng)中也不應(yīng)用在光伏

50、系統(tǒng)中。 云量云量是指天空中云層覆蓋的比例，一般使用目測(cè)。它總是指天空中云層覆蓋的比例，一般使用目測(cè)。它總共有共有9個(gè)層次，即個(gè)層次，即0代表沒(méi)有云，代表沒(méi)有云，8代表覆蓋滿了云層。但代表覆蓋滿了云層。但同樣，同樣，光伏系統(tǒng)中不使用光伏系統(tǒng)中不使用到它。到它。 2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)41 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） 另一個(gè)在光伏應(yīng)用中經(jīng)常用到的參數(shù)就是另一個(gè)在光伏應(yīng)用中經(jīng)常用到的參數(shù)就是分散輻射量分散輻射量。入射到地平面上的漫輻射量（入射到地平面上的漫輻射量（Dh）可以通過(guò)總的輻射量）可以通過(guò)總的輻射量（Gh）、直接輻射

51、量（）、直接輻射量（It）和高度角（）和高度角（el）之間的方程獲得：）之間的方程獲得： Dh=Gh-Itsin（el） 漫輻射并不是均勻的遍布天空的。舉例說(shuō)，環(huán)繞太陽(yáng)周漫輻射并不是均勻的遍布天空的。舉例說(shuō)，環(huán)繞太陽(yáng)周圍的區(qū)域比天空中的其他區(qū)域要明亮得多。一個(gè)普遍使用的圍的區(qū)域比天空中的其他區(qū)域要明亮得多。一個(gè)普遍使用的計(jì)算模型是佩雷斯模型，模型把天空分成圍繞太陽(yáng)部分、地計(jì)算模型是佩雷斯模型，模型把天空分成圍繞太陽(yáng)部分、地平圈部分和天空的其它部分。通過(guò)調(diào)整使得這些區(qū)域的大小平圈部分和天空的其它部分。通過(guò)調(diào)整使得這些區(qū)域的大小和這些區(qū)域的輻射強(qiáng)度接近于測(cè)量得到的輻射模型。和這些區(qū)域的輻射強(qiáng)度接近

52、于測(cè)量得到的輻射模型。 1.5.3 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -典型氣象年數(shù)據(jù)（典型氣象年數(shù)據(jù)（TMY） 1.5.4 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -月平均太陽(yáng)輻射月平均太陽(yáng)輻射 盡管盡管典型氣象年（典型氣象年（TMY）數(shù)據(jù)被常常用在）數(shù)據(jù)被常常用在光伏系統(tǒng)仿真光伏系統(tǒng)仿真中，然而對(duì)于基本的系統(tǒng)分析來(lái)中，然而對(duì)于基本的系統(tǒng)分析來(lái)說(shuō)，擁有當(dāng)?shù)靥囟ㄔ路莸拿刻炱骄椛淞繑?shù)據(jù)說(shuō)，擁有當(dāng)?shù)靥囟ㄔ路莸拿刻炱骄椛淞繑?shù)據(jù)就足夠了。這些數(shù)據(jù)有可能測(cè)量自地平面也有就足夠了。這些數(shù)據(jù)有可能測(cè)量自地平面也有可能測(cè)量自與太陽(yáng)光垂直的平面（相當(dāng)于跟蹤可能測(cè)量自與太陽(yáng)光垂直的平面（相當(dāng)于跟蹤式太陽(yáng)能系統(tǒng)）。無(wú)論是哪種情況，都

53、需要加式太陽(yáng)能系統(tǒng)）。無(wú)論是哪種情況，都需要加入一個(gè)關(guān)于入一個(gè)關(guān)于組件平面的傾斜角組件平面的傾斜角的條件，才能算的條件，才能算出光伏組件能夠利用的太陽(yáng)輻射的量。出光伏組件能夠利用的太陽(yáng)輻射的量。43 1.5.4 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -月平均太陽(yáng)輻射月平均太陽(yáng)輻射 先右擊圖片，然后移動(dòng)鼠標(biāo)到地圖上的紅點(diǎn)處先右擊圖片，然后移動(dòng)鼠標(biāo)到地圖上的紅點(diǎn)處便可以看到不同地區(qū)的便可以看到不同地區(qū)的日平均輻射值日平均輻射值。這些值為地。這些值為地平面的輻射值。平面的輻射值。 峰值太陽(yáng)時(shí)峰值太陽(yáng)時(shí) 日平均日照度（單位為日平均日照度（單位為KWhr/m2 day）有時(shí)也被叫）有時(shí)也被叫做峰值太陽(yáng)時(shí)。峰值太陽(yáng)時(shí)一詞源于日照度的值相當(dāng)于當(dāng)做峰值太陽(yáng)時(shí)。峰值太陽(yáng)時(shí)一詞源于日照度的值相當(dāng)于當(dāng)?shù)靥?yáng)以峰值射入幾小時(shí)所獲得得能量。因?yàn)檩椛涞姆逯档靥?yáng)以峰值射入幾小時(shí)所獲得得能量。因?yàn)檩椛涞姆逯禃r(shí)時(shí)1KW/m2，所以峰值太陽(yáng)時(shí)在數(shù)值上等于日平均日照度。，所以峰值太陽(yáng)時(shí)在數(shù)值上等于日平均日照度。2021-10-27UNSW新南威爾士大學(xué)45 1.5.4 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -月平均太陽(yáng)輻射月平均太陽(yáng)輻射 1.5.4 太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù) -月平均太陽(yáng)輻射月平均太陽(yáng)輻射 例如，某個(gè)地區(qū)每天接收的太陽(yáng)輻射為例如，某個(gè)地區(qū)每天接收的太陽(yáng)輻射為8KWhr/m2每每