光陣列面傾角傾斜面輻射量的計算

1、光整列面傾角及輻射量的計算直接輔射不同傾斜面上的直射輻照度可利用下式求出：S（0,a）Sm0式中e是太陽光線對傾斜面的入射角，可由下式得出：00+中-a式中0是傾斜面與水平面間的夾角，是太陽高度角，中是太陽的方位角，a是傾斜面的方位角，方位角從正南算起，向西為正，向東為負。對于水平面來說，由于0，所以0i因此：S（0，0）=SmSinh設（0，a）S0），將前面的公式代入，則有：COS0cos=0（中a稱為換算系數(shù)。有了值,根據(jù)水平面上的輻射值很容易求出傾斜面的輻射值。對于不同時段的曝輻射量，也是如此。只時求算時，中、a、h等值要代入相應時段的平均值。當計算較長時段內的曝輻射量時，如日總量，使

2、用換算系數(shù)也很方便，只是這時的值應從實測值中得出，而不能用上述幾何關系計算出來。對于實用來說，用月平均日總量的值最方便，它比個別日子的值對云量和透明狀況的依賴性更少。其他影響的因子是地點的緯度、傾斜面的朝向和月份等。表給出了不同緯度三種傾斜角度月平均日總量的值。散射輻射計算不同朝向傾斜面上的散射輻照度，困難要大得多。通常的解決辦法是假定輻射是各向同性的，即呈均勻分布。這樣，散射輻照度和反射輻照度：可按下列公式計算。1(0,a)1+C0o)s/2ttEr(0，a)=rE(1-C0o)s/2式中和：是水面上的散射和反射輻照度。不過，用下式根據(jù)水平面上的散射輻照度計算傾斜面上的散射輻照度，要比利用各

3、向同性的假設更準確此。(0,a)(0,a)換算系數(shù)（）是在各種太陽高度角和方位角下，用總輻射表對各種傾斜表面上的散射輻照度和反射輻照度進行實測的結果確定的。表給出了不同混濁情況下不同的（）值?？傒o射在各向同性的前提下，傾斜面上的總輻射可用下式算出：(0，a)0o(1-C0o不過，對于大多數(shù)用戶來說，通過換算系數(shù)直接從水平面的總輻射求出Eg（0，a）更方便，即0，a)表是國外發(fā)表的在一些情況下總輻射月平均日總量的值。表晴天落日垂直面上的散射輻照度相對值（下墊面草地,反射系數(shù)約20%）TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10中a度度25103050計算實例：例已知，

4、反射系數(shù)p,計算北緯45某地6月16日真太陽時11時朝南30傾斜面上的直射、散射、反射和總輻射照度。水平面上的直射輻照度!太陽高度角和方位角中可由下式得出TOC o 1-5 h z66tXXX中6T因為是午前時，太陽偏東中 HYPERLINK l bookmark14中aCOS00（中a傾斜面上的直射輻照度S（0，a）SmX傾斜面上的散射輻照度0o傾斜面上的反射輻照度X2X90o傾斜面上的總輻射輻照度0，0，a)=(S0，a)月平均傾斜角度P緯度北半球朝南的OOO南半球朝北的表晴天不同緯度各種傾斜面上總輻射日總量的相對值例2條.件仍如例1，求向東傾斜30平面上的總輻射輻照度。TOC o 1-5

5、 h z因為傾斜平面朝東，a中a4()5中a這時，傾斜面上的直射輻照度x由于各向同性的假定，所以散射和反射輻照度沒有什么變化，于是傾斜面上的總輻射輻照度Eg（30，-90）=705+131+11=847W2/M例3已知多年實測的平均日總量為地表反射系數(shù)p,求北緯1某地月某一晴天朝南傾斜0平面上的總輻射和直接輻射的多年平均日總量。具體的計算步驟如下：（1水）平面上的直射輻照度（2從）表13中內插出北緯41朝南傾斜30平面上的換算系數(shù)傾斜面上的直射曝輻射量TOC o 1-5 h zS0）X（4從）表15中內插求出北緯41朝南傾斜30平面上的總輻射換算系數(shù)（5傾）斜面上的總輻射曝輻射量（0）X當然，

6、也可按各向同性的假設去求算，即（）確定散射和反射的換算系數(shù)散射（）反射()(2)根據(jù)反射系數(shù)計算反射輻射量X()計算傾斜面上的總輻射曝輻射量(0)XX用兩種方法所行結果是相當接近的。例.已知南緯/某地日射站月份中午的多年月平均總輻射輻照度為，散射輻照度為，P,求算當?shù)叵蚰稀⑾虮眱A斜平面上的中午月平均總輻射輻照度。具體步驟如下：()確定確定，即月日中午的66T確定方位南半球2月份太陽位于太空的北半部中8向南傾斜面的方位a向北傾斜面的方位a8向南傾斜面方位與太陽方位夾角中a8向北傾斜面方位與太陽方位夾角中a確）定直射換算系數(shù)TOC o 1-5 h zs0（中a）（中a）向南的+向北的+（5確）定傾

7、斜面上的直射輻照度向南的x向北的x（6確）定傾斜面上的散射輻照度,向南與向北的無差異,均為確）定傾斜面上的反射輻照度os0 x.12121x確）定傾斜面上的總輻射輻照度向南的(60，0)=361+52+61=474向北的60，180)=685+52+61=798在太陽能利用工作中，太陽輻射計算十分重要。為了幫助讀者掌握太陽輻射計算方法，我們請長期從事太陽輻射研究工作的中國氣象科學研究院王炳忠研究員編寫了太陽輻射計算講座，供大家學習、參考。編者在太陽能利用中，為了多獲得能量，一般將太陽能裝置朝南傾斜放置。若想了解傾斜狀態(tài)下，地表的太陽能量，最直接、也是最準確的方法是利用儀器進行直接測量。在無法進

8、行直接測量的情況下，如果當?shù)氐臍庀笳居腥丈溆^測項目，則可利用其測得的水平面上的數(shù)據(jù)進行換算。（注：氣象站測量的都是水平面上的數(shù)據(jù)）具體的換算方法如下（文中符號的物理意義與前幾講一樣）：參照圖并結合第四講中介紹的內容可知：0BB0因此，=00同理，對于曝輻量來說，可將上一講中的計算和H的公式代入，經(jīng)過簡化可得出：以上各式都是針對地外，即沒有大氣情況下得到的，當我們感興趣的是實際地表（即存在大氣）時的情況，又當如何呢?我們說，情況是相同的，因為和是個比值，影響它們的只是入射角度的不同，至于經(jīng)過大氣衰減，還是未經(jīng)衰減，對于比值來說，可以相抵消，而實際上沒有什么影響。以上的討論還只限于直射部分。對于斜

9、面上的輻射來說，除了直射外，還有天空中的散射以及地面反射部分。為了簡化問題，我們只能近似地假定散射和反射特性都是完美的，即各向同性。實際上，問題當然不會這么簡單，比如說天空中影響散射最明顯的云量，其分布完全是隨機的，當然不會是均勻的，但不做如此假設，無法處理這么復雜的問題。在各向同性的假定下，對于反射輻射，則有：對于散射輻射，則有式和中的P為地表的反射比。如果在當?shù)氐臍庀笳居兄鄙浜蜕⑸涞臄?shù)據(jù)，就可直接代入上式進行計算，但是可提供直射的氣象站較少。如果有總輻射和散射數(shù)據(jù)，則可以一或一作為水平面上的直射量。這樣一來，斜面上的總輻射便可以寫成P-+P+pP-+P+3計算實例：設位于北緯。/的某地，月

10、日全天的總輻射日曝輻量為，散射曝輻量為M地表反射比P.求朝南傾斜表面上的日曝輻量解：根據(jù)式，計算得出直射部分：3x反射部分：XX-散射部分：+s圖斜面上的總輻射：p3+3+d本講座至此共進行了講，其實太陽輻射需要計算的項目還有很多，如光譜量、大氣渾濁度、太陽能資源等等?？紤]到這些內容涉及專業(yè)知識較多，一方面枯躁乏味，另一方面偏離科普宗旨，同時應用面也較窄，所以本講座對這些內容不再介紹。如讀者對某項內容感興趣，可通過本刊編輯部與作者聯(lián)系，作者當盡力協(xié)助解決。解最后還想提醒幾點在計算中應注意的事項：解解解和由1于日）地距離訂正系數(shù)存在著與兩種形式，同時還有究竟是由日地平均距離處向具體日期的訂正，還

11、是相反，由具體某一日期向日地平均距離處訂正的問題。雖然訂正不外乎乘、除兩種方式，但面臨具體問題時，卻容易搞混，從而導致錯誤。為了避免該情況的發(fā)生，請大家切不可死記某一公式，而應牢記如下方法：從日地平均距離處向某一具體日期訂正，并規(guī)定此日期為1月1日。如果乘（或除）以該系數(shù)后，其值大于原值，則表明做對了，因為1月1日地球處于近日點附近，其值理應大于日地平均距離處的，以此可以類推其它日期的做法，結果亦應如此；反這，如果數(shù)值小于原值，則應改乘（除）為除（乘）。地方時、世界時、北京時在運用中也是容易混淆的。例如在計算中使用的太陽赤緯都是以天文年歷為準的，而天文年歷所給出的參數(shù)都是世界時0時的值，但時角又是以地方時為依據(jù)的，而日常的鐘表所顯示的時間都是北京時。這里要求大家記住如下一點：北京時早8點時，乃是世界時0點，由于地球自西向東轉動，所以，凡是在北京以東的地方，其地方時均比北京時要晚，即8點多，而北京以西的