第一二章 太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)第1章緒論第2章太陽(yáng)輻射第3章晶體硅太陽(yáng)能電池的基本原理第4章薄膜太陽(yáng)電池第5章

聚光太陽(yáng)電池第6章太陽(yáng)電池的制造第7章光伏系統(tǒng)部件第8章光伏系統(tǒng)的應(yīng)用第9章光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)第10章

光伏系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)第11章太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

目錄第7章光伏系統(tǒng)部件第8章

光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)第9章

光伏系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)第10章

光伏系統(tǒng)的應(yīng)用第11章光伏發(fā)電的效益分析

第1章

緒論第2章

太陽(yáng)輻射開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的意義以及太陽(yáng)能發(fā)電的現(xiàn)在及展望基本概念光伏電池晶體硅電池單晶硅電池多晶硅電池薄膜電池第3章

晶體硅太陽(yáng)能電池的基本原理第4章薄膜太陽(yáng)電池第5章

聚光太陽(yáng)電池第6章

太陽(yáng)電池的制造多元化合物電池硅基薄膜電池燃料敏化太陽(yáng)能電池有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池碲化鎘銅銦鎵硒太陽(yáng)電池的工作原理及其特性第1章緒論1.1開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的重要意義化石燃料：煤炭、石油等可再生能源：水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能（SolarEnergy）據(jù)已探明的儲(chǔ)存量，各種資源可開(kāi)采的年數(shù)為： 石油45年；天然氣61年；煤炭230年；鈾71年資源枯竭環(huán)境問(wèn)題（如氣候變暖、酸雨等）氣候變暖：自然界食物鏈逐漸斷裂內(nèi)陸地區(qū)大面積干旱氣溫升高會(huì)給人類生理機(jī)能造成影響

……常規(guī)電網(wǎng)的局限性太陽(yáng)能的熱能和光能利用是兩個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。到達(dá)地球的太陽(yáng)能，在大氣圈外為1.38kW/m2，其中30％向宇宙反射，其余的70％到達(dá)地球。太陽(yáng)的壽命可達(dá)幾十億年。太陽(yáng)能不會(huì)產(chǎn)生CO2等有害物質(zhì)，是一種清潔能源。太陽(yáng)能的缺點(diǎn)是能量密度低、容易受氣象條件的影響，不具備蓄電功能等。此外，雖然太陽(yáng)能本身對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但也應(yīng)該看到，太陽(yáng)能電池、電力電子變換裝置的制造和使用過(guò)程中仍會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，應(yīng)考慮綜合效益。

1.2

太陽(yáng)能的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）儲(chǔ)量巨大

（2）不會(huì)枯竭（3）清潔能源（4）不受地域限制太陽(yáng)能發(fā)電光-熱-電轉(zhuǎn)換光-電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能太陽(yáng)能熱發(fā)電（太陽(yáng)槽式熱發(fā)電、太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電、太陽(yáng)能蝶式熱發(fā)電）通過(guò)聚集太陽(yáng)輻射獲得熱能，將熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)來(lái)發(fā)電的

太陽(yáng)能發(fā)電類型太陽(yáng)槽式熱發(fā)電太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電太陽(yáng)能蝶式熱發(fā)電亞洲首座太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站歷經(jīng)6年科研攻關(guān)和施工建設(shè)，我國(guó)首個(gè)、亞洲最大的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電電站——八達(dá)嶺太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站在延慶建成，并于2012年8月成功發(fā)電。這也使我國(guó)成為繼美國(guó)、西班牙、以色列之后，世界上第四個(gè)掌握太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的國(guó)家。太陽(yáng)能電池，完成將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的任務(wù)。太陽(yáng)能電池主要由半導(dǎo)體硅制成，在半導(dǎo)體上有光線照射時(shí)，吸收光能激發(fā)出電子和空穴，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生電壓（流），稱為“光生伏特效應(yīng)”或簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”（Photovoltaiceffect）。以硅晶體做成的半導(dǎo)體，摻有磷雜質(zhì)的硅晶體中自由電子是多數(shù)載流子，稱為N型半導(dǎo)體；摻有硼雜質(zhì)的硅晶體中空穴是多數(shù)載流子，稱為P型半導(dǎo)體。若將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體結(jié)合，形成PN結(jié)。太陽(yáng)能電池利用了PN結(jié)的光伏效應(yīng)。當(dāng)有光照射太陽(yáng)能電池時(shí)，則激發(fā)電子自由運(yùn)動(dòng)流向N型半導(dǎo)體，正電荷集結(jié)于P型半導(dǎo)體，從而產(chǎn)生電位勢(shì)。若外接負(fù)荷，則有電流流動(dòng)。太陽(yáng)光N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體正極負(fù)極電流負(fù)荷太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展歷程年代成就1800發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)1876硒的光伏效應(yīng)研究1904Cu、Cu2O對(duì)光的敏感性研究1940PN結(jié)理論的研究1954

單晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)明（美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室）1955CdS太陽(yáng)能電池發(fā)明1956GaAs太陽(yáng)能電池發(fā)明1958在先驅(qū)者1號(hào)通信衛(wèi)星上應(yīng)用太陽(yáng)能電池1972美國(guó)制訂新能源開(kāi)發(fā)計(jì)劃1974日本制訂太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展的“陽(yáng)光計(jì)劃”1976非晶硅太陽(yáng)能電池的發(fā)明1984美國(guó)7MW太陽(yáng)能發(fā)電站建成1985日本1MW太陽(yáng)能發(fā)電站建成1991制定再生新能源發(fā)電與公共電力網(wǎng)并網(wǎng)法規(guī)（德國(guó)）1992制定逆潮流供電與公共網(wǎng)并網(wǎng)法規(guī)（日本）1994住宅用太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程（日本）2003RPS法（新能源法案）（日本）

1.3今年世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r國(guó)際上在光伏領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位的國(guó)家主要有日本、德國(guó)、美國(guó)、澳大利亞等。生產(chǎn)廠排名產(chǎn)量（MW）比例（％）Sharp（日本）夏普1（1）324.025.8Kyocera（日本）京瓷2（2）105.08.3BPSolar（英國(guó)）3（3）84.96.8MitsubishiElectric（日本）4（6）75.06.0Q-Cells（德國(guó)）4（9）75.06.0ShellSolar（荷蘭）殼牌6（4）72.05.7Sanyo（日本）三洋7（8）65.05.4RWESchottSolar（德國(guó)）8（5）63.05.0Isofoton（西班牙）9（7）53.04.2臺(tái)灣茂迪（中國(guó)）10（10）35.02.8無(wú)錫尚德（中國(guó)）10（16）35.02.8世界十大太陽(yáng)能電池生產(chǎn)廠2004年排名與產(chǎn)量注：括號(hào)內(nèi)為2003年排名2013年全球十大太陽(yáng)能電池組件企業(yè)產(chǎn)量排名名次制造商產(chǎn)量（MW）1英利(中國(guó))31002天合光能(中國(guó))24713阿特斯(中國(guó))18004晶科能源(中國(guó))17005FirstSolar(美國(guó))16286韓華(韓國(guó))13007晶澳(中國(guó))12188SunPower(美國(guó))11349京瓷(日本)

110010SolarFrontier(日本)920美國(guó)——“百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”美國(guó)在1997年6月宣布了太陽(yáng)能“百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”（MillionSolarRoofs

Initiative），準(zhǔn)備在2010年以前，在100萬(wàn)座建筑物上安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)，主要是

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)。

美國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電與熱利用技術(shù)比較成熟，開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段。兩大太陽(yáng)能電池公司年生產(chǎn)能力分別達(dá)到5MW和10MW，整個(gè)美國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)品的年銷(xiāo)售量達(dá)到100MW以上。美國(guó)政府極為重視對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。投入巨額資金用于該領(lǐng)域的科研開(kāi)發(fā)，同時(shí)在政策上給予傾斜。目前“百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”已經(jīng)在美國(guó)某些地區(qū)大力發(fā)展起來(lái)。在夏威夷，由于自然條件優(yōu)越，太陽(yáng)能已經(jīng)成為當(dāng)?shù)啬茉垂┙o的主要形式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。日本——“陽(yáng)光計(jì)劃”日本的光伏發(fā)電發(fā)展階段1.第一次石油危機(jī)后，日本通產(chǎn)省于1974年制訂了以發(fā)展太陽(yáng)能為主的可再生能源代替石油的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中長(zhǎng)期規(guī)劃，即“陽(yáng)光計(jì)劃”。初期，太陽(yáng)能電池用于家用計(jì)算器、燈標(biāo)和孤島柴油發(fā)電的補(bǔ)充能源。之后成立了新能源生產(chǎn)技術(shù)綜合管理機(jī)構(gòu)，加大資金投入，加速了光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐。2.1988－1994年，隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，以及電力公司獨(dú)立電源示范工程成功的基礎(chǔ)上，太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目擴(kuò)大到公園、學(xué)校、醫(yī)院、展覽館等公共示范工程以及民用示范工程。3.1993年制訂的“陽(yáng)光計(jì)劃”，仍然把光伏發(fā)電作為重點(diǎn)項(xiàng)目，光電技術(shù)已達(dá)到普遍應(yīng)用水平。售價(jià)過(guò)高是影響推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素，降低光電器件成本和高效率材料的開(kāi)發(fā)是重要發(fā)展方向。從1994年，日本實(shí)施住宅光電系統(tǒng)的優(yōu)惠政策，對(duì)每戶居民住宅光電系統(tǒng)提供?的政策補(bǔ)貼，極大地促進(jìn)了住宅用光電項(xiàng)目的推廣。日本光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要經(jīng)驗(yàn)：基本國(guó)策，常抓不懈；資金投入，政策優(yōu)惠。德國(guó)——“十萬(wàn)屋頂發(fā)電計(jì)劃”德國(guó)在2003年完成“10萬(wàn)屋頂發(fā)電計(jì)劃”，2000年頒布可再生能源法，2003年又公布了可再生能源促進(jìn)法，引發(fā)了德國(guó)光伏發(fā)展的新一輪高峰。2004年德國(guó)光伏發(fā)電總量達(dá)到6×105GW·h，可再生能源發(fā)電占9.3％。德國(guó)政府在推廣光伏發(fā)電方面采取了一系列有力的舉措，主要包括銀行貸款和上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼等。在德國(guó)，若在自家屋頂上安裝了一套光伏發(fā)電設(shè)備，相當(dāng)于一個(gè)小型發(fā)電廠，發(fā)出的電能輸送到公共電網(wǎng)，國(guó)家最高給予57.4cent/kW·h的補(bǔ)貼，可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此，德國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)非常活躍的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)在，德國(guó)的光伏市場(chǎng)已從探索階段發(fā)展為繁榮的專業(yè)市場(chǎng)，其安裝量瑤瑤領(lǐng)先于其他國(guó)家。中國(guó)——“光明工程計(jì)劃”我國(guó)在太陽(yáng)能光熱利用方面處于世界先進(jìn)行列，是最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)市場(chǎng)。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面奮起直追，取得了較大進(jìn)展。2004年在該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模上超過(guò)印度，成為亞洲處于前列的光伏電池生產(chǎn)國(guó)家。2005年通過(guò)《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，于2006年1月1日起正式實(shí)施。我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展歷程：1958年開(kāi)始研制太陽(yáng)能電池，1959年第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)能電池誕生。1971年3月，太陽(yáng)能電池首次應(yīng)用于我國(guó)第二顆人造衛(wèi)星。1973年，太陽(yáng)能電池首次應(yīng)用于天津港的浮標(biāo)燈上。1979年，用半導(dǎo)體工業(yè)積壓?jiǎn)尉a(chǎn)單晶硅電池。20世紀(jì)80年代后期，引進(jìn)國(guó)外關(guān)鍵設(shè)備、生產(chǎn)線和技術(shù)，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)到4.5MW，太陽(yáng)能電池制造產(chǎn)業(yè)初步形成。全球單體最大太陽(yáng)能建筑并網(wǎng)發(fā)電全球最大的光伏建筑一體化低能耗生態(tài)建筑——尚德光伏研發(fā)中心大樓竣工。這里將成為尚德公司國(guó)家級(jí)企業(yè)（集團(tuán)）技術(shù)中心的研發(fā)基地。

尚德光伏研發(fā)中心大樓總投資約2億元，該幢建筑地上7層，幕墻總高度37米，總面積約1.8萬(wàn)平方米，PV幕墻面積6900平米，是全球最大的光電幕墻。整個(gè)工程設(shè)計(jì)容量為1兆瓦，預(yù)計(jì)全年發(fā)電量將達(dá)到70萬(wàn)千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)將為整體建筑提供80％耗電。以最低使用壽命25年計(jì)算，共可產(chǎn)生電量1737.5萬(wàn)千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)每年可以替代標(biāo)準(zhǔn)煤240噸，減排432噸，25年共替代標(biāo)煤6000噸。無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司成立于2001年1月，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的高新技術(shù)光伏企業(yè)，主要從事晶體硅太陽(yáng)電池、組件、光伏系統(tǒng)工程、光伏應(yīng)用產(chǎn)品的研究、制造、銷(xiāo)售和售后服務(wù)。經(jīng)過(guò)短短幾年跨越式、超常規(guī)的大發(fā)展，尚德公司的產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量水平已完全達(dá)到國(guó)際光伏行業(yè)先進(jìn)水平，位列世界光伏企業(yè)前三強(qiáng)，在太陽(yáng)能組件制造方面已位居世界首位。－－人民網(wǎng)2009年1月8日

第2章太陽(yáng)輻射

2.1太陽(yáng)概況太陽(yáng)從中心到邊緣可以分為：核反應(yīng)區(qū)——太陽(yáng)熱能產(chǎn)生的基地。輻射區(qū)——太陽(yáng)能先通過(guò)這里傳播出去。對(duì)流區(qū)——太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)這里向太陽(yáng)表層傳播，是“輸送帶”。太陽(yáng)大氣——大致可分為光球、色球、日冕等層次。00.40.81.21.62.02.42.83.20.51.01.52.02.5發(fā)射強(qiáng)度（W/cm2.um）波長(zhǎng)λ（um）可見(jiàn)光紫外紅外地面太陽(yáng)光光譜分布圖太陽(yáng)輻射光譜中，能量密度最大值是0.475μm，由此向短波方向，光波具有的能量急劇降低，向長(zhǎng)波方向各光波具有的能量則緩慢地減弱。在大氣層上界，太陽(yáng)輻射總能量中約有7%的能量在紫外線以下的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，

47%的能量在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，

46%的能量在紅外線波長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。

太陽(yáng)輻射總能量的22億分之一輻射到地球，這部分能量約有19％被大氣層吸收；約有30％的能量被大氣層和塵粒和地面反射會(huì)宇宙空間；穿過(guò)大氣到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射功率約占51％。盡管太陽(yáng)能只有很少的一部分輻射到地面，但數(shù)量仍然巨大。每年輻射到地球表面的太陽(yáng)能能量約為1.8×1018KW·h，等于1.3×106億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是地球年耗能量的幾萬(wàn)倍。我國(guó)2/3的地區(qū)太陽(yáng)能輻射總量大于5024MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)在2000h以上，太陽(yáng)能資源十分豐富。其中西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古的輻射總量和日照時(shí)數(shù)在我國(guó)位居前列。除了四川盆地和毗鄰地區(qū)以外，我國(guó)絕大部分地區(qū)的太陽(yáng)能資源超過(guò)或相當(dāng)于國(guó)外同緯度地區(qū)，優(yōu)于歐洲和日本。由于南面是海拔7000～8850m的喜馬拉雅山脈，阻擋著印度洋的水蒸氣，因此青藏高原的太陽(yáng)能年輻射總量達(dá)6670～8850MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)達(dá)3200～3300h，是我國(guó)太陽(yáng)能資源最好的地區(qū)。而四川盆地云雨天氣多，是太陽(yáng)能資源相對(duì)較差的地區(qū)。日地運(yùn)動(dòng)示意圖

2.2日地運(yùn)動(dòng)地球繞“地軸”自西向東自轉(zhuǎn)一周（360°）為一晝夜每小時(shí)自轉(zhuǎn)15°。地球自轉(zhuǎn)同時(shí)，繞太陽(yáng)“公轉(zhuǎn)”橢圓形軌道稱為“黃道”公轉(zhuǎn)一周為一年。地軸與黃道面夾角23°27′公轉(zhuǎn)時(shí)，自轉(zhuǎn)軸方向始終不變。

2.3天球坐標(biāo)天球：以觀察者為球心，以任意長(zhǎng)為半徑，其上分布著所有天體的球面。天軸：地軸無(wú)限延長(zhǎng)便是天軸。天極：天軸與天球表面相交的兩點(diǎn)叫天極。其中與地球北極對(duì)應(yīng)的叫天北極（P），另一極為天南極（P′）。天赤道：過(guò)天球球心與天軸相垂直的平面與天球相交的大圓。天球坐標(biāo)系(1)天軸、天極、天赤道：天頂、天底：某地鉛垂線無(wú)限延長(zhǎng)與天球的交點(diǎn)。在地平之上的為天頂（Z），另一點(diǎn)為天底（z′）。

地平圈：過(guò)天球球心與當(dāng)?shù)劂U垂線相垂直的平面與天球相交的大圓。這個(gè)面叫地平面，它把天球分為可見(jiàn)和不可見(jiàn)兩部分。(2)天頂、天底、地平圈：兩圈交點(diǎn)是東點(diǎn)和西點(diǎn)，地平圈上與東、西點(diǎn)相距90°的兩個(gè)點(diǎn)為南點(diǎn)和北點(diǎn)。另外，天赤道對(duì)于地平圈的兩個(gè)遠(yuǎn)距點(diǎn)，在地平之上的稱作上點(diǎn)（Q），另一個(gè)在地平之下的稱為下點(diǎn)（Q′）.(3)天赤道與地平圈上的點(diǎn)：

2.3.1赤道坐標(biāo)系以天赤道為基本圈，北天極為基本點(diǎn)，天赤道和子午圈在南點(diǎn)附近的交點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系用途：用于時(shí)間度量赤緯(δ)

太陽(yáng)赤緯角可由庫(kù)伯（Cooper）方程計(jì)算計(jì)算：春分（3月21日）的赤緯n為一年中的天數(shù)。太陽(yáng)赤緯角在春分，n=81,則太陽(yáng)光線垂直照射地球的位置，以當(dāng)?shù)氐乩砭暥葋?lái)表示。赤緯在北半球取正值，在南半球取負(fù)值。一年里太陽(yáng)赤緯在+23.45o至－23.45o之間變動(dòng)。春分日和秋分日，太陽(yáng)直射赤道，δ=０；夏至日，太陽(yáng)直射北回歸線，δ=+23.45o；冬至日，太陽(yáng)直射南回歸線，δ＝-23.45o時(shí)角()天體所在的時(shí)圈相對(duì)于上點(diǎn)Q（午圈）的方向和角距離。規(guī)定正午時(shí)角為0，上午時(shí)角為負(fù)值，下午時(shí)角為正值通常以表示，數(shù)值等于離正午的時(shí)間乘以15o

2.3.2地平坐標(biāo)系以地平圈為基本圈，天頂為基本點(diǎn)，南點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，叫做地平坐標(biāo)系用途：表示天體在天空中的高度和方位太陽(yáng)高度角（）太陽(yáng)平行光線與地平面的交角稱為太陽(yáng)高度角，常簡(jiǎn)稱為太陽(yáng)高度。

=0°時(shí)最小，

=90°時(shí)最大太陽(yáng)天頂角（）太陽(yáng)光線與地平面法線之間的夾角太陽(yáng)方位角（）太陽(yáng)光線在地平面上投影和地平面上正南方向線之間的夾角

2.3.3太陽(yáng)角的計(jì)算1太陽(yáng)高度角的計(jì)算當(dāng)太陽(yáng)正午時(shí)，式中地理緯度太陽(yáng)赤緯角太陽(yáng)時(shí)角計(jì)算太陽(yáng)高度角的表達(dá)式例題：計(jì)算夏至日南回歸線上的正午太陽(yáng)高度角。例題：計(jì)算春分日北極圈(φ=66°33′)上的正午太陽(yáng)高度角。解：δ=23°27′，φ=-23°27′

=90°+（φ-δ）=43°06′解：δ=0°，φ=66°33′=90°-（φ-δ）=23°27′當(dāng)正午太陽(yáng)在天頂以南，即時(shí)當(dāng)正午太陽(yáng)在天頂以北，即時(shí)3日出、日落時(shí)的時(shí)角日出、日落時(shí)的太陽(yáng)高度角00為日出時(shí)角；由于為日落時(shí)角2方位角的計(jì)算5日出、日落時(shí)的方位角日出、日落時(shí)的太陽(yáng)高度角004日照時(shí)間當(dāng)?shù)赜扇粘龅饺章渲g的時(shí)間間隔。由于地球每小時(shí)自傳150

例題：計(jì)算北緯34.5度，東經(jīng)110度，5月10日正午時(shí)太陽(yáng)的高度角、方位角及該日的日出、日落時(shí)間。解：由題可知n=130可得δ=17.52°正午時(shí)ω=0，代入可得

=73°可得方位角

=0代入數(shù)據(jù)，可得ω1=102.53°ω2=-102.53°則日出時(shí)間為日落時(shí)間

2.4太陽(yáng)輻射量太陽(yáng)輻射功率或輻射通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)以輻射形式發(fā)射的能量，單位為瓦（W）輻射度或輻照度：太陽(yáng)投射到單位面積上的輻射功率，單位為瓦/平方米（W/m2）(cal：熱量單位，卡路里)2.4.1大氣層外的太陽(yáng)輻射1.太陽(yáng)常數(shù)太陽(yáng)與地球間的距離不是一個(gè)常數(shù)，因此，地球大氣層上界的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度隨日地間距離的不同而不同。實(shí)際上，由于日地間距離很大（15000萬(wàn)公里），其相對(duì)變化量很小，由此引起的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的相對(duì)變化不超過(guò)3.4%，這就意味著地球大氣層外的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度幾乎是一個(gè)常數(shù)。我們使用“大氣常數(shù)”來(lái)描述大氣層上界的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。在日地平均距離時(shí)，地球大氣層上界垂直于太陽(yáng)光線表面的單位面積單位時(shí)間內(nèi)所接收到的太陽(yáng)輻射能。用Isc表示。參考值為2.到達(dá)大氣層上界的太陽(yáng)輻射大氣層上界水平面上的太陽(yáng)輻射日總量H0為大氣常數(shù)；為日出、日落時(shí)角；為太陽(yáng)赤緯角；為日地距離變化引起大氣層上界的太陽(yáng)輻射通量的修正值；n為一年中的日期序號(hào)。3.大氣質(zhì)量（AM）“大氣質(zhì)量”是一個(gè)無(wú)量綱量，用AM表示。太陽(yáng)光線穿過(guò)地球大氣的路徑與太陽(yáng)光線在天頂角方向時(shí)穿過(guò)大氣路徑之比。地球大氣上界的大氣質(zhì)量為零。假定在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0度時(shí)，海平面上太陽(yáng)光線入射時(shí)的路徑為AM=1太陽(yáng)在其他位置時(shí)，大氣質(zhì)量都大于1地面光伏應(yīng)用中統(tǒng)一規(guī)定大氣質(zhì)量為1.5。通常寫(xiě)成AM1.5為當(dāng)?shù)卮髿鈮?；為太?yáng)天頂角；地面上大氣質(zhì)量的計(jì)算公式為海平面大氣壓。上式忽略了大氣的曲率及折射因素的影響。≥30°時(shí)，計(jì)算值與觀測(cè)值非常接近。≤30°時(shí)，采用下式計(jì)算2.4.2到達(dá)地表的太陽(yáng)輻照度1.大氣透明度上式積分或者式中，到達(dá)地表的法向太陽(yáng)輻照度大氣層上界的太陽(yáng)輻照度大氣的消光系數(shù)單色光譜透明度

m大氣質(zhì)量或2.垂直于太陽(yáng)光線的地表上的直射輻強(qiáng)度大氣透明度p與大氣質(zhì)量m相關(guān)，為了簡(jiǎn)化，通常將大氣透明度訂正到某一給定的大氣質(zhì)量，例如，將pm修正到m=2的透明度p2，此時(shí)，垂直于太陽(yáng)光表面上的直接輻射強(qiáng)度3.水平面上的太陽(yáng)直射