太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算

18-Feb-231太陽能利用制稿人：王舒慶王利濤主講人：王舒慶邯能涉縣光伏電力開發(fā)有限公司18-Feb-232第一章太陽輻射18-Feb-2331、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)1、基本概念地球的自轉(zhuǎn)：地球繞地軸不斷地自西向東旋轉(zhuǎn)，其周期為24h。由于地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生晝夜交替的現(xiàn)象。18-Feb-234黃道平面：地球繞太陽運(yùn)行的軌道平面。地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為23°27′。1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)18-Feb-235地球的公轉(zhuǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為23°27′，并且地球的自轉(zhuǎn)軸在公轉(zhuǎn)時(shí)在空間的方向始終保持不變，使得太陽光線有時(shí)直射赤道，有時(shí)偏南，有時(shí)偏北，從而形成地球上季節(jié)的變更。1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)春分（3－21）：太陽直射赤道冬至（12－21）：太陽直射南回來線夏至（6－21）：太陽直射北回來線秋分（9－21）：太陽直射赤道18-Feb-2362、太陽角1－2－1、赤緯角定義：地球中心與太陽中心連線與地球赤道平面的夾角。它與所在地區(qū)無關(guān)，僅由日期確定：式中：赤緯角

n為一年中的日期序號(hào)。18-Feb-2371－2－2、時(shí)角定義：每小時(shí)地球自轉(zhuǎn)的角度為15°，因此可接受一天中地球自轉(zhuǎn)的角度來表示時(shí)間。用來表示時(shí)間的地球自轉(zhuǎn)的角度稱為時(shí)角，并規(guī)定正午時(shí)角為零，上午時(shí)間取負(fù)，下午時(shí)角為正。1－2、太陽角18-Feb-238真太陽時(shí)H的規(guī)定：真太陽時(shí)要求每天的中午12點(diǎn)，即當(dāng)?shù)靥栁挥谡舷虻乃矔r(shí)為正午。傳統(tǒng)上確定時(shí)辰，需運(yùn)用真太陽時(shí)，所以要把平太陽時(shí)調(diào)整為真太陽時(shí)。我們?nèi)粘Ｓ玫挠?jì)時(shí)是平太陽時(shí)，平太陽時(shí)假設(shè)地球繞太陽是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一年中每天都是勻整的。北京時(shí)間是平太陽時(shí)，每天都是24小時(shí)。而假如考慮地球繞日運(yùn)行的軌道是橢圓的，則地球相對(duì)于太陽的自轉(zhuǎn)并不是勻整的，每天并不都是24小時(shí)，有時(shí)候少有時(shí)候多?？紤]到該因素得到的是真太陽時(shí)。1－2、太陽角18-Feb-239時(shí)差e:真太陽時(shí)與鐘表指示時(shí)間（平太陽時(shí)）之間的差值。時(shí)差產(chǎn)生的緣由：（1）太陽與地球之間的距離和相對(duì)位置隨時(shí)間變更。（2）地球赤道平面與黃道平面成確定的夾角（23°27′）。1－2、太陽角18-Feb-23101－2、太陽角全年各日的時(shí)差e（單位：min）可用下式近似計(jì)算：各月21日的時(shí)差e：18-Feb-2311真太陽時(shí)H與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)Hs的換算：1－2、太陽角式中：Hs－該地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單位為h；L－當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，單位為°；Ls－當(dāng)?shù)氐貐^(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所依據(jù)的經(jīng)度，單位為°；±－對(duì)于東半球，取正，對(duì)于西半球，取負(fù)。18-Feb-2312例1：計(jì)算龍虎電站東經(jīng)113.878°6月21日真太陽時(shí)與北京時(shí)間的關(guān)系。解析：對(duì)于6月21日：e＝-1.4;因此：備注：北京時(shí)間依據(jù)東經(jīng)120°所規(guī)定的，即Ls＝120；1－2、太陽角18-Feb-23131－2、太陽角1－2－3、太陽高度角h定義：地球表面上某點(diǎn)與太陽的連線與地平面之間的夾角?？捎上率接?jì)算：式中：－當(dāng)?shù)鼐暥?，單位為°?/p>

－赤緯角，單位為°

；－太陽時(shí)角，單位為°18-Feb-2314可見：太陽高度角h隨地區(qū)、季節(jié)及每日時(shí)刻的變更而變更。1－2、太陽角1－2－4、天頂角Z定義：地球表面上某點(diǎn)水平面的法線與太陽光線的夾角?？捎上率接?jì)算：18-Feb-23151－2、太陽角1－2－5、太陽方位角定義：太陽至地面上某給定點(diǎn)的連線在水平面上的投影與正南向（當(dāng)?shù)刈游缇€）的夾角。規(guī)定：偏東為負(fù)，偏西為正。18-Feb-23161－2、太陽角太陽方位角可由下式計(jì)算：當(dāng)接受上式計(jì)算出的sin大于1時(shí)，太陽方位角改用下式計(jì)算：備注：：赤緯角；：時(shí)角；h：太陽高度角；18-Feb-23171－2、太陽角18-Feb-23181－2、太陽角1－2－6、隨意平面上的太陽入射角i隨意表面的傾斜角定義：隨意傾斜面與水平面之間的夾角。對(duì)于水平面：＝0°對(duì)于垂直面：＝90°18-Feb-23191－2、太陽角隨意表面的方位角定義：隨意傾斜面的法線在水平面上的投影與正南方向線的夾角。規(guī)定：面對(duì)東時(shí)為負(fù)，面對(duì)西時(shí)為正。18-Feb-23201－2、太陽角太陽入射角i

定義：太陽入射線與平面法線之間的夾角。太陽入射角i可由下式計(jì)算：式中：－斜面傾角，單位為°；

－太陽方位角，單位為°

；

－斜面方位角，單位為°;

h－太陽高度角。18-Feb-23211－2、太陽角幾種特殊的狀況：對(duì)于水平面，＝0，則：對(duì)于垂直面，＝90°，則：對(duì)于面對(duì)正南的傾斜面，＝0，則：18-Feb-23221－2、太陽角1－2－7、日出、日沒時(shí)角定義：太陽視圓面中心出沒地平線瞬間的時(shí)角，亦即太陽高度角為0時(shí)的時(shí)角。令sinh＝0則：式中：正值對(duì)應(yīng)日落時(shí)角，負(fù)值對(duì)應(yīng)日升時(shí)角。18-Feb-2323例2：計(jì)算涉縣電站北緯36.714°7月21日的日照時(shí)間。解析：對(duì)于7月21日：n=202,由可求得：赤緯角由可求得：時(shí)角則日照時(shí)間：。1－2、太陽角18-Feb-23241－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算1－3－1、直射輻射、散射輻射和總輻射基本概念散射輻射：經(jīng)過大氣和云層的反射、折射、散射作用變更了原來的傳播方向達(dá)到地球表面的、并無特定方向的這部分太陽輻射。直射輻射：未被地球大氣層吸取、反射及折射仍保持原來的方向直達(dá)地球表面的這部分太陽輻射。總太陽輻射：散射輻射與直射輻射的總和。18-Feb-23251－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算1－3－2、太陽常數(shù)定義：太陽與地球之間為年平均距離時(shí)，地球大氣層上邊界處，垂直于太陽光線的表面上，單位面積、單位時(shí)間所接受的太陽輻射能，以I0表示。最新測(cè)量結(jié)果表明：I0＝1367W/m2。18-Feb-23261－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算各月大氣層外邊界處的太陽輻射強(qiáng)度變更月份123456789101112I0Wm-2141914071391136713471329132113281343136313851406最大月與最小月相差約7％。18-Feb-23271－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算1－3－3、大氣質(zhì)量m定義：太陽光線穿過地球大氣層的路程與太陽在天頂位置時(shí)間線穿過地球大氣層的路程之比。完全不同于通常所說的“質(zhì)量”。規(guī)定：在海平面上，當(dāng)太陽處于天頂位置時(shí)，太陽光線垂直照射所通過的路程為1。忽視地球曲率的的影響，大氣質(zhì)量m由下式計(jì)算：18-Feb-23281－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算1－3－4、晴天地球表面的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算基本概念法向太陽輻射強(qiáng)度IDN：與太陽光線相垂直的表面上（即太陽光線法線方向）的太陽直射輻射強(qiáng)度。式中：I0－垂直與大氣層外邊界處的太陽輻射強(qiáng)度；P－大氣透亮系數(shù)；m－光線透過的大氣質(zhì)量。18-Feb-23291－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面直射太陽輻射強(qiáng)度IDH在直角OAB中，有：18-Feb-23301－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算水平面散射輻射強(qiáng)度IdH水平面上的總輻射強(qiáng)度IH18-Feb-23311－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算1－3－5、隨意傾斜面上的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算式中：ID－傾斜面上太陽直射輻射強(qiáng)度；

Id－傾斜面上太陽散射輻射強(qiáng)度；

IR－傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度。

傾斜面上的總輻射強(qiáng)度I18-Feb-23321－3、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算傾斜面上太陽直射輻