太阳辐射强度的计算

1、6/16/2020，1，太阳能利用，手稿作者：王淑庆，演讲者：王淑庆，汉能县光伏发电发展有限公司，6/16/2020，2，第一章太阳辐射，6/16/2020，3，1，地球自转与公转，1，地球自转的基本概念：地球绕地轴自西向东连续自转，周期为24小时。由于地球的旋转，昼夜交替。黄道平面：地球围绕太阳运行的轨道平面。地球旋转轴和黄道面法线之间的夹角是2327度。1，地球自转和公转，2020年6月16日，5，地球公转：由于地球自转轴与黄道平面的法线夹角为2327，而地球自转轴在公转期间在空间方向上始终保持不变，使得太阳光线有时直射赤道，有时南，有时北，从而在地球上形成季节变化。1.地球自转和公转，春

2、分点(3-21):太阳的直接赤道，冬至(12-21):太阳的直接北回归线，夏至(6-21):太阳的直接北回归线，秋分点(9-21):太阳的直接赤道，6/16/2020，6，2，太阳角，1-2-1，赤纬角定义：地球中心与太阳中心连线与地球赤道平面之间的角度。它与地区无关，只由日期决定：其中：赤纬角n是一年的日期。2020年6月16日，7，1-2-2，时间角的定义：地球的旋转角是每小时15度，所以地球一天的旋转角可以用来表示时间。地球自转用来表示时间的角度叫做时间角，它规定中午时间角为零，早上时间为负，下午时间角为正。1-2，太阳角，6/16/2020，8，视在太阳时规定H:视在太阳时要求每天中午

3、，即当地太阳正南时的中午。传统上，视在太阳时用于确定时间，因此平太阳时被调整为视在太阳时。我们每天的时间是平太阳时，它假设地球绕太阳一周，并且一年中的每一天都是一致的。北京时间是平太阳时，一天24小时。然而，如果我们考虑到地球围绕太阳的轨道是椭圆形的，地球相对于太阳的旋转是不均匀的，不是一天24小时，有时有几倍多。考虑到这个因素，结果是明显的太阳时。1-2，太阳角度，6/16/2020，9，时差e:视在太阳时间和时钟指示的时间之差(平太阳时间)。时差的原因是：(1)太阳和地球之间的距离和相对位置随时间而变化。(2)地球的赤道面与黄道面(2327)形成一定的角度。1-2，太阳角，6/16/202

4、0，10，1-2，太阳角，一年中每一天的时差e(单位：分钟)可以通过以下公式近似计算：每个月的时差e 21:6/16/2020，11，视在太阳时间h到区域标准时间Hs的转换：1-2，太阳角，其中：Hs-单位是区域标准时间h；L-当地经度：LS-根据当地标准的经度，单位为；-东半球为正，西半球为负。6/16/2020，12，例1:计算龙湖电站东经113.8786 21日的视太阳时与北京时间的关系。分析：6月21日：E=-1.4；因此：备注：北京时间基于经度120的规定，即LS=1201-2，太阳角，6/16/2020，13，1-2，太阳角，1-2-3，太阳高度角h的定义：地球表面上的一个点与太阳

5、的连线与地平面之间的角度。可通过以下公式计算：其中：-本地纬度，单位为；-赤纬角，单位为：-太阳时间角，单位为，6/16/2020，14，可以看出，太阳高度角h随地区、季节和每日时间的变化而变化。1-2，太阳角，1-2-4，天顶角Z定义：地球表面一点的水平面法线与太阳光线之间的角度。它可以通过以下公式计算：6/16/2020，15，1-2，太阳角，1-2-5，太阳方位角的定义：从太阳到水平面上地面上给定点的直线投影与正南(本地子午线)之间的角度。规定：东方否定，西方肯定。，6/16/2020，16，1-2，太阳角，太阳方位角可由下式计算：当由上式计算的sin大于1时，太阳方位角由下式计算：备注

6、：赤纬角；小时角度；h:太阳高度角；6/16/2020，17，1-2，太阳角，6/16/2020，18，1-2，太阳角，1-2-6，任意平面上的太阳入射角，任意表面倾角的定义：任意斜面与水平面之间的角度。对于水平面：=0对于垂直面：=90，6/16/2020，19，1-2，太阳角，任何表面的方位角定义：水平面上任何倾斜表面的法线投影与正南直线之间的角度。规定：朝东时为负，朝西时为正。定义：太阳入射光线与平面法线之间的角度。太阳的入射角I可由下列公式计算：其中：-斜面的倾角，单位为；-太阳方位角，单位为：-倾斜平面方位角，单位为：太阳高度角。6/16/2020，21，1-2，太阳角，几种特殊情况

7、：对于水平面，=0，则：对于垂直面，=90，则：对于正南方向的斜面，=0，则：6/16/2020，22，1-2，太阳角，1-2-7，日出和日落时间角的定义：太阳视圆的中心在地平线上出现和消失的时间角，即太阳高度角为如果Sinh=0，则：其中：正值对应日落角度，负值对应上升角度。2020年6月16日，23，例2:计算涉县电站在北纬36.7147 21的日照时间。分析：7月21日：n=202，赤纬角可由下式获得：小时角为日照时间：1-2，太阳角，6/16/2020，24，1-3，太阳辐射强度的计算，1-3-1，直接辐射，散射辐射和总辐射，散射辐射的基本概念：太阳辐射的这一部分通过大气和云的反射、折

8、射和散射改变其原始传播方向到达地球表面，没有特定的方向。直接辐射：太阳辐射的这一部分没有被地球大气层吸收、反射和折射，仍然保持其到达地球表面的原始方向。总太阳辐射：散射辐射和直接辐射的总和。6/16/2020，25，1-3，太阳辐射强度的计算，1-3-2，太阳常数的定义：当太阳和地球之间的年平均距离是地球大气的上边界时，在垂直于太阳光线的表面上，单位面积和单位时间接收的太阳辐射能量表示为I0。最新测量结果显示，I0=1367瓦/平方米。2020年6月16日，26日，1-3日，太阳辐射强度计算，每个月大气层外边界太阳辐射强度的变化，最大月和最小月之差约为7%。2020年6月16日，27，1-3，

9、太阳辐射强度的计算，1-3-3，大气质量的定义m:太阳光线穿过地球大气的距离与太阳光线在天顶位置穿过地球大气的距离之比。它完全不同于通常所说的“质量”。在海平面上，当太阳位于天顶时，太阳的垂直光线行进的距离是1。忽略地球曲率的影响，大气质量m按以下公式计算：6/16/2020，28，1-3，太阳辐射强度计算，1-3-4，晴天地球表面太阳辐射强度计算的基本概念，正常太阳辐射强度IDN:垂直于太阳光线的表面上的直接太阳辐射强度(即太阳光线的法线方向)。式中：I0-大气垂直边界和外边界的太阳辐射强度；p-大气透明度系数；光通过的大气质量。6/16/2020，29，1-3，太阳辐射强度计算，水平直接太阳辐射强度IdH，在直角OAB，有：6/16/2020，30，1-3，太阳辐射强度计算，水平散射辐射强度IDH，水平总辐射强度IH，6/16/2020，31，1-3，太阳辐射强度计算，1-3-5，任意斜面上的太阳辐射强度计算，其中：id-斜面上的太阳直接辐射强度；倾斜平面上的漫射太阳辐射强度；红外-倾斜平面上获得的地面反射辐射强度。，斜面I上的总