倾斜面上的太阳辐射强度的计算
太阳辐射的计算
太阳辐射的计算太阳辐射是地球上最重要的能量来源之一。
它对我们的生活和自然环境产生了深远的影响。
太阳辐射的计算是一项复杂的工作，涉及许多参数和变量。
然而，通过科学的方法和精确的测量，我们能够准确地计算太阳辐射的强度和分布。
太阳辐射的计算基于地球与太阳之间的几何关系以及太阳光的能量传播规律。
首先，我们需要确定地球上一个特定地点的纬度和经度。
这些信息将帮助我们确定太阳在天空中的位置。
然后，我们需要考虑太阳的高度角和方位角。
高度角是太阳光线与地平线的夹角，而方位角是太阳光线的水平方向。
这些参数决定了太阳光线的入射角度和路径。
接下来，我们需要考虑大气对太阳辐射的影响。
大气层中的气体和颗粒物质会散射和吸收太阳光线。
这些效应将减弱太阳辐射的强度。
因此，我们需要考虑大气的透明度和光学特性。
这通常通过使用大气传输模型来计算。
除了地理和大气因素，太阳辐射的计算还需要考虑时间因素。
太阳的位置和辐射强度会随着时间的推移而变化。
因此，我们需要确定特定时间点的太阳高度角和方位角。
这通常通过使用天文数据和计算方法来实现。
通过将这些参数和变量结合起来，我们可以计算出特定地点和特定时间点的太阳辐射强度。
这可以帮助我们了解太阳辐射的分布情况，优化能源利用，设计太阳能系统，预测气候变化等。
虽然太阳辐射的计算涉及许多复杂的数学和物理原理，但我们可以通过现代科学技术和工具来进行精确的计算。
这些计算对于我们理解和利用太阳能资源至关重要。
通过深入研究太阳辐射，我们可以更好地保护环境，提高能源利用效率，促进可持续发展。
让我们共同努力，利用太阳辐射的能量，为我们的未来创造更美好的生活。
太阳能辐照度科普扫盲
峰值日照时数计算公式一、（斜面日均辐射量×2.778）/10000 千焦/米２斜面日均辐射量×0.0002778千焦/米２太阳能电池组件日发电量Qp Qp=Ioc ×H ×Kop ×CzAh 式中：Ioc 为太阳能电池组件最佳工作电流；Kop 为斜面修正系数；算等效的峰值日照时数：全年峰值日照时数为: 180000×0.0116=2088小时0.0116为将辐射量(卡/cm2)换算成峰值日照时数的换算系数:峰值日照定义: 100毫瓦/cm2=0.1瓦/cm21卡=4.18焦耳=4.18瓦秒1小时=3600秒则: 1卡/cm2=4.18瓦秒/卡/(3600秒/小时×0.1瓦/cm2)=0.0116小时cm2/卡倾斜面上太阳辐射量=太1KWh=3.6MJ1000/3600000=0.00027777771992年以前的太阳辐射 1992年以后：MJ/m2 光伏设计用辐射单位：1卡= 4.18焦耳，1焦耳甘肃武威水平面年辐射量6141.6⨯106/3600/1000 =1706kWh/m2/365 = 4.70甘肃武威水平面年辐射147⨯103⨯4.18⨯10000/361706kWh/m2/365 = 4.70•1、总辐射•水平表面上，在2π直接辐射和散射太阳（短波）。
总辐射是总辐射用总辐射表（•2、净全辐射•由天空（包括太阳和地表（包括土壤、植全波段辐射量之差称射。
净全辐射是研究要资料。
净全辐射为表接收到的辐射大于为负表示地表损失热射表测量。
•3、直接辐射•测量垂直太阳表面（太阳周围很窄的环形阳直接辐射。
太阳直射表（简称直接辐射•4、散射辐射和反射•辐射中把来自太阳直射辐射或天空辐射。
反射辐射。
散射辐射射。
这两种辐射均用加以测量。
总辐射Q 、净辐射N 、散射辐太阳辐射的基本定律太阳辐射的直散分离原理、布格－朗伯定律和余弦定所要了解的三条最基本的定律。
水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系
水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系水平面总辐射量与倾斜面总辐射量是太阳辐射研究中的重要概念之一。
了解它们之间的关联关系，有助于我们更好地理解太阳辐射的分布规律和影响因素。
在本文中，我将详细探讨水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的联系，并分享我的观点和理解。
1. 水平面总辐射量的定义和特点水平面总辐射量是指太阳辐射在水平面上的总能量。
它受到多个因素的影响，包括太阳的高度角、大气透明度、云量等。
水平面总辐射量在太阳能利用中具有重要意义，特别是在太阳能发电和太阳能热利用中。
2. 倾斜面总辐射量的定义和特点倾斜面总辐射量是指太阳辐射在特定倾斜角度的面上的总能量。
倾斜面总辐射量与水平面总辐射量之间存在一定的关系，但也受到更多因素的影响，如倾斜角度、面朝向、地理位置等。
倾斜面总辐射量的研究对于太阳能设备的设计和性能评估具有重要意义。
3. 水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间存在一定的关联关系。
一般来说，倾斜角度较小的情况下，水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间的差异较小；而对于较大的倾斜角度，两者之间的差异则会增大。
这是因为太阳辐射在穿过大气层时会发生散射和吸收，进而导致辐射分布的不均匀性。
4. 影响水平面总辐射量与倾斜面总辐射量关联关系的因素除了倾斜角度，还有其他因素会影响水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系。
其中包括地理位置、季节变化、大气条件等。
不同地点和季节具有不同的太阳高度角和太阳辐射路径，因此会对两者之间的关系产生影响。
大气条件如云量、大气透明度等也会对辐射量的分布产生重要影响。
5. 对水平面总辐射量与倾斜面总辐射量关联关系的理解和观点根据我的观点和理解，水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间的关联关系是一个复杂而多变的问题。
不同的地点、季节和气候条件都会对这种关系产生不同程度的影响。
在研究太阳辐射分布规律和太阳能利用方面，我们需要综合考虑多个因素，进行系统而全面的分析。
青藏高原太阳辐射热的计算与利用
第24卷 第4期2005年8月兰州交通大学学报(自然科学版)Journal of Lanzhou Jiaotong University(Natural Sciences)Vol.24No.4Aug.2005 文章编号:1001Ο4373(2005)04Ο0062Ο05青藏高原太阳辐射热的计算与利用3胡清华1,2, 高孟理1, 王三反1, 张济世1(1.兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州 730070;2.铁道第四勘察设计院城建院,湖北武汉 430063)摘 要:通过对青藏高原太阳辐射和温室热负荷的计算,证明采用适当的保温隔热措施,在很低的气温条件下,接受的太阳辐射热可以保证人工温室冬季蔬菜生长的需要,为青藏高原太阳能温室的修建提供了科学依据.关键词:青藏高原;太阳辐射;耗热量;人工温室中图分类号:T K519 文献标识码:A1 青藏高原的基本自然条件青藏高原海拔高、空气稀薄、大气尘埃少、水蒸气和二氧化碳等气体含量很低,大气透明度高,对日光的漫射、散射均较小,到达地面的太阳辐射强度很高,年总辐射量为20000～30000MJ/m2,是全国年总辐射量最高的地区.人工温室的试验地点为青藏铁路望昆站,海拔4516m,地理纬度35.7°,位于永久冻土区的最北端,在青藏铁路海拔超过4000 m的永久冻土区中太阳辐射强度最低,年平均地温-0.5℃,年平均气温-6.7℃,最大风速24m/s,主导风向为西风.冬季3个月的月平均日照数为228.3h,日照率73%.年内太阳辐射最小值出现在12月,平均日辐射总量为10.22MJ/m2・d(1994-1995)年[2].2003年冬至日期间在三个不同的地点,并且都为晴天时实测了不同时刻太阳法向辐射的各个瞬时值,见图1所示(兰州观测点为市郊区空旷地,格尔木观测点为市郊区青藏公路附近空旷地,望昆观测点为青藏公路沿线六号泵站后空旷地).通过比较可以看出青藏高原太阳辐射的强度优势.在青藏高原利用太阳能有着重要的经济实用价值;而且利用这种洁净能源对保护高原脆弱的生态环境有着积极的意义.2 太阳辐射计算到达地球表面的太阳辐射随季节、时刻、地理纬图1 三地实测太阳辐射强度(单位:w/m2) Fig.1 Solar radiation intensity at three observation sites 度、大气透明度以及海拔高度等不同而发生变化. 2.1 到达地面附近的太阳直接辐射强度2.1.1 大气层上界的太阳辐射强度平均日—地距离时,在地球大气层上界,垂直于太阳投影方向,单位面积在单位时间内所接受的太阳辐射能,称为太阳常数,用G sc表示.太阳常数约为1367W/m2.各个时间到达大气层上界的太阳辐射强度,可用实际日—地距离对太阳常数的修正来表示[1].G on=G sc[1+0.033cos(360°n/365)](1)式中:G on为大气层上界的太阳辐射强度;n为从1月1日算起的天数.2.1.2 大气层外切平面的瞬时太阳辐射强度大气层外切平面所接受的太阳辐射能,除与太阳辐射强度有关外,还与太阳的辐射方向有关,即G o=G on cosθz(2)式中:G o为大气层外切平面的太阳辐射强度;θz为太阳天顶角,其函数关系3收稿日期:2005Ο01Ο20基金项目:铁道部科技攻关项目(2002Z005)作者简介:胡清华(1980Ο),男,湖北潜江人,硕士生.第4期胡清华等:青藏高原太阳辐射热的计算与利用cosθz=co sφco sδcosω+sinφsinδ(3)式中:ω为时角,中午12∶00为0°,午前为负,午后为正,每小时相差15°;φ为地理纬度;δ为太阳赤纬角,其函数关系为δ=23.45°sin[360°(284+n)/365](4)2.1.3 大气质量与大气透明度大气质量为太阳光线穿过地球大气的路径与太阳光线在天顶方向时穿过地球大气的路径之比,并假定在标准大气压(p=101325Pa)和0℃时,海平面上太阳光线垂直入射的路径为1.任意地点、任意季节、任意时刻的大气质量为m=1cosθz(5)对于海拔较高的地区,应对大气压力进行校正,其大气质量为m z=mp z101325(6)式中:p z为海拔高度为z处的大气压力.云层和较大颗粒的放射作用,使部分太阳辐射放射回大气空间;同时大气层中的O3,H2O,C2O等气体和尘埃对部分太阳辐射散射和吸收.因此,太阳辐射能在通过大气层时会产生一定的衰减,表示这种衰减程度的一个重要参数就是大气透明度,其中P m表示大气质量为m的大气复合透明度,为了比较不同大气质量情况下的大气透明度值,一般把大气透明度订正到大气质量为2的大气透明系数P2来表示.青藏高原地区的年平均大气透明系数P2= 0.726～0.775[3],取0.75作为每小时大气透明度P2m的计算值.2.1.4 到达地面附近的太阳直接辐射强度大气层外切平面的太阳辐射穿过大气层时,受到大气质量与大气透明度的双重作用而减弱,达到地面附近的太阳直接辐射强度为G n=G o P2m(7)2.2 倾斜面太阳辐射强度2.2.1 倾斜面太阳直接辐射强度太阳辐射计算见图2,当太阳光线垂直入射表面A C时,其辐射强度为G n,另有一个与A C面是任意夹角θT的倾斜平面AB(与水平面的倾角为S),显然斜面AB上的太阳光入射角等于θT,斜面AB上的法向辐射强度G r,b=G n co sθT.而入射角θT除了与纬度φ,赤纬角δ,时角ω和倾角S有关外,还与该平面的方位角γn有关,则任意平面AB的辐射强度可表示为[3]图2 太阳辐射计算示意图Fig.2 Sketch of calculating solar radiationG r,b=G n(cos S sinφsinδ+cos S cosφcosδcosω+sin S sinγn cosδsinω+sin S sinφcosδcosωcosγn-sin S cosγn sinδcosφ)(8)式(8)为计算任何地区,不同季节和各个时刻,入射斜面上的太阳直接辐射强度与斜面的倾角和方位角的通用公式.在实际工程应用中,太阳能收集器一般面朝正南(北半球),故本文取收集器的方位角γn=0°,式(8)可以简化为G r,b=G n(cos S sinφsinδ+cos S cosφcosδcosω+ sin S sinφcosδcosωcosγn-sin S cosγn sinδcosφ)(9)在纬度φ、倾斜角S的平面上的太阳光入射角和在纬度(φ-S)上的水平面的太阳光入射角是相等的,所以对于方位角γn=0°的任意倾斜角S的斜面的太阳直接辐射强度可以用下式表示G r,b=G n[sin(φ-S)sinδ+cos(φ-S)cosδcosω](10)由式(8)同样可以得到水平面的太阳辐射,水平面上,S=0,式中仅有第一和第二项,所以水平面上的太阳辐射强度与面向太阳的直接辐射强度的关系为:G r,b=G n(sinφsinδ+cosφcosω)(11)2.2.2 倾斜面上的太阳散射辐射强度按照柏拉治(Berlage)在晴天时观测的天空日射量导出的假定天空是等辉度扩散的理论得出倾斜面上的散射辐射强度为G d=12G sc1-P m1-1.411nP mcosθz cos2S2(12)2.2.3 倾斜面上的太阳总辐射强度任一平面的太阳辐射强度G z等于该平面接受到的太阳直接辐射强度G r,b与散射辐射强度G d之和.G z=G r,b+G d(13)3 青藏高原人工温室太阳辐射的应用在海拔4516m高的青藏铁路望昆站建造了长36兰州交通大学学报(自然科学版)第24卷24m ,宽8m ,顶点高度3.8m 的人工温室,其横截面如图3所示.图3 实验温室结构图Fig.3 G reenhouse structure chart of the experiment3.1 温室棚膜透光率的计算光线入射角为θ时,塑料棚面的透光率计算如下:τ=(1-r )2a/(1-r 2a 2)(14)式中:r 为界面反射率,可按费涅尔(Fresnel )公式计算.r =0.5[sin 2(θ-θ′)/sin 2(θ+θ′)+tan 2(θ-θ′)/tan 2(θ+θ′)](15)式中:θ′为光线折射角,按司乃耳(Snell )折射定律有:n =sin θ/sin θ′(16)式中:n 为折射率,是物质固有的特性常数,塑料薄膜一般取值1.52～1.57,本文取n =1.53.α是光在塑料薄膜中前进时的穿透率,取0.898[5].因为在实验中采用的是双层薄膜,故太阳光在穿过棚膜时要衰减二次,所以实验棚膜的穿透率为α2=0.806.双层薄膜之间的空气夹层很薄,仅12mm ,这部分空气对透射光的吸收可以忽略.由于薄膜的透射率较高,二次反射通过率只有1%左右,故二次反射也可以忽略.3.2 试验地点的太阳辐射强度理论计算实验大棚总的热量来自于弧面AB 所接受的太阳辐射,由以上的分析可知虚拟斜面AB 接受的总太阳辐射能等于温室大棚获得的总热量.2003年冬至日总的太阳辐射能计算见表1所示.表1 太阳辐射能计算T ab.1 Solar radiation calculation序号项目北京时间8:009:0010:0011:0016:0015:0014:0013:0012:001时角ω/度μ60μ45μ30μ1502太阳天顶角θz /度81.972.865.660.859.1余弦cos θz 0.14080.29510.41360.48800.51343大气质量m 4.0481.9321.2241.1681.114大气透明度P 2m0.3210.5740.7030.7150.7275法向直接辐射G n /W ・m -263.81239.14410.49492.60526.946倾斜面直接辐射G r ,b /W ・m -226.58114.85308.20414.77460.077倾斜面散射辐射G d /W ・m-243.3957.0555.7563.1263.618倾斜面总辐射G z /W ・m -269.97171.90363.95477.89523.689透光率τ0.5340.6360.7790.8020.78410进入棚内的太阳辐射/W ・m -237.4109.3283.5383.3410.611日太阳辐射总量/kJ1.38×106 将开棚时间进入棚内的每小时太阳辐射热累计相加即可以得到日太阳辐射总量.倾斜面的太阳辐射的计算值和实测值如表2所示.表2 理论与实际误差分析T ab.2 E rror analysis of calculated solar radiation on an inclined surface倾斜面总辐射理论值/W ・m -269.97171.90363.95477.89523.68倾斜面总辐射实测值/W ・m -278.1187.5341.4499.1511.2相对误差/%-9.1-9.16.7-4.22.5 由于受地形以及测试方法的影响导致实际数据与理论计算有一定的误差.因为实验点附近有山,山上经常积雪,当早晨太阳高度角较小时,对太阳辐射影响较大,所以误差相对较大.3.3 温室总耗热量温室东西侧墙及北墙由400mm 加气混凝土墙46第4期胡清华等:青藏高原太阳辐射热的计算与利用体内侧贴100mm厚聚苯板构成;前屋面为间距12 mm的醋酸乙烯双层棚膜,夜间盖上50mm厚的复合保温被;种植层的土壤厚度为30cm,下面为两层防水布,中间夹40mm厚聚苯板;墙角设置50cm 深的防寒沟,里面布设100mm厚聚苯板.后墙内侧装有蓄热水箱,白天通过室内太阳辐射和对流传热,水箱内的水被加热升温,蓄积热量;夜间,室内温度下降,通过温差散热和对流传热释放热量,维持室内温度.在计算维护结构的基本耗热量时,外表面换热系数按无限大平壁自然对流换热计算,对应风速按最大风速24m/s计算,若计算结果小于23.26W/ (m2・℃),则按23.26W/(m2・℃)计算.表3 温室总负荷系数计算T ab.3 Total loading coeff icient calculation of the greenhouse外围护结构名称面积A/m2传热系数U/(w/(m2・℃))负荷系数A U/(W/℃)侧墙及后墙108.90.2120.4前屋面(白天)192 1.39266.9前屋面(晚上)1920.4892.2后屋面43.940.1838.1地面1920.2649.9冷风渗透系数nV a c p/3.663.56总负荷系数T LC=24×3.6(20.4+8.1+49.9+63.56)+8×3.6×266.9+16×3.6×92.2=24831kJ/(℃・d) 考虑最不利情况,即历史记录以来冬至日所在月的室外最低平均气温为-30.2℃,及室温最低为5℃,平均室温为10℃,且温室每两小时换气一次(n为每小时的换气次数,n=0.5).外维护结构的散热计算如表3所示,由此可得温室每日的耗热量为0.998×106kJ.从表1的计算中可以看到,日温室有效得热量为1.38×106kJ,大于温室每日的耗热量.即完全可以依靠太阳能给温室供暖,并能够满足植物生长的需要.在实际工程中考虑可用煤炉作为辅助热源,以备在特别冷的天气或冬季连续阴天等非正常情况下使用.4 实际检验2003年冬至日对室外温度和室内控制点的温度进行了测试,数据见表4所示(表中的时间为北京时间).表4 室内外特征点温度实测数据T ab.4 Observed temperature d ata at selected indoor and outdoor points时间室外温度/℃室内特征点温度/℃土壤种植层的温度/℃12345地表以下15cm地表以下25cm 9:00-21.0 6.37.58.910.211.511.712.511:00-17.011.012.018.514.013.813.212.713:00-13.717.117.428.018.518.014.612.915:00-11.923.522.529.622.520.215.313.117:00-12.622.321.826.022.020.515.813.419:00-17.016.516.519.517.716.514.513.521:00-20.513.514.016.515.214.513.813.523:00-22.012.212.414.213.713.613.413.41:00-23.010.210711.712.312.512.713.13:00-23.58.79.49.511.511.812.413.05:00-23.57.28.28.510.611.212.112.97:00-22.0 6.57.68.010.310.911.912.8 特征点1位于温室前屋面内侧正中部,离地0.5 m.特征点2,3,4分别位于东,西,北三面墙内侧的中部,距离墙面0.5m,离地1.4m.特征点5为地表面测点.室外温度测点位置为距离温室后墙10 m,高度为离地面1m.所有温度数据每小时监测一次.上午8:40卷起保温被.下午16:40盖起保温被.56兰州交通大学学报(自然科学版)第24卷图4 室内外特征点温度变化图Fig.4 Observed temperature variations at selectedindoor and outdoor points5 结论计算和实测的结果均表明只要采用适当的隔热保温措施和合理的设计温室的结构,合理充分的利用青藏高原丰富的太阳能资源,就能变不利因素为有利因素,即使在寒冷冬季,仍然可以保持温室内部有适宜的温度,完全可以满足蔬菜的正常生长的需要.表明在青藏高原,海拔超过4000m的常年冻土区域设置人工温室,常年种植蔬菜是完全可行的.参考文献:[1] 邱国全,夏艳君,杨鸿毅.晴天太阳辐射模型的优化计算[J].太阳能学报,2001,22(4):456Ο460.[2] 汤懋苍,程国栋,林振耀.青藏高原近代气候变化及对环境的影响[M].广东:广东科技出版社,1998.[3] 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greenhouse(上接第61页)Static Experiments on T reatment of LAS in B athing W aste w ater by Using Sponge IronZhang Lequn, Chen Xuemin, Wang Zhongfeng(School of Environmental Science and Municipal Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou730070,China)Abstract:Sponge iron can be used as adsorbent,toget her wit h oxidationΟreducing electrochemical reaction to t reat an anion surfactant(L AS)in bat hing wastewater.The experiment s proved t hat t he sponge iron wit h a diameter ranging from1.43mm to2.0mm and t he quantity of15g under a specific condition of t he reac2 tion time of60minutes and t he ratio of iron and manganese of6∶1could reach t he optimal t reat ment effect,while t he effect of t he p H value o n t he treat ment was not significantly affected.K ey w ords:spo nge iron;bat hing wastewater;adsorption;oxidation;anion surfactant(L AS) 66。
太阳辐射系数
太阳辐射系数简介太阳辐射系数是指太阳辐射能量在大气中的传输和吸收过程中的损失程度。
它是衡量太阳辐射到达地球表面的有效性和强度的重要指标。
太阳辐射系数的大小直接影响着地球上的气候、生态系统和能源利用等方面。
太阳辐射及其特点太阳是地球上最重要和主要的能量来源之一。
它通过电磁波的形式向地球传递能量，包括可见光、紫外线和红外线等。
这些电磁波在大气层中传播时会发生吸收、散射和反射等过程，导致部分能量损失。
太阳辐射可以分为直接辐射和间接辐射两种形式。
直接辐射是指从太阳光球直接发出并没有经过任何物体或介质干扰的辐射，占总太阳辐射能量的约50%左右。
间接辐射则是指经过大气层中分子、云层、灰尘等物质相互作用后散发出来的辐射。
太阳辐射的能量分布呈现出一定的特点。
可见光占据了太阳辐射能量的绝大部分，紫外线和红外线则占据了较小的比例。
此外，太阳辐射在不同波长范围内的能量分布也不均匀，其中短波长的紫外线能量最高，而长波长的红外线能量最低。
大气层对太阳辐射的影响大气层是太阳辐射传输过程中一个重要的因素。
当太阳辐射进入大气层时，会发生散射、吸收和反射等过程。
这些过程导致太阳辐射到达地球表面时发生了一定的损失。
散射散射是指光线在遇到颗粒物或分子时改变方向而传播的现象。
大气层中的气溶胶、水蒸气和分子等都可以引起散射。
其中，雷诺尔兹散射是指光线遇到空气中微小颗粒（直径小于0.1微米）时发生的散射，这种散射主要影响可见光的传播。
吸收大气层中的分子和云层对太阳辐射也会发生吸收作用。
分子吸收主要发生在紫外线和红外线波段，而云层对可见光和红外线的吸收较为显著。
反射大气层中的云层、地面和水面等都会反射太阳辐射。
其中，云层是最重要的反射因素之一，可以反射约20%的太阳辐射能量。
太阳辐射系数的计算方法太阳辐射系数通常使用下列公式进行计算：其中，Rs是地表下垫面接收到的太阳直接辐射（W/m²），Rt是地表下垫面接收到的总太阳辐射（W/m²），τa是大气透过率，即地表下垫面接收到的直接辐射占总太阳辐射的比例。
2023年光伏发电生产指标名词解释及计算公式
逆变器输出电量是指在统计周期内，发电单元出口处计量的交流输电量，即逆变器交流侧电量。单位：kWh。
2.6等效利用小时
等效利用小时是指在统计周期内，电站发电量折算到该站全部装机满负荷运行条件下的发电小时数，也称作等效满负荷发电小时数。单位：h。
式中：
发电量单位：kWh
电站装机容量（峰瓦功率）单位：kWp
3.2站用电率
站用电率是指统计周期内光伏发电企业站用电量占全站发电量的百分比。统计考核周期为周、月和年。
式中：
站用电率：统计周期内光伏发电企业的站用电率，%；
站用电量：统计周期内光伏发电企业的站用电量，kWh；
光伏发电企业发电量—统计周期内光伏发电企业的发电量，kWh。
3.3综合站用电量
综合站用电量是用来衡量光伏发电企业消耗电量状况，统计考核周期为月和年。单位：kWh。
2.10限电率
限电率是指由电网因素影响的送出受限电量与应发电量的比率。
限电率＝受限电量/（实际发电量+受限电量）×100%。
2.11弃光率
弃光率 弃光电量/（实际发电量+弃光电量）×100%。
弃光电量是指受电网传输通道、安全运行约束、设备故障等因素影响，光伏发电企业可发而未能发出的电量。
3.能耗指标
：送出线损率，%；
：统计周期内光伏电站出口处的电量，从光伏电站升压变压器高压侧电能表读取，如上网关口电能表装设在光伏电站出口处，则 同上网电量 ，此时 。
：统计周期内光伏电站的上网电量，kWh；
：统计周期内的光伏电站发电量，kWh。
3.7逆变器损耗
逆变器损耗是指在统计周期内，逆变器连接光伏方阵输出的直流电量转换为交流电量（逆变器输出电量）时所引起的损耗。单位：kWh。
太阳辐射强度计算公式
太阳辐射强度的计算公式可以分为直射强度和散射强度的计算。
太阳辐射直射强度的计算公式为：
I_B = I_DN * cos(i_s) = I_0 * P_1^(1/sin(α_s)) * cos(i_s)
其中，I_B是与水平面成任意夹角的斜面接受太阳辐射的直射强度(W/m2)；I_DN是太阳辐射到达地表平面时的强度(W/m2)；i_s是太阳直射光线与采光表面的法线夹角；P_1是大气通过率，又称大气透明系数，其物理意义是当太阳高度角为90度时，到达地面的大气辐射强度与大气层外表面太阳辐射之比。
对于散射强度的计算，可以使用辐射强度计算公式：I=E/A，其中I是辐射强度，E是发射的能量，A是作为单位面积收到辐射能量的面积。
另外，太阳辐射的总强度可以通过直射强度和散射强度的叠加来计算。
需要注意的是，这些公式中的参数可能会受到地理位置、时间、天气等因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整和修正。
倾斜面上的太阳辐射强度的计算
＝0，则： cosi cos( ) cos cos sin( ) sin
17 23-Feb-14
1－2、太阳角
1－2－7、日出、日没时角
定义：太阳视园面中心出没地平线瞬间的时角，亦即太阳高度
角为0时的时角。
sinh sin sin cos cos
可由下式计算：
I d I dH cos
2
2
倾斜面上所获得的地面反射辐射强度IR
I R G I H (1 cos
2
2
)
29 23-Feb-14
1－3、太阳辐射强度计算
30 23-Feb-14
31 23-Feb-14
1－1、地球的自转与公转
地球的公转：由于地球自转轴与黄道平面法线的夹角为
23°27´ ，并且地球的自转轴在公转时在空间的方向始终保持 不变，使得太阳光线有时直射赤道，有时偏南，有时偏北，从
而形成地球上季节的变化。
春分（3－21）：太阳直射赤道 冬至（12－21）：太阳直射南回归线
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
1
1419
2
1407
3
1391
4
1367
5
1347
6
1329
7
1321
8
1328
9
1343
10
63
11
1385
12
1406
最大月与最小月相差约7％。
为什么1月份的太阳能常数最大，而我国1月份的气温 却较低？
22 23-Feb-14
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－3、大气质量m
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南向
9
1－2、太阳角
可见：太阳高度角h 随地区、季节及每日时刻的变化而变化。
1－2－4、天顶角Z
定义：地球表面上某点水平面的法线与太阳光线的夹角。可由下
式计算：
z 90 h
z h
地平面
天顶
太阳
南向
10 9-Sep-12
1－2、太阳角
1－2－5、太阳方位角
定义：太阳至地面上某给定点
定义：太阳光线穿过地球大气层的路程与太阳在天顶位置时光
线穿过地球大气层的路程之比。完全不同于通常所说的“质 量”。 规定：在海平面上，当太阳处 天顶 于天顶位置时，太阳光线垂直照 射所通过的路程为1。
大气层
忽略地球曲率的的影响，大气质量 m由下式计算：
m 1 sinh
9-Sep-12
m = 1 /s in h h
m=1
地球平面
23
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－4、晴天地球表面的太阳辐射强度计算 基本概念
法向太阳辐射强度IDN：与太阳光线相垂直的表面上（即太
阳光线法线方向）的太阳直射辐射强度。
I DN I 0 P
m
式中：I0－垂直与大气层外边界处的太 阳辐射强度； P－大气透明系数 ； m －光线透过的大气质量。
± － 对于东半球，取正，对于西半球，取负。
7 9-Sep-12
1－2、太阳角
例1：计算昆明地区东经102°的地方6月21日真太阳时与
北京时间的关系。
对于6月21日：e＝1.4;
北京时间依据东经120°
因此：
H Hs 102 120 15 1 .4 60 H s 1 . 18
cos i cosh cos( )
cos i cos( ) cos cos sin( ) sin
17 9-Sep-12
1－2、太阳角
1－2－7、日出、日没时角
定义：太阳视园面中心出没地平线瞬间的时角，亦即太阳高度
角为0时的时角。
sinh sin sin cos cos
1－3－1、直射辐射、散射辐射和总辐射
基本概念
散射辐射：经过大气和云层的反射、折射、散射作用改变了
原来的传播方向达到地球表面的、并无特定方向的这部分太阳辐
射。
直射辐射：未被地球大气层吸收、反射及折射仍保持原来的
方向直达地球表面的这部分太阳辐射。
总太阳辐射：散射辐射与直射辐射的总和。
20 9-Sep-12
n 365
＝23.44 °;
北纬25°的 地方：＝25°；
0 cos
1
( tan tan )
0 100 . 01
0
15 2 100 . 01 15 13 . 33 h
0
则日照时间T：
T 2
19 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
1－2、太阳角
1－2－2、时角 定义：每小时地球自转的角度为15°，因此可采用一天中地球自转的角
度来表示时间。用来表示时间的地球自转的角度称为时角，并规定正午 时角为零，上午时间取负，下午时角为正。
真太阳时H 的规定：
以当地太阳位于正南向的瞬时为正午。
时差e: 真太阳时与钟表指示时间（平太阳时）之间的差值。
秋分（9－21）：太阳直射赤道
3 9-Sep-12
1－2、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的夹角。它与所
在地区无关，仅由日期决定：
284 n 23 . 45 sin 360 365
式中：赤纬角
n为一年中的日期序号。
4 9-Sep-12
在直角OAB中，有：
I D I DN cos i
射
倾斜面法线
A
i
倾斜面
直
在直角OAC中，有：
I DH I DN sinh
辐
B
射
I DN
水平面
I D
I DH
h
o
C
因此：
I D I DH
cos i sinh
28 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
倾斜面上太阳直射辐射强度Id
令 sinh＝0
则： 0 cos
1
( tan tan )
式中：正值对应日落时角，负值对应日升时角。
18 9-Sep-12
1－2、太阳角
例2：计算昆明地区北纬25°的 地方7月21日的日照时间。
对于7月21日： 23 . 45 sin 360 284
12 9-Sep-12
1－2、太阳角
13 9-Sep-12
1－2、太阳角
1－2－6、任意平面上的太阳入射角i
任意表面的倾斜角
定义：任意倾斜面与水平面之间的 夹角。 对于水平面：＝0° 对于垂直面：＝90
°
天顶 太阳 倾斜面法线
z
地平面
南向
14 9-Sep-12
1－2、太阳角
任意表面的方位角
定义：任意倾斜面的法线在水平面
上的投影与正南方向线的夹角。规定：
天顶 太阳 倾斜面法线
面向东时为负，面向西时为正。
z
地平面
南向
15 9-Sep-12
1－2、太阳角
太阳入射角i
定义：太阳入射线与平面法线之间的夹角。 太阳入射角 i 可由下式计算：
cos i cos sinh sin cosh cos( －斜面倾角，单位为°； －太阳方位角，单位为° ； －斜面方位角，单位为°;
h － 太阳高度角。
9-Sep-12
i
地平面
南向
16
1－2、太阳角
几种特殊的情况：
对于水平面，＝0，则： 对于垂直面，＝90°，则： 对于面向正南的倾斜面，
＝0，则：
cos i sinh
太阳能利用
第一章 太阳辐射
建筑工程学院市政工程系
9-Sep-12
1
1－1、地球的自转与公转
1、基本概念
地球的自转：地球绕地轴不断地自西向东旋转，其周期为24h。
由于地球的自转，产生昼夜交替的现象。
黄道平面：地球绕太阳运行的轨道平面。地球自转轴与黄道
平面法线的夹角为23°27´。
2 9-Sep-12
1－1、地球的自转与公转
地球的公转：由于地球自转轴与黄道平面法线的夹角为
23°27´ ，并且地球的自转轴在公转时在空间的方向始终保持 不变，使得太阳光线有时直射赤道，有时偏南，有时偏北，从
而形成地球上季节的变化。
春分（3－21）：太阳直射赤道 冬至（12－21）：太阳直射南回归线
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
I DN
h
水平面
24 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
水平面直射太阳辐射强度IDH
在直角OAB中，有：
I DN AB I DH OB
I DN
I DH I DN AB OB
A
I DN sinh I 0 p
m
sinh
h o
I DH
水平面
B
25
9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
水平面散射辐射强度IdH
I dH 1 2 I o sinh 1 p
m
1 1 . 4 ln p
水平面上的总辐射强度IH
I H I DH I dH
m m 1 P I 0 sinh P 2 1 1 . 4 ln P
26 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
时差产生的原因：（1）太阳与地球之间的距离和相对位置随时间变化。
（2）地球赤道平面与黄道平面成一定的夹角（ 23°27´ ）。
5 9-Sep-12
1－2、太阳角
全年各日的时e（单位，min）可用下式近似计算：
e 9 . 87 sin 2 B 7 . 53 cos B 1 . 5 sin B
可由下式计算：
I d I dH cos
2
2
倾斜面上所获得的地面反射辐射强度IR
I R G I H (1 cos
2
2
)
29 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
30 9-Sep-12
31 9-Sep-12
月份
I0 Wm-2
1
1419
2
1407
3
1391
4
1367
5
1347
6
1329
7
1321
8
1328
9
1343
10
1363
11
1385
12
1406
最大月与最小月相差约7％。
为什么1月份的太阳能常数最大，而我国1月份的气温 却较低？
22 9-Sep-12
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－3、大气质量m
的连线在水平面上的投影与正 南向（当地子午线）的夹角。 规定：偏东为负，偏西为正。
天顶 太阳
地平面
z h
南向
11 9-Sep-12
1－2、太阳角
太阳方位角可由下式计算：
sin cos sin cosh
当采用上式计算出的sin大于1时，太阳方位角改用 下式计算：
sin sinh sin sin cosh cos
B
360 n 81 364