太阳辐射的计算1
太阳总辐射的计算方法
1、采用晴天总辐射的太阳总辐射模型：Q = Q1(a + bS i)Q1= C0i+ C1iφ + C2i H + C3i e式中，Q1为1-12月各月的最大晴天总辐射月总量（MJ/m2），φ是地理纬度，H 是海拔，e是月平均水汽压，I = 1,2,3…..12(月)，C0i、C1i、C2i、C3i是方程的待定系数，具体值见表1。
a、b为系数，取值如表2。
S i为各月日照百分率。
表1 求算我国最大晴夭总辐射月总量的各月方程回归系数表2 基于晴天总辐射辐射模型的a、b系数2、天文辐射太阳总辐射计算方法Q = Q0（a + bS）Q为总辐射，Q0为天文辐射，a、b为系数，S为日照百分率。
天文辐射Q0的计算方法为：Q0=TS0/πρ2（ω0sinφsinδ+cosφcosδsinω0）T 为一天的长度（24h）；S0为太阳常数（1367W/m2）；φ为当地纬度；δ为赤纬；ω0为可照时间；ρ为日地距离常数。
赤纬δ的计算方法：δ(deg)=[0.006918-0.399912cos(b)+0.070257sin(b)-0.006758cos(2b)+0.000907si n(2b)-0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)](180/pi)其中δ的单位为度(deg)；pi=3.1415926为圆周率；b(deg)=360N/365，单位为度(deg)；N为日数，自1月1日开始计算。
日地距离常数ρ：日地距离（Earth-Sun Distance）其最大值为15 210万千米（地球处于远日点）；最小值为14 710万千米（地球处于近日点）；平均值为14 960万千米；这就是一个天文单位，1976年国际天文学联合会把它确定为149597870千米，并从1984年起用。
按此距离计算，太阳光到达地球表面只需8分18秒。
ρ = 149597870700米。
不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算
标题：不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算在气候变化与环境保护日益引起人们的关注的今天，太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。
而对于太阳能的利用，不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的一环。
本文将对这一主题进行深入探讨，并给出个人的观点和理解。
一、不同方位倾斜面上太阳辐射量的计算1.1 直射辐射、散射辐射与地面反射太阳辐射主要包括直射辐射、散射辐射和地面反射。
直射辐射指太阳光直接垂直射到地面的辐射，散射辐射指太阳光经大气散射后，以各种方向散射到地面的辐射，地面反射指太阳光射到地面后，被地面反射到其他地方的辐射。
1.2 太阳辐射量的计算方法太阳辐射量的计算包括水平面太阳辐射量的计算和倾斜面太阳辐射量的计算。
而倾斜面太阳辐射量的计算需要考虑倾斜面的朝向和倾角。
二、不同方位倾斜面上最佳倾角的计算2.1 最佳倾角的定义在实际应用中，为了使光伏板在不同时间、不同季节获得最大的太阳辐射能量，也就是说，要使得太阳辐射量最大，需要确定最佳倾角，使得光伏板的朝向和倾角相对于太阳的相对角度为最佳。
这就是最佳倾角。
2.2 最佳倾角的计算方法最佳倾角的计算方法包括经验计算法和优化计算法。
其中，经验计算法简单易行，但只能在特定的地域或者地域范围内进行应用。
而优化计算法需要借助专业的软件和模拟技术，可以应用于更广泛的地域范围内。
三、个人观点和理解在实际应用过程中，不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的。
而对于太阳能光伏板的安装和设计来说，正确地计算太阳辐射量和确定最佳倾角可以有效提高太阳能的利用效率，减少能源的浪费。
我认为在太阳能利用过程中，这一主题的深入研究和实际应用非常重要。
总结回顾通过本文的探讨，我们了解到不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算对于太阳能的利用至关重要。
在计算太阳辐射量的时候，需要考虑直射辐射、散射辐射和地面反射；而在确定最佳倾角的时候，需要根据具体情况选择合适的计算方法。
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。
不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算
不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算【原创实用版】目录1.太阳能的重要性2.太阳辐射量的计算方法3.最佳倾角的概念与计算4.不同方位倾斜面上的太阳辐射量与最佳倾角5.结论正文太阳能作为一种清洁、可再生的能源，在我国的能源结构中占据越来越重要的地位。
太阳能的利用，尤其是光伏发电技术，需要充分考虑太阳辐射量和接收器的倾角等因素，以提高发电效率。
本文将对不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算进行探讨。
首先，我们来了解太阳辐射量的计算方法。
太阳辐射量是指单位时间内太阳辐射到地球表面的能量，通常用每平方米的千瓦时（kWh/m）表示。
计算太阳辐射量的公式为：辐射量（kWh/m）=太阳常数×日照时间（小时）×太阳辐射面积（m）。
其中，太阳常数是指太阳辐射在地球大气层外的强度，取值约为 1361W/m。
其次，我们来介绍最佳倾角的概念及计算。
最佳倾角是指太阳电池板与水平面的夹角，此时太阳辐射量最大。
计算最佳倾角的方法通常采用太阳轨迹法。
太阳轨迹法是根据地球上的观察点、太阳的高度角和方位角，计算出太阳电池板与水平面的最佳倾角。
具体计算公式为：倾角（°）=90-（纬度±太阳赤纬）。
接下来，我们来分析不同方位倾斜面上的太阳辐射量与最佳倾角。
对于不同方位的倾斜面，太阳辐射量和最佳倾角会有所不同。
一般来说，倾斜面朝向太阳的高度角和方位角时，太阳辐射量最大，此时对应的倾角为最佳倾角。
以我国为例，纬度较低的地区，如广东、福建等，最佳倾角较大；而纬度较高的地区，如东北、西北等，最佳倾角较小。
综上所述，太阳能的利用需要充分考虑太阳辐射量和接收器的倾角等因素。
太阳直接辐射计算公式
太阳直接辐射计算公式太阳直接辐射是指太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的辐射能。
要计算太阳直接辐射，那可不是一件简单的事儿，这里面涉及到不少复杂的公式和参数呢。
先来说说太阳直接辐射的影响因素吧。
比如说，太阳高度角就特别重要。
太阳高度角越大，也就是太阳越接近头顶，那直接辐射就越强。
这就好比你在大晴天抬头看太阳，中午的时候是不是觉得特别刺眼？那就是因为中午太阳高度角大，直接辐射强。
还有大气透明度，这也是个关键因素。
如果大气很干净，透明度高，太阳直接辐射就能更多地到达地面；要是大气里有很多灰尘、水汽啥的，那直接辐射就会被削弱。
下面咱们就来看看太阳直接辐射的计算公式：$S_{b}=S_{0}P^{m}sin\!h$在这个公式里，$S_{b}$表示太阳直接辐射，$S_{0}$是太阳常数，大约是 1367 瓦/平方米。
$P$是大气透明系数，$m$是大气质量，$h$是太阳高度角。
这个大气质量$m$的计算也有点麻烦呢。
它跟太阳高度角有关系，具体公式是：$m = \frac{1}{sin\!h}$大气透明系数$P$会受到天气条件、地理位置等因素的影响。
一般来说，晴朗无云的天气，$P$的值会比较大。
举个例子吧，假如在一个晴朗的夏日中午，我们所在的地方纬度是30 度，此时太阳高度角是 60 度。
我们假设大气透明系数$P$是 0.8。
首先算大气质量$m$：$m = \frac{1}{sin60°} \approx 1.15$然后把这些值代入太阳直接辐射的公式：$S_{b}= 1367×0.8^{1.15}×sin60°$经过计算，就能得出此时的太阳直接辐射值啦。
不过要注意哦，实际情况中，计算太阳直接辐射可没这么简单。
因为大气的状况是不断变化的，还有地形、建筑物的遮挡等等因素都会影响到最终接收到的太阳直接辐射。
就像我有一次去爬山，早上出发的时候太阳还不太晒，随着往上爬，太阳高度角逐渐变大，到了山顶的时候，那太阳直射下来，感觉特别热。
太阳能工程计算常用公式
太阳能工程计算常用公式1.太阳辐射计算公式太阳辐射是太阳能工程中最关键的参数之一，可以通过以下公式进行计算：H = H0 * (1 - a * cos(theta))其中，H为太阳直射辐照度，H0为地球半径上太阳辐射的强度，a为大气散射系数，theta为太阳高度角。
2.太阳能电池板功率计算公式太阳能电池板的功率可以通过以下公式进行计算：P = A * G * eta其中，P为太阳能电池板的功率，A为太阳能电池板的面积，G为太阳辐射强度，eta为太阳能电池板的转换效率。
3.太阳能热水器设计公式太阳能热水器的设计需要考虑到太阳辐射强度、太阳能热水器转换效率等因素，可以用以下公式进行计算：Q = A * G * eta * FR其中，Q为太阳能热水器的热输出，A为太阳能集热器的面积，G为太阳辐射强度，eta为太阳能集热器的转换效率，FR为太阳能热水器的散热损失系数。
4.太阳能发电系统收益计算公式太阳能发电系统的收益可以通过以下公式进行计算：E=P*H*AF*PR其中，E为太阳能发电系统的年发电量，P为太阳能电池板的功率，H为太阳辐射强度，AF为发电系统的年可利用系数，PR为太阳能电池板的损耗系数。
5.太阳能系统投资回收期计算公式太阳能系统的投资回收期可以通过以下公式计算：T=I/(S*C-(E*P*AF))其中，T为太阳能系统的投资回收期，I为太阳能系统的投资成本，S为太阳能系统的每年节约的能源成本，C为太阳能系统的每年运行成本，E为太阳能发电系统的年发电量，P为太阳能电池板的功率，AF为发电系统的年可利用系数。
这些是太阳能工程计算中常用的一些公式，可以帮助太阳能工程师进行相关计算和设计。
当然，具体的计算还需要考虑到实际情况和具体参数，这些公式只是提供了一些基本的计算方法和思路。
太阳辐射度计算公式
nc = (cos β )i + (sin β )(cos γ ) j − (sin β )(sin γ )k
对于那些没有追踪功能的固定阵列，它们通常是面向正南的。垂直于阵列的单位矢量 可以简化成：
n c = (cos β )i + (sin β ) j
赤纬角
阵列的偏角
时角
照射到阵列上的光强与指向太阳的单位矢量s和垂直于阵列的单位矢量nc之间的夹角 的余弦成正比，这个量可以通过求两个矢量的标量积得到。使用上面给出的那些关系式， 这个余弦可以写成：
由于在两组坐标系中的矢量s相同，我们可以得到：
cos z = (sin δ )(sin λ ) + (cos δ )(cos λ ) cos ω
(sin z )(cos a z ) = (cos δ )(cos ω ) sin λ − (cos λ ) sin δ (sin z ) sin a z = cos δ (sin ω )
φext = 1.350kw / m 2
在一个昼夜的过程中，投射到水平安置的光伏阵列上的所有太阳辐射等于：
24 2φext ∫ cos z ⋅ dω ≡ H ext 2π 0
ωss
使用前面提到的cos z的计算式，可以积分得到：
H ext =
24
π
φext cos δ cos λ [sin ω ss − ω ss cos ω ss ]
光伏太阳能系统——太阳光源
太阳辐射几何学 根据地球自转和围绕太阳公转的日常以及季节性变化，我们推导了在任意朝向的光伏 阵列上的太阳辐射强度计算方法。为了介绍这个计算方法，需要引入两组描述太阳和地球 相对位置的坐标系。 第一组给出太阳相对于固定在地球上的坐标系的位置，坐标系的一个轴指向天顶，另 一个与之正交的轴指向地平线，即下图中的i, j坐标系，称为地平坐标系。 另一组坐标系也固定在地表的同一个位置，但是一个轴指向极点，即北天极，另一个 与之正交的轴则指向与赤道平行的方向，即下图中的I, J坐标系，称为时角坐标系。
太阳辐射计算讲座
太阳能990206
页码，6/6
实例：计算东经110°北回归线上1999年6月23日北京时12∶42的太阳高度角及 当日的日落时的方位角。 计算：将JD=110，JF=0，NF=1999，Y=6，R=23，S=12，F=42，各参数输入运行 中的程序；屏幕上立即显示：Er=1.0330，Ed=23.438，Et=－1.84 将北京时12∶42换算成东经110°的地方时，利用式（10），可得Sd=12∶02 加当日时差Et≈－2，得此时当地的S⊙=12∶00，将其代入式（9）得τ=0°，北 回归线处φ=23.442° 最后根据式（8）求得h⊙=89.966° 读者可能产生疑问，为何在北回归线上，夏至日的中午时刻的太阳高度不等于 90°，大家不妨变换NF的输入值，看一看结果不仅都不等于90°，且各年之间还略 有差异。之所以会如此，是因为夏至不仅有日期，还有时刻，很难遇到夏至时刻在 正午是12时的。 在计算日落时的方位角时，由于此时h⊙=0，所以式（12）的形式有所变化： cosA=－sinδ／cosφ （13） 将已知参数代入，得cosA=－0.3977 依照判据90°≤A≤180°，故A=113.44°
3 时差
真正的太阳在黄道上的运动不是匀速的，而是时快时慢，因此，真太阳日的长 短也就各不相同。但人们的实际生活需要一种均匀不变的时间单位，这就需要寻找 一个假想的太阳，它以均匀的速度在运行。这个假想的太阳就称为平太阳，其周日 的持续时间称平太阳日，由此而来的小时称为平太阳时。 平太阳时S是基本均匀的时间计量系统，与人们的生活息息相关。由于平太阳是 假想的，因而无法实际观测它，但它可以间接地从真太阳时S⊙求得，反之，也可以 由平太阳时来求真太阳时。为此，需要一个差值来表达二者的关系，这个差值就是 时差，以Et表示，即
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忽略地球曲率的的影响，大气质量 m由下式计算： 1 m sinh
7-Jan-15
m=1/sinh h
m=1
地球平面
28
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
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
秋分（9－21）：太阳直射赤道
0 100.010
0
15 2 100 .01 13.33h 15
23 7-Jan-15
则日照时间T：
T 2
1－3、太阳辐射强度计算
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
时差e: 真太阳时与钟表指示时间（平太阳时）之间的差值。
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´ ）。
如某年2月25日，某地平太阳时为7时5分，查表得2月25日时差为-12分54 秒，即用7时5分减去12分54秒，那么此刻的真太阳时即为6时52分6秒。9
21 7-Jan-15
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 cos
1 cos ( tan tan ) 则： 0
令 sinh＝0
式中：正值对应日落时角，负值对应日升时角。
1－3、太阳辐射强度计算
倾斜面上太阳直射辐射强度ID
在直角OAB中，有：
倾斜面法线
I D I DN cosi
直射 辐射
在直角OAC中，有：
I DH I DN sinh
i
A
倾斜面
B
I DN
水平面
I D
o
I DH
h
C
因此：
I D I DH
cos i sinh
34 7-Jan-15
最新测量结果表明：I0＝1367 W/m2。
25 7-Jan-15
1－3、太阳辐射强度计算
各月大气层外边界处的太阳辐射强度变化
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％。
L Ls e H Hs 15 60
式中：Hs－该地区标准时，单位为h；
L－当地的经度，单位为°； Ls－当地地区标准时所根据的经度，单位为°；
± － 对于东半球，取正，对于西半球，取负。
11 7-Jan-15
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：
所规定的，即Ls＝120；
102 120 1.4 H Hs H s 1.18 15 60
12 7-Jan-15
1－2、太阳角
1－2－3、太阳高度角h
定义：地球表面上某点与太阳的连线与地平面之间的夹角。可由
下式计算：
22 7-Jan-15
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。
284 n 对于7月21日： 23.45sin 360 365
＝23.44 °;
北纬25°的 地方：＝25°；
0 cos1 ( tan tan )
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？
26 7-Jan-15
27 7-Jan-15
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－3、大气质量m
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。
1－3、太阳辐射强度计算
倾斜面上太阳直射辐射强度Id
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 cosan-15
1－3、太阳辐射强度计算
36 7-Jan-15
37 7-Jan-15
h － 太阳高度角。
7-Jan-15
i
南向
地平面
20
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，
cos i sinh
cosi coshcos( )
＝0，则： cosi cos( ) cos cos sin( ) sin
A o h
I DH
水平面
B
31
7-Jan-15
1－3、太阳辐射强度计算
水平面散射辐射强度IdH
I dH 1 1 pm I o sinh 2 1 1.4 ln p
水平面上的总辐射强度IH
I H I DH I dH m 1 Pm I 0 sinh P 2 1 1 . 4 ln P
7-Jan-15
1－2、太阳角
全年各日的时差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
360 n 81 B , 364
1 n 365
各月21日的时差e
10 7-Jan-15
1－2、太阳角
真太阳时H与地区标准时Hs的换算：
3 7-Jan-15
4 7-Jan-15
5 7-Jan-15
6 7-Jan-15
北半球在夏天时倾向于太阳，受阳光较多， 天气较热，相反在冬天的时候就较冷了，这便 是四季的由来。
四个节气，春分、夏至、秋分及冬至分别象 征着春夏秋冬四季的来临。在春分或秋分的一
刻，地球赤道平面与公转轨道平面相交的直线
32 7-Jan-15
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－5、任意倾斜面上的太阳辐射强度计算
倾斜面上的总辐射强度I
I I D I d I R
式中：ID－倾斜面上太阳直射辐射强度；
Id－倾斜面上太阳散射辐射强度；
IR－倾斜面上所获得的地面反射辐射强度。
33 7-Jan-15
8 7-Jan-15
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。（由于地球轨道不是正圆）
太阳能利用
第一章 太阳辐射
7-Jan-15
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 7-Jan-15
1－1、地球的自转与公转
正向着太阳 ，南北半球受日照的时间均等。
7 7-Jan-15
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 23.45sin 360 365
式中：赤纬角
n为一年中的日期序号。春分日n=81
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。
24 7-Jan-15
1－3、太阳辐射强度计算
1－3－2、太阳常数
定义：太阳与地球之间为年平均距离时，地球大气层上边界处，
垂直于太阳光线的表面上，单位面积、单位时间所接受的太阳 辐射能，以I0 表示。
sinh sin sin cos cos cos
天顶 太阳
式中：－当地纬度，单位为°；
z h
南向
地平面
－赤纬角，单位为° ； －太阳时角，单位为°
7-Jan-15
13
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。
29 7-Jan-15
I DN
h
水平面
1－3、太阳辐射强度计算
水平面直射太阳辐射强度IDH