太阳辐射强度的计算课件
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太阳辐射强度的计算
❖备注：北京时间依据东经120 °所规定的，即Ls＝120；
12 7/10/2020
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： si n s ih sn i n c o cs os
式中：
－当地纬度，单位为°； 天顶 太阳 －赤纬角，单位为° ； －太阳时角，单位为°
可求得：时角 则日照时间：
0 10.61307
T2 105211 0 .15 6371. 4 15 h2
。
23 7/10/2020
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 射。
春分（3－21）：太阳直射赤道
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
秋分（9－21）：太阳直射赤道
冬至（12－21）：太阳直射南回归线
5 7/10/2020
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：
2.34s5in360284n
365
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：面向东时为负，面向西时为正。
天顶
太阳
倾斜面法线
z
地平面
南向
19 7/10/2020
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：
天顶
太阳
cio cs o si s s nic h n o co s h ) s(
12 7/10/2020
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： si n s ih sn i n c o cs os
式中：
－当地纬度，单位为°； 天顶 太阳 －赤纬角，单位为° ； －太阳时角，单位为°
可求得：时角 则日照时间：
0 10.61307
T2 105211 0 .15 6371. 4 15 h2
。
23 7/10/2020
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 射。
春分（3－21）：太阳直射赤道
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
秋分（9－21）：太阳直射赤道
冬至（12－21）：太阳直射南回归线
5 7/10/2020
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：
2.34s5in360284n
365
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：面向东时为负，面向西时为正。
天顶
太阳
倾斜面法线
z
地平面
南向
19 7/10/2020
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：
天顶
太阳
cio cs o si s s nic h n o co s h ) s(
天气学原理 每日太阳辐射的计算
天气学原理每日太阳辐射的计算下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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倾斜面上的太阳辐射强度的计算
cosi coshcos( )
＝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
＝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
太阳辐射
5 仰角与方位角
仰角指的是天空中太阳相对于地平面的高度角。日出的时 候高度角为0°，太阳处在头顶时高度角为90°（如在赤 道地区，春分和秋分时会出现这种情况）。天顶角与高度 角相似，但是相对于地平面的垂直线来说的，因此可以计 算天顶角=90°-高度角。
太阳高度角在一天中不 断变化。其大小还决定于观 测位置的纬度和所在一年中 的天数。
2 大气质量
• 大气质量被定义为光穿过大气的路径长度，长度最短时的 路径（即当太阳处在头顶正上方时）规定为“一个标准大 气质量”。“大气质量”量化了太阳辐射穿过大气层时被 空气和尘埃吸收后的衰减程度。大气质量由下式给出：
1 AM cos
式中θ表示太阳光线与垂直线的夹角，当太阳处在头顶时， 大气质量为1。 “大气质量”描绘了 太阳光到达地面前所 需走过的路程与太阳 处在头顶处时的路程 的比例，也等于Y/X.
夏至日，在北回归线处，太阳在头顶正上方，其 高度角为90°。夏天，在赤道与北回归线之间观 测的正午太阳高度角是大于90°的。这意味着阳 光是来自北方而不是南方的天空。相似的，在一 年中的某个时期，在赤道和南回归线之间，太阳 光是来自南方而不是北方。 最大太阳高度角被应用到非常简单的光伏系统 设计中，然而更精确的光伏系统仿真则需要知道 高度角在一天中是如何变化的。
阳辐射强度。 变化范围： 1325 W· m-2 ～1457 W· m-2
我国采用的太阳常数值为1382 W· m-2 。 太阳光量常数及范围
定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。
范围：1.35×105～1.4×105lx
二 地面太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳 定时，影响地球表面辐射的主要因素是: • 大气效应，包括吸收和散射 • 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层 和污染 • 纬度位置不同 • 一年中季节的不同和一天里时间的不同
太阳能计算简易公式
太阳能计算简易公式
太阳能是一种可再生的能源，可以通过太阳能电池板将太阳辐射转化为电能。
太阳能的计算可通过以下简易公式进行：
1.太阳能辐射量（E）的计算公式：
E=I*A*t*PR
其中
E表示太阳能辐射量，单位为千瓦时（kWh）；
I表示太阳能辐射强度，单位为千瓦每平方米（kW/m²）；
A表示太阳能电池板的面积，单位为平方米（m²）；
t表示太阳能辐射时间，单位为小时（h）；
PR表示太阳能电池板的性能比例，即太阳能电池板的实际输出与理论输出之比，取值范围为0-1
这个公式可以用来计算太阳能电池板在一定时间内接收到的太阳辐射总量。
2.太阳能电池板输出电能（P）的计算公式：
P=E*CR
其中
P表示太阳能电池板的输出电能，单位为千瓦时（kWh）；
E表示太阳能辐射量，单位为千瓦时（kWh）；
CR表示太阳能电池板的转化效率，即太阳能电池板将太阳辐射转化为电能的比例，取值范围为0-1
这个公式可以用来计算太阳能电池板在一定时间内实际输出的电能。
3.太阳能系统总收益（TAR）的计算公式：
TAR=P*RF
其中
TAR表示太阳能系统的总收益，单位为千瓦时（kWh）；
P表示太阳能电池板的输出电能，单位为千瓦时（kWh）；
RF表示太阳能系统的回馈比例，即太阳能系统实际输出电能与总需求电能之比，取值范围为0-1
这个公式可以用来计算太阳能系统在一定时间内的总收益。
倾斜面上的太阳辐射强度的计算解读
秋分（9－21）：太阳直射赤道
3 14-Apr-19
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。
4 14-Apr-19
＝23.44 °;
北纬25°的 地方：＝25°；
0 cos1 ( tan tan )
0 100.010
0
15 2 100 .01 13.33h 15
19 14-Apr-19
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
天顶 太阳
z h
地平面
南向
11 14-Apr-19
1－2、太阳角
太阳方位角可由下式计算：
cos sin 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：
sinh sin sin sin cosh cos
12 14-Apr-19
太阳能利用
第一章 太阳辐射
建筑工程学院市政工程系
14-Apr-19
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 14-Apr-19
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。
太阳能热利用-太阳能辐射
I I D I d I R
式中：IDθ-倾斜面上太阳直射辐射强度； Idθ-倾斜面上太阳散射辐射强度； IRθ-倾斜面上所获得的地面反射辐射强度；
15
倾斜面上太阳直射辐射强度IDθ： 在直角ΔOAB中，有： IDθ= IDN· cosi 在直角ΔOAC中，有： IDH= IDN· sinh 因此： IDθ= IDH· cosi/sinh
2、大气透明度：太阳辐射通过地球大气层时衰减的 程度，记为 P 。一般情况下，透明度大的大气， 6 其能见度也大。
3、太阳高度角h：地球表面上某点与太阳的连线与 地平面之间的夹角。
sin h sin sin con cos w
-当地纬度，单位为º 式中， δ-赤纬角，单位为º ω-太阳时角，单位为º
式中，θ-斜面倾角，单位为º α-太阳方位角，单位为º γ-斜面方位角，单位为º 对于水平面， θ =0，则
cos i sin h
对于垂直面， θ=90 º ，则 cosi cosh cos( )
10
8、太阳方位角α : 太阳至地面上某给定点的连线在 水平面上的投影与正南方向的夹角。
δ=23.44º w0=± 100.01º
9
= 25º 北纬25º 的地方：
则日照时间T： T 2 w0 2 100 .01 13.33h 15 15
7、入射角i: 太阳入射线与平面法线之间的夹角。
cosi cos sin h sin cosh cos( )
可见，h随地区、季节及每日时刻的变化而变化。
7
4、赤纬角δ：地球中心与太阳中心连线与地球赤道平 面的夹角。与所在地区无关，仅由日期决定：
284 n 23 .45 sin( 360 ) 365
太阳辐射度计算公式
' ω ss = ar cos[− tan δ tan λ ]
晴朗指数 晴朗指数 K T 是一个经验参数，可以根据在某一固定位置测量得到的日照强度计算得 到。它的定义是地表水平面上的月平均日太阳辐射量与大气层外界水平面上的月平均日太 阳辐射量之比值。
K T = H / H ext
下表是一些不同地点的晴朗指数随月份的变化。
这个余弦当然是太阳时角的函数，或者说是一日当中的时间的函数。
将这个余弦函数对时间积分，从日出积分到日落，可得：
H ext ( β ) =
24
π
' ' ' ] φext cos δ cos(λ − β )[sin ωss − ωss cos ω ss
在此， 我们假设日落时分的太阳方位角与光伏阵列平行， 即假设cos(nc,s) = cos 90 = 0， 因而有：
hr?h其中??hd???hd??1cos??1?cos?1????r??r???????b???????h???h??2??2?这两个表达式中的前一个表示倾斜放置的光伏阵列上的月平均日辐射总量可以用倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量和一个因子r相乘得到
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。
晴朗指数 晴朗指数 K T 是一个经验参数，可以根据在某一固定位置测量得到的日照强度计算得 到。它的定义是地表水平面上的月平均日太阳辐射量与大气层外界水平面上的月平均日太 阳辐射量之比值。
K T = H / H ext
下表是一些不同地点的晴朗指数随月份的变化。
这个余弦当然是太阳时角的函数，或者说是一日当中的时间的函数。
将这个余弦函数对时间积分，从日出积分到日落，可得：
H ext ( β ) =
24
π
' ' ' ] φext cos δ cos(λ − β )[sin ωss − ωss cos ω ss
在此， 我们假设日落时分的太阳方位角与光伏阵列平行， 即假设cos(nc,s) = cos 90 = 0， 因而有：
hr?h其中??hd???hd??1cos??1?cos?1????r??r???????b???????h???h??2??2?这两个表达式中的前一个表示倾斜放置的光伏阵列上的月平均日辐射总量可以用倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量和一个因子r相乘得到
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。
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真太阳时要求每天的中午12点，即当地太阳位于正南向的瞬时为 正午。传统上确定时辰，需使用真太阳时，所以要把平太阳时调整为真 太阳时。
我们日常用的计时是平太阳时，平太阳时假设地球绕太阳是标准 的圆形，一年中每天都是均匀的。北京时间是平太阳时，每天都是24小 时。而如果考虑地球绕日运行的轨道是椭圆的，则地球相对于太阳的自 转并不是均匀的，每天并不都是24小时，有时候少有时候多。考虑到该 因素得到的是真太阳时。
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 7/23/2020
1－2、太阳角
例1：计算龙虎电站东经113.878 °6月21日真太阳时与北 京时间的关系。
❖ 解析：对于6月21日：e＝-1.4;
❖因此： HHs 1. 1 8 13 7 5 182 - 0 6 1 . 4 0 Hs 0 . 43
：赤纬角；
：时角；
h：太阳高度角；
16 7/23/2020
1－2、太阳角
17 7/23/2020
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°
天顶
对于垂直面：＝90°
z
太阳 倾斜面法线
7/23/2020
地平面
南向
18
NoSUCCESS
e 9 . 8 s2 7 B i 7 n . 5 cB 3 o 1 . 5 s s B in
B36 3 n 0 6 84 , 1 1n365 ❖各月21日的时差e：
10 7/23/2020
1－2、太阳角
❖真太阳时H与地区标准时Hs的换算：
H
Hs
L15Ls
e
60
式中：Hs－该地区标准时，单位为h；
－太阳时角，单位为°
z h
地平面
南向
13 7/23/2020
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：z90 h
天顶 太阳
z
地平面
h
南向
14 7/23/2020
1－2、太阳角
1－2－5、太阳方位角
春分（3－21）：太阳直射赤道
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
秋分（9－21）：太阳直射赤道
冬至（12－21）：太阳直射南回归线
5 7/23/2020
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：
2.34s5in360284n
365
❖备注：北京时间依据东经120 °所规定的，即Ls＝120；
12 7/23/2020
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： si n s ih sn i n c o cs os
式中：
－当地纬度，单位为°； －赤纬角，单位为° ；
天顶 太阳
太阳入射角 i 可由下式计算：
天顶
cio cs o si s s nic h n o co s h ) s(
太阳 倾斜面法线
式中：－斜面倾角，单位为°；
i
为° ；
－太阳方位角，单位
－斜面方位角，单位为°;
地平面
南向
h － 太阳高度角。
21
7/23/2020
1－2、太阳角
几种特殊的情况：
角为0时的时角。
si n s ih sn i n c o cs os 令 sinh＝0
则： 0co 1( stan ta)n
8 7/23/2020
1－2、太阳角
❖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´ ）。
9 7/23/2020
1－2、太阳角 ❖全年各日的时差e（单位：min）可用下式近似计算：
❖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´。
4 7/23/2020
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。
THANK YOU
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.
19
2020/7/23
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：面向东时为负，面向西时为正。
天顶Байду номын сангаас
太阳
倾斜面法线
z
地平面
南向
20 7/23/2020
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。
❖对于水平面，＝0，则： coissinh
❖对于垂直面，＝90°，则： co ic socso h s()
❖对于面向正南的倾斜面，
＝0，则： ci o cs o ) c sc o (o s ss i n ) s( in
22 7/23/2020
1－2、太阳角
1－2－7、日出、日没时角 定义：太阳视圆面中心出没地平线瞬间的时角，亦即太阳高度
定义：太阳至地面上某给定点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
15 7/23/2020
1－2、太阳角
太阳方位角可由下式计算：
sin
cossin
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：
备注：
sinsinshinsin coschos
式中：赤纬角
n为一年中的日期序号。
6 7/23/2020
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。
7 7/23/2020
1－2、太阳角
❖ 真太阳时H 的规定：
太阳能利用
制稿人：王舒庆 王利涛 主讲人：王舒庆
邯能涉县光伏电力开发有限公司
7/23/2020
1
第一章 太阳辐射
2 7/23/2020
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。
3 7/23/2020
1、地球的自转与公转
我们日常用的计时是平太阳时，平太阳时假设地球绕太阳是标准 的圆形，一年中每天都是均匀的。北京时间是平太阳时，每天都是24小 时。而如果考虑地球绕日运行的轨道是椭圆的，则地球相对于太阳的自 转并不是均匀的，每天并不都是24小时，有时候少有时候多。考虑到该 因素得到的是真太阳时。
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 7/23/2020
1－2、太阳角
例1：计算龙虎电站东经113.878 °6月21日真太阳时与北 京时间的关系。
❖ 解析：对于6月21日：e＝-1.4;
❖因此： HHs 1. 1 8 13 7 5 182 - 0 6 1 . 4 0 Hs 0 . 43
：赤纬角；
：时角；
h：太阳高度角；
16 7/23/2020
1－2、太阳角
17 7/23/2020
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°
天顶
对于垂直面：＝90°
z
太阳 倾斜面法线
7/23/2020
地平面
南向
18
NoSUCCESS
e 9 . 8 s2 7 B i 7 n . 5 cB 3 o 1 . 5 s s B in
B36 3 n 0 6 84 , 1 1n365 ❖各月21日的时差e：
10 7/23/2020
1－2、太阳角
❖真太阳时H与地区标准时Hs的换算：
H
Hs
L15Ls
e
60
式中：Hs－该地区标准时，单位为h；
－太阳时角，单位为°
z h
地平面
南向
13 7/23/2020
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：z90 h
天顶 太阳
z
地平面
h
南向
14 7/23/2020
1－2、太阳角
1－2－5、太阳方位角
春分（3－21）：太阳直射赤道
夏至（6－21）：太阳直射北回归线
秋分（9－21）：太阳直射赤道
冬至（12－21）：太阳直射南回归线
5 7/23/2020
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：
2.34s5in360284n
365
❖备注：北京时间依据东经120 °所规定的，即Ls＝120；
12 7/23/2020
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： si n s ih sn i n c o cs os
式中：
－当地纬度，单位为°； －赤纬角，单位为° ；
天顶 太阳
太阳入射角 i 可由下式计算：
天顶
cio cs o si s s nic h n o co s h ) s(
太阳 倾斜面法线
式中：－斜面倾角，单位为°；
i
为° ；
－太阳方位角，单位
－斜面方位角，单位为°;
地平面
南向
h － 太阳高度角。
21
7/23/2020
1－2、太阳角
几种特殊的情况：
角为0时的时角。
si n s ih sn i n c o cs os 令 sinh＝0
则： 0co 1( stan ta)n
8 7/23/2020
1－2、太阳角
❖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´ ）。
9 7/23/2020
1－2、太阳角 ❖全年各日的时差e（单位：min）可用下式近似计算：
❖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´。
4 7/23/2020
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。
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19
2020/7/23
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：面向东时为负，面向西时为正。
天顶Байду номын сангаас
太阳
倾斜面法线
z
地平面
南向
20 7/23/2020
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。
❖对于水平面，＝0，则： coissinh
❖对于垂直面，＝90°，则： co ic socso h s()
❖对于面向正南的倾斜面，
＝0，则： ci o cs o ) c sc o (o s ss i n ) s( in
22 7/23/2020
1－2、太阳角
1－2－7、日出、日没时角 定义：太阳视圆面中心出没地平线瞬间的时角，亦即太阳高度
定义：太阳至地面上某给定点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
15 7/23/2020
1－2、太阳角
太阳方位角可由下式计算：
sin
cossin
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：
备注：
sinsinshinsin coschos
式中：赤纬角
n为一年中的日期序号。
6 7/23/2020
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。
7 7/23/2020
1－2、太阳角
❖ 真太阳时H 的规定：
太阳能利用
制稿人：王舒庆 王利涛 主讲人：王舒庆
邯能涉县光伏电力开发有限公司
7/23/2020
1
第一章 太阳辐射
2 7/23/2020
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。
3 7/23/2020
1、地球的自转与公转