计算讲座第四讲地外斜面辐射量的计算
地表斜面上辐射量的计算
地表斜面上辐射量的计算第 10 卷第 4 期云南民族学院学报(自然科学版) Vol . 10 ,NO. 4 2001 年 10 月 October. 2001 Journal of Yunnan University of the Nationalities (Natural Sciences Edition) X 地表斜面上辐射量的计算胥良(昆明师范高等专科学校学报编辑部 ,昆明 ,650031)摘要本文给出了地表斜面上辐射量的计算公式,并用实例说明其计算方法 ,计算结果对太阳能装置朝南倾斜放置的设计具有指导意义.关键词太阳能 ; 地表斜面 ; 辐射量 ; 理论计算【中图分类号】O432 【文献标识码】B 【文章编号】1005 —7188 (2001) 04 - 0492 - 021 引言在太阳能利用中 ,为了多获得能量 ,一般将太阳能装置朝南倾斜放置. 若想了解倾斜状态下 ,地表的太阳能量 ,最直接、也是最准确的方法是利用仪器进行直接测量. 在无法进行直接测量的情况下 ,如果当地的气象站有日射观测项目 ,则可以利用其测得的水平面上的数据进行换算. (注: 气象站测得的都是水平面上的数据)2 地表斜面上辐射量的计算公式[3 ]采用 Hay 异质分布模型来处理散射辐射:Rd = Kb Kt Rb + (1 - Kb Kt ) (1 + cosθ) / 2 (4) 式中 Kb 为水平面上直接辐射量和总辐射量的比值 , Kt 为大气透明系数.地面反射引起的散射辐射是同质分布的:Rg = (1 + cosθ) / 2 (5)2. 2 地表斜面上辐射量的换算对于斜面上的辐射来说 ,除了直射外 ,还有天空中的散射以及地面反射部分. 为了简化问题 ,我们只能近似地假定散射和反射特性都是完美的 ,即各向同性. 实际上 ,问题当然不会这么简单 ,比如说天空2. 1 倾斜太阳能集热器上接收到的太阳辐射能朝南倾斜放置集热器在一天所截获的总太阳辐射量 Ht 为[1 ] : Ht = Hb + Rb + HdRd + HRρg (1)式中 H、Hb 、Hd 分别为水平面上一天的总太阳辐射、直接辐射和散射辐射ρ;为地表反射率; Rb 、Rd 和 Rg分别为倾斜面上的直接辐射、散射辐射和地面反射辐射与水平面上的辐射量之比. Rb 的计算公式如下[2 ] :Rb = cos ( -θ) cosδsinω′s+πω′ssin ( - θ) sinδ/ 180 (3) δ ω πω sinδ/ 180 ?cos cos sin s + ssin ? ? ? 式中 ?为地理纬度θ,为集热器的倾角δ, 为赤纬角ω,s 和ω′s分别为水平面和倾斜而上的日落时角.对于北半球(?> 0) ,太阳能集热器的放置一般要照顾冬半年(一般为9 月21 日至次年3 月22 日δ,< 0) ,故ωs =ω′s: ω ω - 1 ( δ) ( ) ′s= s = cos - tg?tg 3中影响散射最明显的云量 ,其分布完全是随机的 ,当然不会是均匀的 ,但不做如此假设 ,无法处理这么复杂的问题.在各向同性的假定下 ,对于反射辐射 ,则有:Hgθ= Hρ(1 - cosθ) / 2 (6) 对于散射辐射 ,则有: Hdθ= Hd (1 + cosθ) / 2 (7)如果在当地的气象站有直射和散射的数据 ,就可以直接代入上式进行计算 ,但是可提供直射的气象站较少. 如果有总辐射和散射数据 ,则可以将 ( H- Hd) 作为水平面上的直射量. 这样一来 ,斜面上的总辐射便可以写成:Hθ= ( H - Hd) Rb + Hgθ+ Hdθ (8)3 计算实例实例 1 设位于北纬45°30’的某地 ,6 月 4 日全天的总辐射日曝辐量为 29. 71MJ / m2 ,散射曝辐量为4. 73MJ / m2 ,地表反射比ρ= 0. 2 , 求朝南倾斜50°表X 收稿日期:2001 - 07 - 13作者简介:胥良(1964～) ,汉 ,云南人 ,编辑 ,主要研究方向为基础物理和编辑学.492第 4 期胥良:地表斜面上辐射量的计算面上的日曝辐量 ?解:根据式(2) ,计算得出 Rb = 0. 77直射部分: Hbθ= ( H - Hd) Rb = (29. 71 - 4. 73) × 0. 77 = 19. 23MJ / m2反射部分: Hgθ= Hρ(1 - cosθ) / 2 = 29. 71 ×0. 2 × (1 - cos50°)/ 2 = 1. 06MJ / m2散射部分: Hdθ = Hd ( 1 + cosθ) / 2 = 4. 73 ×( 1 + cos50°)/ 2 = 3. 89MJ / m2斜面上的总辐射: Hθ = Hbθ + Hgθ + Hdθ = 24. 18MJ / m2实例 2 在昆明地区冬半年太阳能集热器的最[4 ]佳倾角为38° ,兼顾夏半年的使用一般取 30～35°.在计算中我们取θ= 35°,地表反射比ρ= 0. 2. 昆明地区的地理纬度?= 25. 02°,全天的总辐射日曝辐量为15MJ / m2 ,散射曝辐量为 4. 5MJ / m2 [5 ] ,求朝南倾斜(θ= 35°)表面上的日曝辐量 ?解:根据式(2) ,计算得出 Rb = 1. 87直射部分: Hbθ= ( H - Hd) Rb = (15 - 4. 5) ×1. 87= 19. 63MJ / m2反射部分: Hgθ = Hρ(1 - cosθ) / 2 = 15 ×0. 2 ×(1 - c os35°)/ 2 = 0. 27MJ / m2散射部分: Hdθ = Hd ( 1 + cosθ) / 2 = 4. 5 ×( 1 + cos35°)/ 2 = 4. 1MJ / m2斜面上的总辐射: Hθ= Hbθ+ Hgθ+ Hdθ= 24MJ / m24 结束语通过两个实例对地表斜面上辐射量进行了计算 ,得出了只要有总辐射和散射数据(一般情况下 ,当地的气象站可以提供总辐射和散射数据) ,我们就可以利用上述推导出的计算公式来计算朝南倾斜表面上的日曝辐量 ,根据日曝辐量来确定集热器放置的最佳倾角 ,从而获得最大的太阳能量 ,使太阳能设备发挥最大的功效. 其它地区由于地理纬度、接受到的太阳辐射能等因素不同 ,因而太阳能集热器放置的最佳倾角也不同 ,具体配置情况可通过计算来确定.参考文献 [1 ] W C Dichinson and P N Cheremisinoff (eds. ) . Solar Energy Technology Handbook[M] . Marcel Dekker ,Inc. ,Butterworths [2 ] S A Klein. Calculation of month1y average insolation on titled surface[J ] . Solar Energy ,1977 , (19) :325 [3 ] C CY Ma and M Iqbal[J ] . Solar Energy ,1983 , (31) :313[4 ] 林文贤. 太阳能集热器最佳倾角的计算[J ] . 云南能源 ,1988 , (2) :40[5 ] 国家气象局. 中国太阳能辐射资料(第四分册) [M] . 北京:中国气象出版社 ,1977. 142～159Calculation of Radial Flux of the Bevel on the Earth’s SurfaceXU Liang( Editorial Department of Journal of Kunming J unior Normal College , Yannan Kunming ,650031)Abstract :This paper gives the formulas of calculating radial flux of the bevel on the earth’s surface ,and ex plains this calculation method by living example ,calculated result has signification in designing solar equipments has been fixed by tilt and facing south. 2 whichKey words :solar , bevel on the earth’s surface , radial flux , theory calculation493。
倾斜面辐射分析
1、倾斜面辐射量计算模型为增加光伏组件表面接受的太阳辐射量，在赤道以外地区，工程设计中通常将光伏组件朝向地球赤道方向倾斜一定角度。
确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein提出的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量H t由直接太阳辐射量H jt、天空散射辐射量H dt和地面反射辐射量H rt三部分组成。
其计算公式为：H t=H jt+H dt+H rt因此，对于确定的地点，在已知全年各月水平面上的平均太阳辐射资料（总辐射量、直接辐射量或散射辐射量）后，便可以计算出不同倾角的倾斜面上的全年各月的平均太阳辐射量。
2、相关计算参数的确定2.1、太阳赤纬的确定赤纬角是指地心和太阳中心的连线与其天赤道平面投影之间的夹角，也可以理解为太阳光线与地球赤道面的交角。
赤纬度是反映地球绕太阳公转规律的角度变量，用δ来表示。
太阳赤纬度随季节变化，按库珀（cooper）方程计算，见下式：式中：n为一年中的天数，如在1月1日，n=1，以此类推。
根据此公式，计算得到一年各天的太阳赤纬角。
2.2、各月倾斜面日落太阳时角的计算太阳时角是指太阳中心点到地心的连线与天子午线之间的夹角，简称时角。
太阳正午时刻的时角为0°，上午时角为负值，下午为正值，太阳时角是反映一天内日照时间长短的指标。
水平面、倾斜面上的日落时角可依据如下计算公式：hs=cos-1（-tanФtanδ）hs’=min{hs，cos-1（-tanФtanδ）}式中：hs：水平面上的日落时角；hs’：倾斜面上的日落时角；Ф：当地纬度；δ：太阳赤纬度；s：光伏组件倾角。
根据以上公式，根据当地的地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，便可计算出水平面上的日落时角和某一倾角s倾斜面上的日落时角。
2.3、大气层外太阳水平辐射量的确定大气层外太阳水平辐射量是指在没有地球大气影响的情况下，水平面上的太阳辐射量。
其计算公式如下：式中：H0：大气层外水平面上辐射量；n：一年中的天数；I SC：为太阳常数，指的是在平均日地距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面积上单位时间内所接受到的太阳辐射能量。
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
摘要：
1.引言
2.太阳辐射量的计算方法
3.最佳倾角的确定
4.结论
正文：
1.引言
在建筑设计、太阳能发电、农业生产等领域，太阳辐射量的充分利用具有重要的意义。
为了更好地利用太阳辐射能，需要对不同方位倾斜面上的太阳辐射量及最佳倾角进行计算。
本文主要介绍一种计算方法，以帮助读者更好地理解和应用这一领域。
2.太阳辐射量的计算方法
太阳辐射量的计算通常采用太阳辐射强度和太阳辐射角度来确定。
太阳辐射强度是指单位时间内，太阳辐射能在单位面积上的积累。
太阳辐射角度是指太阳光线与地面的夹角。
太阳辐射强度的计算公式为：I = S / (4πr)
其中，I 表示太阳辐射强度，S 表示太阳常数，r 表示地球半径。
太阳辐射角度的计算公式为：θ= arctan(H / L)
其中，θ表示太阳辐射角度，H 表示太阳高度角，L 表示地面水平距离。
3.最佳倾角的确定
最佳倾角是指太阳辐射量最大的倾斜角度。
为了确定最佳倾角，需要计算不同倾斜角度下的太阳辐射量，并比较它们的大小。
通常，最佳倾角与纬度、季节等因素有关。
在计算最佳倾角时，可以采用以下步骤：
（1）根据地理位置确定纬度；
（2）根据季节和时间确定太阳高度角；
（3）计算不同倾斜角度下的太阳辐射量；
（4）比较太阳辐射量的大小，确定最佳倾角。
4.结论
本文介绍了一种计算不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的方法。
这种方法有助于在建筑设计、太阳能发电、农业生产等领域更好地利用太阳辐射能。
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标题：不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算一、引言太阳能作为清洁能源的重要组成部分，受到了越来越多地关注和应用。
而太阳能的利用效率很大程度上取决于太阳辐射的接收情况。
对于不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算成为了太阳能利用领域的一个重要研究课题。
本文将对此进行深入探讨。
二、不同方位倾斜面上太阳辐射量的评估1. 不同方位对太阳辐射的影响在太阳能利用中，面向不同方位的太阳能电池板所接收到的太阳辐射量是不同的。
通常来说，朝向南方的面板接收到的太阳辐射量相对较大，而朝向北方的面板接收到的太阳辐射量相对较小。
而朝向东方和西方的面板接收到的太阳辐射量则会随着时间的变化而有所波动。
2. 太阳辐射量的计算方法在现实应用中，我们通常使用太阳辐射量计来测量接收到的太阳辐射量。
还可以通过数学模型来计算不同方位倾斜面上的太阳辐射量。
这些模型往往需要考虑地理位置、时间、气候条件等因素，并进行复杂的计算。
3. 不同方位倾斜面上太阳辐射量的比较通过实际数据或者数学模型的计算，我们可以得出不同方位倾斜面上的太阳辐射量。
这些数据可以帮助我们更好地选择太阳能电池板的安装位置和角度，从而提高太阳能的利用效率。
三、最佳倾角的计算1. 最佳倾角的概念最佳倾角是指能够使太阳能电池板在给定条件下接收到最大太阳辐射量的倾斜角度。
通常来说，最佳倾角会随着地理位置和季节的变化而变化。
2. 最佳倾角的计算方法计算最佳倾角通常会考虑太阳高度角、太阳方位角等因素，并通过数学模型或者实验来获得。
这些计算方法在不同的研究文献中有所涉及，但通常都需要进行复杂的数学推导和计算。
3. 最佳倾角的实际应用得到最佳倾角的计算结果后，我们可以将其应用到太阳能电池板的安装和调整中。
通过合理地选择和调整太阳能电池板的倾斜角度，可以最大限度地提高太阳能的利用效率，从而降低太阳能发电的成本。
四、个人观点与总结个人观点：在实际应用中，对于不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算需要综合考虑地理位置、气候条件、装置倾斜角度等多种因素，并进行精细的计算和调整。
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。
倾斜面上辐射量的计算公式推导
倾斜面上辐射量的计算公式推导直接辅射不同倾斜面上的直射辐照度可利用下式求出：S（β，α）= Sm·cosθ式中θ是太线对倾斜面的入射角，可由下式得出：cosθ=cosβSinh+Sinβcos h cos(Ψ-α)式中β是倾斜面与水平面间的夹角，h是太阳高度角，Ψ是太阳的方位角，α是倾斜面的方位角，方位角从正南算起，向西为正，向东为负。
对于水平面来说，由于β=0，所以cosθ=Sinh，因此：S（0，0）= Sm·Sinh设K S=S（β，α）/S（0，0），将前面的公式代入，则有：K S=cosθ/Sinh=cosβ+Sinβ·cos(Ψ-α) /tanhK S称为换算系数。
有了K S值，根据水平面上的辐射值很容易求出倾斜面的辐射值。
对于不同时段的曝辐射量，也是如此。
只时求算K S时，Ψ、α、h等值要代入相应时段的平均值。
当计算较长时段的曝辐射量时，如日总量，使用换算系数也很方便，只是这时的K S值应从实测值中得出，而不能用上述几何关系计算出来。
对于实用来说，用月平均日总量的K S值最方便，它比个别日子的K S值对云量和透明状况的依赖性更少。
其他影响K S 的因子是地点的纬度、倾斜面的朝向和月份等。
表13给出了不同纬度三种倾斜角度月平均日总量的K S值。
散射辐射计算不同朝向倾斜面上的散射辐照度，困难要大得多。
通常的解决办法是假定辐射是各向同性的，即呈均匀分布。
这样，散射辐照度E d ↓和反射辐照度E r↑可按下列公式计算。
E d↓（β，α）= E d↓(1+ Cosβ)/2 E r↑（β，α）= E r↑(1- Cosβ)/2式中E d ↓和E r↑是水面上的散射和反射辐照度。
不过，用下式根据水平面上的散射辐照度计算倾斜面上的散射辐照度，要比利用各向同性的假设更准确此。
E d↓（β，α）+ E r↑（β，α）=K(E d+ E r)·E d↓换算系数K（E d+E r）是在各种太阳高度角和方位角下，用总辐射表对各种倾斜表面上的散射辐照度和反射辐照度进行实测的结果确定的。
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【最新版】目录1.太阳能资源的重要性2.太阳辐射量的计算方法3.最佳倾角的定义和计算4.不同方位倾斜面上的太阳辐射量及最佳倾角的比较5.结论正文1.太阳能资源的重要性随着全球能源危机的加剧和环境污染问题的严重性，可再生能源的开发和利用已经成为世界各国共同关注的问题。
其中，太阳能以其清洁、可再生、无污染等优点，成为最受关注的可再生能源之一。
太阳能资源的充分利用，对于缓解能源危机、保护环境、促进可持续发展具有重要的意义。
2.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。
太阳辐射量的计算方法主要有两种：直接法和间接法。
直接法是通过测量太阳辐射的强度和时间，计算出太阳辐射量。
间接法是通过测量地球表面接收到的太阳辐射量，反推出太阳辐射的强度。
3.最佳倾角的定义和计算最佳倾角是指太阳能电池板与水平面的夹角，此时太阳能电池板接收到的太阳辐射量最大。
最佳倾角的计算需要考虑到地理位置、时间、太阳的高度角等因素。
在地球上的不同纬度，最佳倾角不同。
在赤道附近，最佳倾角接近于 0；在两极地区，最佳倾角接近于 90 度。
4.不同方位倾斜面上的太阳辐射量及最佳倾角的比较对于不同的方位倾斜面，太阳辐射量和最佳倾角会有所不同。
一般来说，太阳辐射量和最佳倾角都会随着方位倾斜面的倾斜角度的增大而增大。
但是，当倾斜角度增大到一定程度时，太阳辐射量和最佳倾角会开始减小。
这是因为太阳能电池板接收到的太阳辐射面积随着倾斜角度的增大而减小。
5.结论太阳能资源的充分利用对于缓解能源危机、保护环境、促进可持续发展具有重要的意义。
倾斜面上的太阳辐射强度的计算
❖总太阳辐射：散射辐射与直射辐射的总和。
20 20-Aug-20
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。
❖最新测量结果表明：I0＝1367 W/m2。
m=1/sinh h
大气层 m=1
地球平面
23 20-Aug-20
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。
IDN I0Pm
式中：I0－垂直与大气层外边界处的太 阳辐射强度；
太阳入射角 i 可由下式计算：
cosi cos sinh sin coshcos( ) 式中：－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。
20-Aug-20
天顶
太阳 倾斜面法线
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： cosi sinh ❖对于垂直面，＝90°，则： cosi coshcos( ) ❖对于面向正南的倾斜面，
秋分（9－21）：太阳直射赤道
3 20-Aug-20
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：
23.45 sin360 284 n
365
式中：赤纬角
太阳辐射计算 第四讲地外斜面辐射量的计算
太阳能SOLAR ENERGY2000 No.2 P.16太阳辐射计算讲座第四讲地外斜面辐射量的计算王炳忠在太阳能利用工作中，太阳辐射计算十分重要。
为了帮助读者掌握太阳辐射计算方法，我们请长期从事太阳辐射研究工作的中国气象科学研究院王炳忠研究员编写了《太阳辐射计算讲座》，供大家学习、参考。
—编者—在这一讲中，我们将讨论朝向赤道的斜面上各种辐射量的计算。
1小时量的计算图1所示为一个朝向赤道的斜面M－M (N为法线)，它与地表的夹角(即倾斜角)为β，太阳光线对该斜面的入射角为θ0。
图1入射到朝向赤道斜面上的辐照度根据图1所示的几何关系，可以写出该斜面上的太阳辐照度：E o β=E sc (r 0/r)2cos θ0 (1)至于在时角τ1和τ2之间的曝辐量H o β，则有(2)当对上式进行积分运算时，必须注意τ1、τ2的符号，务必确保它们当中的任何一个不要超出该斜面的日出和日没时角的范围。
为了求出某一整小时的曝辐量，可参照水平面整小时曝辐量的计算方法，设τi 为某小时中间时刻的太阳时角，于是可以写出：H o β，H=E sc (r 0／r)2〔sin δsin(φ－β)＋0.9972cos δcos(φ－β)cos τi 〕 (3)或者，由于0.9972≈1，则有H o β,H=E sc （r 0/r)2〔sin δsin(φ－β)＋cos δ·cos(φ－β）cos τi 〕 (4)当需要短于1小时时段内的太阳曝辐量时，例如时段t 1—t 2，可以使用下式：(5)式中t 1和t 2的小时数，从午夜开始起算，另外，它们还应处于该斜面日出、日没时段范围内。
2日辐照量的计算将式(2)中的积分时限改为日出、日没时的时角，就可以得出日曝辐量的计算式，即(6)应当注意的是，在上式中，积分的上限只能使用τs 和τ′s 中的小者，以确保其最终结束值为正。
换句话讲，我们可以将上式，最终改写为：H o β，d =(24／π)E sc (r 0/r)2〔π／180τ′s sin δ·sin(φ－β)＋cos δcos(φ－β)sin τ′s 〕 (7)式中τ′s =min{τs ,cos -1〔－tan δtan(φ－β)〕}实例1计算北京地区(39°56′N)1999年5月18日，地方时10时内的向南倾斜60°面上的地外小时曝辐量。
倾斜面辐射分析
1、倾斜面辐射量计算模型为增加光伏组件表面接受的太阳辐射量，在赤道以外地区，工程设计中通常将光伏组件朝向地球赤道方向倾斜一定角度。
确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein提出的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量H t由直接太阳辐射量H jt、天空散射辐射量H dt和地面反射辐射量H rt三部分组成。
其计算公式为：H t=H jt+H dt+H rt因此，对于确定的地点，在已知全年各月水平面上的平均太阳辐射资料（总辐射量、直接辐射量或散射辐射量）后，便可以计算出不同倾角的倾斜面上的全年各月的平均太阳辐射量。
2、相关计算参数的确定2.1、太阳赤纬的确定赤纬角是指地心和太阳中心的连线与其天赤道平面投影之间的夹角，也可以理解为太阳光线与地球赤道面的交角。
赤纬度是反映地球绕太阳公转规律的角度变量，用δ来表示。
太阳赤纬度随季节变化，按库珀（cooper）方程计算，见下式：式中：n为一年中的天数，如在1月1日，n=1，以此类推。
根据此公式，计算得到一年各天的太阳赤纬角。
2.2、各月倾斜面日落太阳时角的计算太阳时角是指太阳中心点到地心的连线与天子午线之间的夹角，简称时角。
太阳正午时刻的时角为0°，上午时角为负值，下午为正值，太阳时角是反映一天内日照时间长短的指标。
水平面、倾斜面上的日落时角可依据如下计算公式：hs=cos-1（-tanФtanδ）hs’=min{hs，cos-1（-tanФtanδ）}式中：hs：水平面上的日落时角；hs’：倾斜面上的日落时角；Ф：当地纬度；δ：太阳赤纬度；s：光伏组件倾角。
根据以上公式，根据当地的地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，便可计算出水平面上的日落时角和某一倾角s倾斜面上的日落时角。
2.3、大气层外太阳水平辐射量的确定大气层外太阳水平辐射量是指在没有地球大气影响的情况下，水平面上的太阳辐射量。
其计算公式如下：式中：H0：大气层外水平面上辐射量；n：一年中的天数；I SC：为太阳常数，指的是在平均日地距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面积上单位时间内所接受到的太阳辐射能量。
倾斜面太阳辐射量计算
MWh MWh MWh kW
柴达木荒漠电站 中国，青海 322.895 联网
柴油发电机容量 光伏阵列功率 等量 泵系统 能量需求 净温室气体减排 净温室气体减排 - 10 年 净温室气体减排 - 25 年 所替代的燃料种类
kW kWp MWh tCO2/年 tCO2 tCO2
7.5 280.00 1.7 331.21 3,312.15 8,280.37 丙烷
Y/kWh Y/kWh 年 % Y/tCO2 年 % Y/kWh Y/kW-年 % % % 年
4.000 25 0.0% 10 2.0% 120 5.0% 2.5% 9.0% 25
负债率 贷款利率 贷款期 所得税分析？ 有效的所得税税率 亏损可结转否？ 折旧方法 折旧税基准 折旧率 折旧期 是否有免税期？ 免税期限
Y Y Y Y
94,500,000 -
计划年度 15 计划年度 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 计划年度 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 计划年度 25 计算能源生产成本? 能源生产成本 计算温室气体减排成本？ 温室气体减排成本 项目股本金 项目债务 债务偿还 债务偿还保证率 是/ 否 Y/kWh 是/ 否 Y/tCO2 Y Y Y/年 否 -1.80 否 没有计算 108,509,048 没有债务
NRCan/CETC - Varennes
© Minister of Natural Resources Canada 1997-2005.
2015/11/5; 285729214.xls
累积现金流量图
电伏项目累积现金流 柴达木荒漠电站, 中国，青海
地外水平面太阳辐射量的计算
地外水平面太阳辐射量的计算
地外水平面太阳辐射量的计算是一种重要的气象学计算，用于研
究太阳辐射的作用和影响。
该计算基于太阳高度角和太阳方位角的变化，公式为：
E = S * sin(θ)
其中，E表示地外水平面太阳辐射量，S表示太阳辐射能通量密度，θ表示太阳高度角。
太阳高度角和太阳方位角的计算需要考虑地球日运动以及地球自
转等因素。
高精度的计算需要使用天文学公式和地球物理学参数，如
地球自转速度、地球半径等。
通过计算地外水平面太阳辐射量，可以更准确地预测气象变化和
气候变化，为农业生产、城市规划、能源开发等领域提供参考依据。
太阳辐射计算讲座
太阳能990206
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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
不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算
20 日至次年 3 月 20 日的“冬半年”中, 太阳赤纬为
负值. 如当地纬度为 Υ, 通常总有 (Υ- Β) < Υ, 因此倾
当 H b H = 0, 即直接辐射量为零时, 如果根据 天空散射量各向同性的特性, 应有 Βopt = 0. 而由式 (7) 可知, 此时 Βopt≠0, 这正是天空散射辐射量各向 异性模型所要得到的结果.
为太阳能发电应用技术.
阳能热利用或并网光伏发电系统等, 通常总是要求 在全年中得到最大的太阳辐射量. 本文即以倾斜面 上接收到最大的太阳辐射量作为最佳倾角.
一般气象台站提供的只是水平面上的太阳辐射 资料, 需要通过比较复杂的计算来确定倾斜面上的
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(4)
同时由 R b对 Β 求导, 可得
dR b dΒ
=
sin Β[ ( sin Υ co t Β -
co s Υ) co s ∆ sinΞs -
加 5% , Cohen 提出将观测的总辐射量与大气层外 相应量的比值加一经验修正量, Ineichen 认为散射 辐射量至少等于直接辐射量的 6% [4]. 此外, H ay[5]、 K lucher[6]、Perez[7]等也分别提出了天空散射各向异 性模型的计算方法. J a in 等[8, 9] 分析认定 H ay 模型 较为简明实用.
不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算
杨金焕, 毛家俊, 陈中华
(上海电力学院 信息与计算科学系, 上海 200090)
摘 要: 根据天空散射辐射各向异性的 H ay 模型, 计算倾斜面上辐射量, 推导得到了冬半年朝向赤 道倾斜面最佳倾角的数学表达式. 对我国一些地区不同方位角的倾斜面上月平均日辐射量及最佳 倾角进行了计算和分析. 结果表明, 除了直接辐射量占总辐射量比例较大的地区以外, 一般全年最 佳倾角总小于当地纬度. 当方位角增大时, 倾斜面上辐射量要减少, 这在高纬度地区尤其明显. 因 此, 必须选择合适的倾角, 以尽量减少太阳辐射量的损失. 结果还发现, 倾斜面方位角与全年最佳倾 角的关系曲线和太阳电池的 I 2V 特性曲线形状相似. 关键词: 太阳能; 太阳辐射; 最佳倾角; 方位角 中图分类号: T K 511 文献标识码: A
倾斜面上辐射量的计算
倾斜面上辐射量的计算直接辅射不同倾斜面上的直射辐照度可利用下式求出：S（β，α）= Sm·cosθ式中θ是太阳光线对倾斜面的入射角，可由下式得出：cosθ=cosβSinh+Sinβcos h cos(Ψ-α)式中β是倾斜面与水平面间的夹角，h是太阳高度角，Ψ是太阳的方位角，α是倾斜面的方位角，方位角从正南算起，向西为正，向东为负。
对于水平面来说，由于β=0，所以cosθ=Sinh，因此：S（0，0）= Sm·Sinh设K S=S（β，α）/S（0，0），将前面的公式代入，则有：K S=cosθ/Sinh=cosβ+Sinβ·cos(Ψ-α) /tanhK S称为换算系数。
有了K S值，根据水平面上的辐射值很容易求出倾斜面的辐射值。
对于不同时段的曝辐射量，也是如此。
只时求算K S时，Ψ、α、h等值要代入相应时段的平均值。
当计算较长时段内的曝辐射量时，如日总量，使用换算系数也很方便，只是这时的K S值应从实测值中得出，而不能用上述几何关系计算出来。
对于实用来说，用月平均日总量的K S值最方便，它比个别日子的K S值对云量和透明状况的依赖性更少。
其他影响K S的因子是地点的纬度、倾斜面的朝向和月份等。
表13给出了不同纬度三种倾斜角度月平均日总量的K S值。
散射辐射计算不同朝向倾斜面上的散射辐照度，困难要大得多。
通常的解决办法是假定辐射是各向同性的，即呈均匀分布。
这样，散射辐照度E d ↓和反射辐照度E r↑可按下列公式计算。
E d↓（β，α）= E d↓(1+ Cosβ)/2 E r↑（β，α）= E r↑(1- Cosβ)/2式中E d ↓和E r↑是水面上的散射和反射辐照度。
不过，用下式根据水平面上的散射辐照度计算倾斜面上的散射辐照度，要比利用各向同性的假设更准确此。
E d↓（β，α）+ E r↑（β，α）=K(E d+ E r)·E d↓换算系数K（E d+E r）是在各种太阳高度角和方位角下，用总辐射表对各种倾斜表面上的散射辐照度和反射辐照度进行实测的结果确定的。
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在太阳能利用工作中,
太阳辐射计算十分重要。
为了帮助读者掌握太阳辐射计算方法,我们请长期从事太阳辐射研究工作的中国气象科学研究院王炳忠研究员编写了5太阳辐射计算讲座6,供大家学习、参考。
)编者)
第四讲地外斜面辐射量的计算
王
炳忠
太阳辐射计算讲座
在这一讲中,我们将讨论朝向赤道的斜面上各种
辐射量的计算。
1小时量的计算
图1所示为一个朝向赤道的斜面M -M ø(N 为法线),它与地表的夹角(即倾斜角)为B ,太阳光线对该斜面的入射角为H 0。
图1入射到朝向赤道斜面上的辐照度
根据图1所示的几何关系,可以写出该斜面上的太阳辐照度:
当对上式进行积分运算时,必须注意S 1、S 2的符号,务必确保它们当中的任何一个不要超出该斜面的日出和日没时角的范围。
为了求出某一整小时的曝辐量,可参照水平面整小时曝辐量的计算方法,设S i 为某小时中间时刻的太阳时角,于是可以写出:当需要短于1小时时段内的太阳曝辐量时,例如
时段t 1)t 2,可以使用下式:
式中t 1和t 2的小时数,从午夜开始起算,另外,它们还应处于该斜面日出、日没时段范围内。
2日辐照量的计算
将式(2)中的积分时限改为日出、日没时的时角,就可以得出日曝辐量的计算式,即
应当注意的是,在上式中,积分的上限只能使用S s
和S c s 中的小者,以确保其最终结束值为正。
换句话讲,我们可以将上式,最终改写为:
实例1计算北京地区(39b 56c N)1999年5月18日,地方时10时内的向南倾斜60b 面上的地外小时曝辐量。
解:1999年5月18日的日地距离订正系数,按第1讲中介绍的方法,计算可得出为1.0231,由于计算式是相对于(r /r 0)2的,要得出(r 0/r )2,要求
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国产600kW 风力机通过国家验收
其倒数,即1/110231=019774;另外,还可计算得出当日的太阳赤纬角为D =1914b ;地方时10时,实际上就是9100到10100这1小时,其中间时刻指的是9:30,该时刻的太阳时角为(12-915)@15=3715b ,即该时刻与正午12时的小时差数再乘以15b (15b 是每小时所对应的太阳时角)。
将上述条件代入式(4),可得H o B ,10=361712kJ/m 2#h
实例2计算北京地区向南倾斜40b 表面上8月份的月平均日曝辐量。
根据第3讲中表1所列各月代表日可知,8月份的代表日为8月18日,该日的太阳赤纬为13130b ,积日为230,其日地距离系数(r 0/r )2=0.9759
水平面上的日出时角为
S s =cos -11-tan(39.93)tan(13.30)2=78.59b
斜面上的日出时角为
至于任意朝向斜面上地外辐射量的计算,一方面就太阳能的实际应用而言,基本上都是朝南向的;另一方面,任意朝向由于涉及增加方位角,公式变得冗长、复杂和枯燥,所以就不作介绍了。
如果哪位读者在工作中遇到了类似问题,非要解决不可的时候,可与作者联系,个别解决。
600kW 风力机国产化是国家科技部/九五0重点科技攻关项目。
负责攻关的新疆风能公司开发的600kW 风力机,在新疆科委主持下,经国内有关专家评议,于1999年12月23日通过国家验收和鉴定。
新疆风能公司引进德国Jacobs 公司600kW 风力机技术,在国家科技部等单位的支持下,经过2年另3个月的研究和开发,完成了600kW 风力机的国产化任务。
现已生产9台XWEC -Jacobs43/600风力机,国产化率最高达72%,除叶片外,主要零部件都由国内生产。
从1998年6月8日2台国产化率33%的600kW 风力机投入运行,到1999年6月国产化率72%的600kW 风力机安装并网发电,
用户对9台
XWEC -Jacobs 600kW 风力机的评价是:性能稳定,安全可靠,控制系统中文界面友好,功能强大,操作方便,风力机的利用率为95%左右,达到国际同类风力机的水平。
600kW 风力机国产化是国家科技部在科技攻关项目管理模式上的新尝试,即把科技攻关项目交给承担攻关的合同单位,其中的零部件研制攻关由承担攻关的合同单位按市场规律择优选取。
这样,承担攻关的合同单位和零部件研制单位为了共同的利益,携手合作,保证了攻关的进度和质量,收到了很好的效果。
XWEC -Jacobs43/600风力机在消化国外技术的同时,也不断进行改革和创新。
主要包括:
(1)发电机的改进:为了改进发电机,开发了异步发电机设计软件,建立了新的设计参数计算方法,突破了国内外一直沿用的把异步机电动状态延伸到发电状态的设计方法,达到了降低成本,提高产品技术性能的目的。
(2)开发了有自主知识产权的中文远程监控系统和电控系统;该系统采用90年代计算机技术和可靠的工控设备,整体采用模块化结构,测试方便,工业级方式参数修改功能,信息容量大,运行速度快,实时性强。
(3)偏航系统的改进:针对偏航系统的受力特点,首次提出设计应用/零游隙0偏航轴承,减少偏航冲击载荷。
降低偏航电机的转速和功率。
(龙泽强)。