太阳辐射强度的计算参考文档
各种太阳辐射量的计算公式评述
各种太阳辐射量的计算公式评述
太阳辐射是指太阳向地球发出的电磁辐射。
它可以按照不同的波长和能量分类，常见的有紫外线、可见光和红外线。
这些太阳辐射对地球有着重要的作用，例如提供地球的能量来源、调节气候和生物活动。
为了研究太阳辐射的影响，科学家们常常需要计算各种太阳辐射量。
常见的计算公式有：
紫外线辐射量：紫外线辐射量可以用来衡量太阳紫外线辐射的强度。
可以使用以下公式来计算紫外线辐射量：Euv=Es*kuv
其中，Euv是紫外线辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kuv是紫外线吸收系数，取决于大气的构成。
可见光辐射量：可见光辐射量可以用来衡量太阳可见光辐射的强度。
可以使用以下公式来计算可见光辐射量：Evis=Es*kvis
其中，Evis是可见光辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kvis是可见光吸收系数，取决于大气的构成。
红外线辐射量：红外线辐射量可以用来衡量太阳红外线辐射的强度。
可以使用以下公式来计算红外线辐射量：Eir=Es*kir
其中，Eir是红外线辐射量，单位是瓦特；Es是太阳的发射率，单位是瓦特/平方米；kir是红外线吸收系数，取决于大气的构成。
以上是常见的几种太阳辐射量的计算公式。
注意，这些公式均假设在空气中不存在遮挡。
如果存在遮挡，则需要考虑遮挡因素，调整计算公式。
另外，这些计算公式仅适用于太阳辐射，如果需要计算地球反射的辐射或其他来源的辐射，则需要使用不同的公式。
总的来说，各种太阳辐射量的计算公式是用来衡量太阳辐射的强度的重要工具，在气候研究、能源管理和其他领域都有广泛应用。
（完整版）太阳逐时辐射强度计算实例
（完整版）太阳逐时辐射强度计算实例太阳辐射强度作业答案《一》知识点回顾1、赤纬δ：地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角；地方平均太阳时Tm(h)：以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间。
真太阳时T(h)：以当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时来计算一天的时间。
L （deg ）——当地子午线的经度；Lm （deg ）——该时区中央子午线的经度；e （min ）——时差；±——东半球取正号。
2、时角h ：将真太阳时用角度表示(真太阳时为12点时的时角为零，前后每一小时变化150)15126015-+-±=e L L T h m mβcos sin cos sin h d A =d d h sin sin cos cos cos sin ??β+=3、太阳常数(I 0=1353W/m 2)：地球大气层外，地日的年平均距离处，太阳光辐射法平面的太阳辐射照度。
（也可按逐月取值） 4、当太阳高度角为任意β角时，地球表面上的法向太阳辐射照度为坡度为θ角度的平面上直射辐射照度水平面上垂直面上I （deg ）——光线与被照面法线的夹角；（deg ）——被照面方位角，偏西为负，偏东为正。
《二》计算实例：从上表可知北京7月21日在一年中的日期序号为n=202赤纬δ=20.5（deg）时差e=－6.4（min）我国统一采用东8时区即东京180o的平均太阳时作为时间标准，对于北京则有L=L m=120o；纬度＝40（deg）。
对于北京上午9时，有T m=9(h)。
将以上数据，带入时角h计算公式可得，时角h=[9+0+(-6.4÷60)-12]×15=－46.6(deg)；带入太阳高度角和方位角A计算公式：得=0.72=－0.98所以，太阳高度角β==46.1（deg）太阳方位角A==－78.5（deg）太阳入射角: ===0.144太阳入射角=81.7(deg).7月21日上午9点太阳辐射照度计算结果：地球表面的法向太阳直射辐射照度=1353×=824W/m2；正南垂直立面上太阳辐射照度==114 W/m2。
太阳辐射的计算与估算
球面几何与太阳位置方程
• 球面三角的几个计算公 式：
• 天穹和坐标
高度角——天体与观察者所处地平面的夹角。通常规定：向天顶方向取正， 向天底方向取负。 方位角——方角，天体与观察者连线在地平面上的投影线与南北方向线之间的 夹角。
太阳位置方程
3 1 2 4 赤黄角： = 2 3 .4 5 sin 2 9 2 .7 9 5 9 3 .6 2 9 8 9 .8 0 6 8 9 .0 1 2
• 太阳时与时差
可收受的辐射
• 采集面上太阳直射辐射
• 采光场所平均日辐射量：
N为同期内一天中最大日照时数，a，b为与地点相关的气候常数。 上界辐照量H0：
Esc为太阳 常数
• 水平面与倾斜面上日辐射量比较
• 散射辐射
在太阳能利用中，受光面不仅可以接受到太阳的直射照射， 而且还可吸收其散射照射。
第二章 太阳辐射的计算与估算
参考书：
地面辐射平衡图
太阳辐射能 的测量
（1）测量直接辐 射可用直接辐射表。
直接辐射表构造主要由光筒和自动跟踪 装置组成，在筒上装置JGS3石英玻璃片， 它可透过0.3～3μm波长的太阳直接辐射。 光筒内部由光栏、内筒、热电堆(感应 面)、干燥剂筒等组成。感应部件是采用 绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有 高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面 上，冷结点在机体内，在线性范围内产 生的温差电势与太阳直接辐照度成正比。 自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机 等组成。
解：天数n=130， 由赤纬角公式得： δ=17.5° 正午时，ω=0，则可求得太阳高度角为：
太阳方位角，As=0 日出和日落的时角有：
于是，
因此，日出时间为5点10分，日落时间为18点50分。 相应的太阳方位角为：
徐州地区太阳辐射强度的计算..
徐州地区太阳辐射强度的计算 1.1 太阳辐射强度的计算基础知识 1.1.1 日地相对运动与赤纬角贯穿地球中心与南北两极相连的线称为地轴。
地球除了绕地轴自转以每天(24h)为一个周期外；同时又沿椭圆形轨道围绕太阳进行公转，运行周期约为一年。
太阳位于椭圆形的一个焦点上。
该椭圆形轨道称为黄道，在黄道平面内长半袖约为152 。
短半轴约为 ；椭圆偏心率不大，1月l 日为近日点，日地距离约 ；7月1日为远日点时 ，相差约3％。
一年中任一天的日地距离可以表示为：81.510[10.017sin(2(93)/365)]R n km π=⨯+- 式中 R --- 日地距离 ；n --- 为1月1日算起，一年中的第几天 ；地球的赤道平面与黄道平面的夹角称为赤黄角，它就是地轴与黄道平面法线间的夹角，在一年中的任一时刻皆保持为23.45°。
太阳、地球的相对运动如图所示以太为中心的日-地俯视图以地球为中心的俯视图在地球上任一位置观察太阳在天空中每天的视运动是以年为周期性变化的，并取决于太阳赤纬角的大小。
赤纬角δ即正午时的太阳光与地球赤道平面间的夹角。
取赤道向北为正方向，而向南为负方向，用δ表示。
赤纬角δ从+23.45°到-23.45°变化，它导致地球表面上太阳辐射入射角的变化，使白天的长短随季节性有所不同。
在赤道地区，从太阳升起到日落的持续时间为12h。
但在较高纬度地区，不同季节其昼长就有相当大变化。
赤纬角δ是地球围绕太阳运行规律造成的，它使地球上不同的地理位置所接受到的太阳入射光线方向不同，从而形成地球上一年有四季的变化。
一年中有四个特殊日期，即：夏至、冬至、春分、秋分。
北半球夏至（6月21日或22日）阳光正射北回归线赤纬角δ=23.45°；北半球冬至（12月22日或21日），太阳光线正射南回归线，δ=-23.45°；春分（3月20日或21日）和秋分（9月22日或23日）太阳正射赤道，赤纬角都为零，地球南北半球昼夜长度相等。
太阳辐射度计算公式
倾斜面上的天空散射辐射 有了当地的晴朗指数，以及大气层外界水平面上的辐射强度计算方法，我们可以估算 出地面倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量。这里所用的“水平”晴朗指数一般是 根据当地收集到的太阳辐射数据计算出来的。因而，它包含了天气的反常、太阳的直射辐 射、天空的散射辐射、以及反射的太阳辐射在内的所有辐射在水平面上的总量。如果我们 将光伏电池倾斜一个角度（即前面图示的 β 角），那么我们必须考虑到天空的散射辐射和 反射的太阳辐射的方式都发生了变化。换言之，我们需要构造一个适用于当地的倾斜表面 系数 K t 。 我们在这儿使用的方法是把倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量和倾斜放置的 光伏阵列上的月平均日辐射总量拿一个因子R联系起来。这个R因子的计算方法最早由Liu and Jordan1提出，后来经过了Klein3的评估，随后又经Klein and Theilacker4修改和提炼。 我们在此给出它的一阶近似表达式：
由第二个式子给出。至此，我们的计算都是稳妥而保守的。
Hd 不过，这个R因子的计算还是有趣的。在其计算式中， H 是倾斜布置的光伏阵列上 的月平均日散射辐射量和同一光伏阵列上的月平均日辐射总量的比值。算式中的Rb则是倾 斜布置的光伏阵列上的月平均直射辐射量和水平布置的光伏阵列上的月平均直射辐射量的 比值。第一个比值是根据实验数据构造的，而第二个比值则可以根据我们前面学过的辐射 几何学知识分析得到。参数 ρ 表示当地的地面反射系数，最好是从当地测量获得。
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
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
徐州地区太阳辐射强度的计算
徐州地区太阳辐射强度的计算 1.1 太阳辐射强度的计算基础知识 1.1.1 日地相对运动与赤纬角贯穿地球中心与南北两极相连的线称为地轴。
地球除了绕地轴自转以每天(24h)为一个周期外；同时又沿椭圆形轨道围绕太阳进行公转，运行周期约为一年。
太阳位于椭圆形的一个焦点上。
该椭圆形轨道称为黄道，在黄道平面内长半袖约为152 。
短半轴约为 ；椭圆偏心率不大，1月l 日为近日点，日地距离约 ；7月1日为远日点时 ，相差约3％。
一年中任一天的日地距离可以表示为：81.510[10.017sin(2(93)/365)]R n km π=⨯+-式中 R --- 日地距离 ；n --- 为1月1日算起，一年中的第几天 ；地球的赤道平面与黄道平面的夹角称为赤黄角，它就是地轴与黄道平面法线间的夹角，在一年中的任一时刻皆保持为23.45°。
太阳、地球的相对运动如图所示以太为中心的日-地俯视图以地球为中心的俯视图在地球上任一位置观察太阳在天空中每天的视运动是以年为周期性变化的，并取决于太阳赤纬角的大小。
赤纬角δ即正午时的太阳光与地球赤道平面间的夹角。
取赤道向北为正方向，而向南为负方向，用δ表示。
赤纬角δ从+23.45°到-23.45°变化，它导致地球表面上太阳辐射入射角的变化，使白天的长短随季节性有所不同。
在赤道地区，从太阳升起到日落的持续时间为12h。
但在较高纬度地区，不同季节其昼长就有相当大变化。
赤纬角δ是地球围绕太阳运行规律造成的，它使地球上不同的地理位置所接受到的太阳入射光线方向不同，从而形成地球上一年有四季的变化。
一年中有四个特殊日期，即：夏至、冬至、春分、秋分。
北半球夏至（6月21日或22日）阳光正射北回归线赤纬角δ=23.45°；北半球冬至（12月22日或21日），太阳光线正射南回归线，δ=-23.45°；春分（3月20日或21日）和秋分（9月22日或23日）太阳正射赤道，赤纬角都为零，地球南北半球昼夜长度相等。
倾斜面上太阳辐射强度计算共33页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
太阳辐射强度
太阳辐射强度
辐射强度：点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量，记作ie，即
ie=dφe/dω，式中dφe是dω立体角元内的辐射通量。
辐射强度的si单位为瓦/球面度。
多数辐射源的辐射强度正比于该方向与表面法线之间夹角的余弦，这样的辐射源称为
余弦辐射体或朗伯辐射体。
定义1：点辐射源或元量辐射在单位时间内在给定方向上单位立体角内辐射出的能量。
所属学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科）。
定义2：照射面元上的电磁辐射通量与该面元面积之比。
单位为w/m2。
所属学科：电
力（一级学科）；可以再生能源（二级学科）。
定义3：在给定方向的立体角元内，单位立体角离开点辐射源的辐射功率。
所属学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋物理学（三级学科）。
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。
太阳辐射量参考数据表
全国各地区日产1吨热水标准集热面积查询
（内部文件）
1.在上表中的太阳辐照量选取春分或秋分月的某一天的辐照量来计算出月平均的倾斜面
辐照量（参考2001年数值）
2.基础水温参考2001年的地面气象资料年册的月平均气温，在平均气温的基础上减去5℃ 而得出基础水温。
2
7
a、在上表中的太阳辐照量选取春分或秋分月的某一天的辐照量来计算出月平均的倾斜面辐照
量
（参考2001年数值）
b、基础水温参考2001年的地面气象资料年册的月平均气温，在平均气温的基础上减去5℃而得出基础水温。
太阳直接辐射强度值
太阳直接辐射强度值
太阳的直接辐射强度值（或称为太阳辐照度）可以用单位面积上接收到的太阳光能量来表示。
这个值取决于地球的位置、时间和大气条件。
通常，太阳的直接辐照度被定义为单位面积上每秒接收到的太阳辐射能量。
其国际单位制符号为W/m²（瓦特/平方米）。
太阳的辐照度值会随着地球所在的纬度、季节、天气状况以及大气层的厚度等因素而有所变化。
在地球表面上，太阳的辐照度通常在100 W/m²到1000 W/m²之间，其中在赤道地区较高，在极地地区较低。
需要注意的是，太阳辐射强度值通常是指太阳直接辐射产生的能量，并不包括由大气层吸收、散射和反射等因素所减弱的能量。
太阳的辐射功率公式
太阳的辐射功率公式太阳是生命的源泉，它是地球上我们所有生物共同依赖的能源之一，它提供给地球上所有生命活动的能量。
太阳辐射功率亦称为太阳辐射强度，是指发射出的每单位时间和每单位面积的太阳能功率，是太阳能供给地球能量的量纲。
太阳能理论源自公元前400年希腊数学家亚里士多德，他利用高尔夫仪器测量出太阳辐射功率。
太阳辐射功率公式(Solar Radiative Power Formula)是衡量一个物体的辐射功率的公式：P=εσAT^4其中，P为物体的总辐射功率，ε为物体的辐射系数(Emissivity)，σ为每秒钟每平方米的Stefan-Boltzmann常数，A 为物体的表面积，T为物体的温度。
太阳的辐射功率由这个公式来衡量。
太阳的温度是其发射辐射功率的关键因素，平均温度约为6000K，太阳辐射功率也随着温度的变化而变化，由此可见，太阳的总辐射功率是一个指数函数，当温度每增加一个标准气温时，辐射功率将增加25%的量。
太阳的辐射系数ε通常介于0.21之间，是由物体的表面粗糙程度决定的。
一个物质的表面越光滑，辐射系数越高，反之亦然。
太阳黑体表面的辐射系数ε约为0.8。
太阳面积常常用一个球体面积来计算，那么太阳表面积A=4πr^2，r=696000km，此时太阳面积A=6.087×10^14 km^2。
Stefan-Boltzmann常数σ常数值为5.67×10^-8 W/(m^2K^4)。
从上面的分析可以得到太阳的总辐射功率P：P=εσAT^4=0.8×5.67×10^-8×6.087×10^14×(6000K)^4=3.85×10^26W从上面的计算结果可以说明，太阳的总辐射功率是一个令人印象深刻的数字，每秒钟太阳辐射功率的大约是1.4×10^7Kw/，比静止的一兆瓦无线电发射机的能量高出1000万倍。
太阳辐射功率的测量工作在物理中占有重要地位，它可以帮助我们更深入地理解太阳是如何影响地球上的各种过程，以及更好地利用太阳能。
(精品)太阳辐射的计算2..
❖我国西北干旱地区太阳总辐射日总量的计算：
HH
H g (0.29 0.557
N) N0
11 3-Mar-20
1－4、月平均太阳辐射日总量的计算
❖拉萨地区太阳总辐射日总量的计算：
HH
H g [0.29 (0.55 1.11 En )
N] N0
❖除上述地区外，我国其它地区太阳总辐射日总量的计算：
1－4－2、月平均太阳直射辐射日总量的计
算
a b 1.01 a c 0.039
Hale Waihona Puke 0.456a
0.688
0.00248F
0.7023 0.01826En
H 3000 H 3000 En 10hPa H 3000 En 10hPa
式中：H－当地海拔高度，单位m； F－当地沙暴日数和浮尘日数之和。
1－5、太阳能集热器倾角的确定
集热器最佳倾角的确定
❖ 集热器采光面上所接收的太阳辐射，由赤纬角、当地纬
度及集热器采光面的方位角等因素确定。
❖ 集热器最佳倾角：在给定的时期内集热器表面接收到最
大太阳辐射时的倾角为最优倾角。
对某一给定的纬度及给定的方位角，可采用适宜的步长， 逐时计算不同倾角对应倾斜面上的总太阳辐射，总太阳辐射最 大的倾斜面所对应的倾角即为最优的集热器安装倾角。
站气象资料中查取； a，b，c－回归系数（由表1－11确定）。
18 3-Mar-20
1－4－3、月平均太阳散射辐射日总量的计 算
19 3-Mar-20
1－4－3、月平均太阳散射辐射日总量的计 算
20 3-Mar-20
1－4－4、任意倾斜面上的太阳辐射日总量月平均的计算
太阳直接辐射计算
太阳直接辐射计算导则1 范围本标准给出了太阳直接辐射计算的基本原则，不同条件下的计算方法和适用范围，以及对计算结果的检验要求。
本标准适用于水平面直接辐射和法向直接辐射的计算。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 33698—2017 太阳能资源测量直接辐射GB/T 34325—2017 太阳能资源数据准确性评判方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1直接辐射 direct radiation从日面及其周围一小立体角内发出的辐射。
[GB/T 31163—2014，定义5.11]注：一般来说，直接辐射是由视场角约为5°的仪器测定的，而日面本身的视场角仅约为0.5°，因此，它包括日面周围的部分散射辐射，即环日辐射。
3.2法向直接辐射direct normal radiation与太阳光线垂直的平面上接收到的直接辐射。
注：从数值上而言，直接辐射与法向直接辐射是相同的；两者的区别在于，直接辐射是从太阳出射的角度而定义，法向直接辐射则是从地表入射的角度而定义。
[GB/T 31163—2014，定义5.12]3.3水平面直接辐射direct horizontal radiation水平面上接收到的直接辐射。
[GB/T 31163—2014，定义5.13]3.4散射辐射diffuse radiation；scattering radiation太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射。
[GB/T 31163—2014，定义5.14]3.5[水平面]总辐射global [horizontal] radiation水平面从上方2π立体角（半球）范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。
注：改写GB/T 31163—2014，定义5.15。
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z
? ?
地平面
南向
19 8-Apr-20
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(? ? ?)
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°;
8 8-Apr-20
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 8-Apr-20
1－2、太阳角 ?全年各日的时差 e（单位：min）可用下式近似计算：
?
365 ?
式中：?赤纬角
n为一年中的日期序号。
6 8-Apr-20
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 8-Apr-20
1－2、太阳角
?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 8-Apr-20
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。
天顶 太阳
z
地平面
h
南向
14 8-Apr-20
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 8-Apr-20
1－2、太阳角
太阳方位角 ? 可由下式计算：
sin ? ? cos ? sin ?
?真太阳时H 的规定：
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。
21 8-Apr-20
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
120
?
- 1.4 60
?
H s ? 0.431
?备注：北京时间依据东经120 °所规定的，即Ls＝120；
12 8-Apr-20
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： sinh ? sin ? sin ? ? cos ? cos ?
e ? 9.87sin 2B ? 7.53cos B ? 1.5sin B
B ? 360?n ? 81?, 1 ? n ? 365 364
?各月21日的时差 e：
10 8-Apr-20
1－2、太阳角
?真太阳时H与地区标准时 Hs的换算：
H
?
Hs
?
L ? Ls
15
ห้องสมุดไป่ตู้
?e
60
式中：Hs－该地区标准时，单位为h；
h － 太阳高度角。
8-Apr-20
天顶
太阳 倾斜面法线
i
? ? 地平面
南向
20
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： cos i ? cosh cos(? ? ? ) ?对于面向正南的倾斜面，
?＝0，则： cos i ? cos(? ? ? ) cos? cos? ? sin(? ? ? )sin ?
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°
z h
地平面
南向
13 8-Apr-20
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
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
8-Apr-20
1
第一章 太阳辐射
2 8-Apr-20
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 8-Apr-20
1、地球的自转与公转
?任意表面的倾斜角?
定义：任意倾斜面与水平面之间的夹角。
天顶
对于水平面：?＝0°
对于垂直面：?＝90°
z
太阳 倾斜面法线
8-Apr-20
? ? 地平面
南向
18
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
太阳
倾斜面法线
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 8-Apr-20
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： H
?
Hs
?
113.878 ? 15
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 8-Apr-20
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：
? ? 23.45sin??360 ? 284 ? n ??
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：
sin? ? sinh sin? ? sin ? cosh cos?
?：赤纬角；
? ：时角；
h：太阳高度角；
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1－2、太阳角
17 8-Apr-20
1－2、太阳角
1－2－6、任意平面上的太阳入射角 i