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 cos
2

2
)
33 29-Oct-17
1－3、太阳辐射强度计算
34 29-Oct-17
35 29-Oct-17
28 29-Oct-17
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
在直角OAB中，有：
I DN AB I DH OB
I DN
I DH I DN AB I DN sinh I 0 p m sinh OB
A o h
I DH
水平面
B
29
29-Oct-17
29-Oct-17
天顶
大气层
m=1/sinh h
m=1
地球平面
27
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 0P 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。
9 29-Oct-17
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 29-Oct-17
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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。
天顶 太阳 倾斜面法线
对于水平面：＝0°
对于垂直面：＝90°
z
南向
18 29-Oct-17

地平面
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。
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 29-Oct-17
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´
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
，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
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： 备注：
sinhsin sin sin coshcos
29-Oct-17
：赤纬角；
：时角； h：太阳高度角；
16
1－2、太阳角
17 29-Oct-17
1－2、太阳角
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
式中：赤纬角
n为一年中的日期序号。
6 29-Oct-17
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 29-Oct-17
1－2、太阳角
真太阳时H 的规定：
京时间的关系。
解析：对于6月21日：e＝-1.4; 因此： H
Hs 113 .878 120 - 1.4 H s 0.431 15 60
备注：北京时间依据东经120 °所规定的，即Ls＝120；
12 29-Oct-17
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
可求得：时角 0 106.1370 则日照时间：T 2
0
15
2
106 .137 14.152h 15
。
23 29-Oct-17
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
21 29-Oct-17
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
角为0时的时角。
sinh sin sin 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
32 29-Oct-17
h － 太阳高度角。
29-Oct-17
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
最大月与最小月相差约7％。
26 29-Oct-17
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
于天顶位置时，太阳光线垂直照 射所通过的路程为1。 忽略地球曲率的的影响，大气质量 m由下式计算： 1 m sinh
真太阳时H与地区标准时Hs的换算：
H Hs L Ls
15
e
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 29-Oct-17
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
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 29-Oct-17
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。
30 29-Oct-17
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。
31 29-Oct-17
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
29-Oct-17
1
第一章 太阳辐射
2 29-Oct-17
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 29-Oct-17
1、地球的自转与公转
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。
8 29-Oct-17
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´ ）。
下式计算： sinh sin sin cos cos
式中：
－当地纬度，单位为°； －赤纬角，单位为° ； －太阳时角，单位为°
天顶
太阳
z h
南向
地平面
13 29-Oct-17
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
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
天顶 太阳 倾斜面法线
z
南向
19 29-Oct-17