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。

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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。

3.6地外太阳辐射extraterrestrial solar radiation地球大气层外的太阳辐射。

[GB/T 31163—2014，定义5.3]3.7辐照度 irradiance物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

[GB/T 31163—2014，定义6.3]3.8辐照量irradiation曝辐量radiance exposure在给定时间段内辐照度的积分总量。

注1：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

注2：1 kWh/m2=3.6 MJ/m2；1MJ/m2≈ 0.28 kWh/m2。

注3：改写GB/T 31163—2014，定义6.5。

3.9法向直接辐照度direct normal irradiance与太阳光线垂直的平面上单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.10法向直接辐照量direct normal irradiation在给定时间段内法向直接辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.11水平面直接辐照度direct horizontal irradiance水平面上单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.12水平面直接辐照量direct horizontal irradiation在给定时间段内水平面直接辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.13[水平面]散射辐照度diffuse horizontal irradiance；scattered horizontal irradiance 水平面从上方2π立体角（半球）范围内单位时间、单位面积上接收到的散射辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.14[水平面]散射辐照量 diffuse horizontal irradiation；scattered horizontal irradiation 在给定时间段内水平面散射辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.15[水平面]总辐照度global [horizontal] irradiance水平面从上方2π立体角（半球）范围内单位时间、单位面积上接收到的总辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.16[水平面]总辐照量global [horizontal] irradiation在给定时间段内水平面总辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.17地外法向太阳辐照度extraterrestrial normal solar irradiance地球大气层外与太阳光线垂直的平面上单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.18地外法向太阳辐照量extraterrestrial normal solar irradiation在给定时间段内地外法向太阳辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.19地外水平面太阳辐照度extraterrestrial horizontal solar irradiance地球大气层外水平面从上方2π立体角（半球）范围内单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。

注：单位为瓦每平方米（W/m2）。

3.20地外水平面太阳辐照量extraterrestrial horizontal solar irradiation在给定时间段内地外水平面太阳辐照度的积分总量。

注：单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m2）。

3.21日照时数sunshine durationH在一给定时间，太阳直接辐照度达到或超过120 W/m2的各段时间总和。

注：单位为小时（h）。

3.22可照时数duration of possible sunshineH0在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。

注1：可照时数完全决定于当地的地理纬度和日期。

注2：可照时数的基本计量时间段为日，月和年的可照时数以日值进行累计，单位为小时（h）。

注3：改写GB/T 31163—2014，定义6.13。

3.23日照百分率sunshine percentages日照时数占可照时数的百分比。

[GB/T 31163—2014，定义6.14]注：以百分号（%）表示。

3.24晴空指数clearness indexk T总辐射与地外水平面太阳辐射的比值。

3.25直散分离decomposed global radiation into direct horizontal radiation and diffuse radiation采用某种方法将总辐射分解为水平面直接辐射和散射辐射的过程。

3.26太阳常数solar constantE0大气层外日地平均距离处单位时间内通过与太阳辐射束垂直的单位平面上的太阳辐射通量。

注：太阳常数并非严格的物理常数，世界气象组织1981年发布的太阳常数为1367 W/m2±7 W/m2，QX/T 368—2016给出的太阳常数是1366.1 W/m2。

3.27透射比transmittance面元透射的辐射通量与入射到面元的辐射通量之比。

[GB/T 31163—2014，定义4.10]4 符号下列符号适用于本文件。

DHI：某时刻的瞬时水平面直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DHI：某一段时间的平均水平面直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DHR：某一段时间的水平面直接辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。

DIF：某时刻的瞬时水平面散射辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DIF：某一段时间的平均水平面散射辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DIFR：某一段时间的水平面散射辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。

DNI：某时刻的瞬时法向直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DNI：某一段时间的平均法向直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

DNR：某一段时间的法向直接辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。

EDNI：某时刻的地外法向太阳辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2），计算方法参见附录A。

EDNR：某一段时间的地外法向太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2），计算方法参见附录A。

EHI：某时刻的瞬时地外水平面太阳辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2），计算方法参见附录A。

EHR：某一段时间的地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2），计算方法参见附录A。

EHR：日地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2），计算方法参见附录A。

dEHR：小时地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2），计算方法参见附录A。

hGHI：某时刻的瞬时水平面总辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

GHI：某一段时间的平均水平面总辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。

GHR：某一段时间的水平面总辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。

MAE：绝对误差。

MRE：相对误差。

RMSE：均方根误差。

R：相关系数。

5 计算方法5.1 基本原则有法向直接辐射观测数据时，按照附录B中式（B.1）计算某一时刻的水平面直接辐照度。

在缺少直接辐射实测数据时，根据应用需求和相关实测数据的情况，选择合适的计算方法，在满足需求的前提下，尽可能降低计算误差。

5.2 具备太阳辐射实测数据时的计算方法5.2.1 具备总辐射和散射辐射实测数据时的计算方法5.2.1.1 基本思路根据总辐射、散射辐射和水平面直接辐射之间的物理关系，计算水平面直接辐射和法向直接辐射。

5.2.1.2 使用要求只有在总辐射和散射辐射的实测数据具备分钟或小时值时，才能用于计算DNI和DNR；如果总辐射和散射辐射的实测数据仅有日值、月值或年值，只能用于计算DHI和DHR，不能用于计算DNI 和DNR。

5.2.1.3 DHI计算方法DHI-= (1)GHIDIF= (2)DHI-DIFGHI5.2.1.4 DNI计算方法按照附录B计算DNI或DNI，其中DHI基于式(1)计算得到，DHI基于式(2)计算得到。

5.2.1.5 DHR和DNR计算方法按照附录B 中式（B.2）计算DHR ，其中DHI 基于式(1)计算得到，DHI 基于式(2)计算得到；按照附录B 中式（B.3）计算DNR ，其中DNI 或DNI 基于5.2.1.4计算得到。