太陽輻射強(qiáng)度的計(jì)算.ppt

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20-Dec-19,1,太陽能利用,制稿人：王舒慶王利濤主講人：王舒慶,邯能涉縣光伏電力開發(fā)有限公司,20-Dec-19,2,第一章太陽輻射,20-Dec-19,3,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),1、基本概念地球的自轉(zhuǎn)：地球繞地軸不斷地自西向東旋轉(zhuǎn)，其周期為24h。由于地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生晝夜交替的現(xiàn)象。,20-Dec-19,4,黃道平面：地球繞太陽運(yùn)行的軌道平面。地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為2327。,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),20-Dec-19,5,地球的公轉(zhuǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線的夾角為2327，并且地球的自轉(zhuǎn)軸在公轉(zhuǎn)時(shí)在空間的方向始終保持不變，使得太陽光線有時(shí)直射赤道，有時(shí)偏南，有時(shí)偏北，從而形成地球上季節(jié)的變化。,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),春分（321）：太陽直射赤道,冬至（1221）：太陽直射南回歸線,夏至（621）：太陽直射北回歸線,秋分（921）：太陽直射赤道,20-Dec-19,6,2、太陽角,121、赤緯角定義：地球中心與太陽中心連線與地球赤道平面的夾角。它與所在地區(qū)無關(guān)，僅由日期決定：,式中：赤緯角n為一年中的日期序號(hào)。,20-Dec-19,7,122、時(shí)角定義：每小時(shí)地球自轉(zhuǎn)的角度為15，因此可采用一天中地球自轉(zhuǎn)的角度來表示時(shí)間。用來表示時(shí)間的地球自轉(zhuǎn)的角度稱為時(shí)角，并規(guī)定正午時(shí)角為零，上午時(shí)間取負(fù)，下午時(shí)角為正。,12、太陽角,20-Dec-19,8,真太陽時(shí)H的規(guī)定：真太陽時(shí)要求每天的中午12點(diǎn)，即當(dāng)?shù)靥栁挥谡舷虻乃矔r(shí)為正午。傳統(tǒng)上確定時(shí)辰，需使用真太陽時(shí)，所以要把平太陽時(shí)調(diào)整為真太陽時(shí)。我們?nèi)粘Ｓ玫挠?jì)時(shí)是平太陽時(shí)，平太陽時(shí)假設(shè)地球繞太陽是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一年中每天都是均勻的。北京時(shí)間是平太陽時(shí)，每天都是24小時(shí)。而如果考慮地球繞日運(yùn)行的軌道是橢圓的，則地球相對(duì)于太陽的自轉(zhuǎn)并不是均勻的，每天并不都是24小時(shí)，有時(shí)候少有時(shí)候多?？紤]到該因素得到的是真太陽時(shí)。,12、太陽角,20-Dec-19,9,時(shí)差e:真太陽時(shí)與鐘表指示時(shí)間（平太陽時(shí)）之間的差值。時(shí)差產(chǎn)生的原因：（1）太陽與地球之間的距離和相對(duì)位置隨時(shí)間變化。（2）地球赤道平面與黃道平面成一定的夾角（2327）。,12、太陽角,20-Dec-19,10,12、太陽角,全年各日的時(shí)差e（單位：min）可用下式近似計(jì)算：,各月21日的時(shí)差e：,20-Dec-19,11,真太陽時(shí)H與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)Hs的換算：,12、太陽角,式中：Hs該地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單位為h；L當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，單位為；Ls當(dāng)?shù)氐貐^(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所根據(jù)的經(jīng)度，單位為；對(duì)于東半球，取正，對(duì)于西半球，取負(fù)。,20-Dec-19,12,例1：計(jì)算龍虎電站東經(jīng)113.8786月21日真太陽時(shí)與北京時(shí)間的關(guān)系。解析：對(duì)于6月21日：e-1.4;因此：備注：北京時(shí)間依據(jù)東經(jīng)120所規(guī)定的，即Ls120；,12、太陽角,20-Dec-19,13,12、太陽角,123、太陽高度角h定義：地球表面上某點(diǎn)與太陽的連線與地平面之間的夾角?？捎上率接?jì)算：,式中：當(dāng)?shù)鼐暥龋瑔挝粸?；赤緯角，單位為；太陽時(shí)角，單位為,20-Dec-19,14,可見：太陽高度角h隨地區(qū)、季節(jié)及每日時(shí)刻的變化而變化。,12、太陽角,124、天頂角Z定義：地球表面上某點(diǎn)水平面的法線與太陽光線的夾角。可由下式計(jì)算：,20-Dec-19,15,12、太陽角,125、太陽方位角定義：太陽至地面上某給定點(diǎn)的連線在水平面上的投影與正南向（當(dāng)?shù)刈游缇€）的夾角。規(guī)定：偏東為負(fù)，偏西為正。,20-Dec-19,16,12、太陽角,太陽方位角可由下式計(jì)算：,當(dāng)采用上式計(jì)算出的sin大于1時(shí)，太陽方位角改用下式計(jì)算：,備注：赤緯角；：時(shí)角；h：太陽高度角；,20-Dec-19,17,12、太陽角,20-Dec-19,18,12、太陽角,126、任意平面上的太陽入射角i,任意表面的傾斜角定義：任意傾斜面與水平面之間的夾角。,對(duì)于水平面：0對(duì)于垂直面：90,20-Dec-19,19,12、太陽角,任意表面的方位角定義：任意傾斜面的法線在水平面上的投影與正南方向線的夾角。規(guī)定：面向東時(shí)為負(fù)，面向西時(shí)為正。,20-Dec-19,20,12、太陽角,太陽入射角i定義：太陽入射線與平面法線之間的夾角。,太陽入射角i可由下式計(jì)算：,式中：斜面傾角，單位為；太陽方位角，單位為；斜面方位角，單位為;h太陽高度角。,20-Dec-19,21,12、太陽角,幾種特殊的情況：對(duì)于水平面，0，則：對(duì)于垂直面，90，則：對(duì)于面向正南的傾斜面，0，則：,20-Dec-19,22,12、太陽角,127、日出、日沒時(shí)角定義：太陽視圓面中心出沒地平線瞬間的時(shí)角，亦即太陽高度角為0時(shí)的時(shí)角。,令sinh0,則：,式中：正值對(duì)應(yīng)日落時(shí)角，負(fù)值對(duì)應(yīng)日升時(shí)角。,20-Dec-19,23,例2：計(jì)算涉縣電站北緯36.7147月21日的日照時(shí)間。解析：對(duì)于7月21日：n=202,由可求得：赤緯角由可求得：時(shí)角則日照時(shí)間：。,12、太陽角,20-Dec-19,24,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,131、直射輻射、散射輻射和總輻射,基本概念散射輻射：經(jīng)過大氣和云層的反射、折射、散射作用改變了原來的傳播方向達(dá)到地球表面的、并無特定方向的這部分太陽輻射。直射輻射：未被地球大氣層吸收、反射及折射仍保持原來的方向直達(dá)地球表面的這部分太陽輻射。總太陽輻射：散射輻射與直射輻射的總和。,20-Dec-19,25,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,132、太陽常數(shù)定義：太陽與地球之間為年平均距離時(shí)，地球大氣層上邊界處，垂直于太陽光線的表面上，單位面積、單位時(shí)間所接受的太陽輻射能，以I0表示。,最新測(cè)量結(jié)果表明：I01367W/m2。,20-Dec-19,26,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,各月大氣層外邊界處的太陽輻射強(qiáng)度變化,最大月與最小月相差約7。,20-Dec-19,27,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,133、大氣質(zhì)量m定義：太陽光線穿過地球大氣層的路程與太陽在天頂位置時(shí)光線穿過地球大氣層的路程之比。完全不同于通常所說的“質(zhì)量”。,規(guī)定：在海平面上，當(dāng)太陽處于天頂位置時(shí)，太陽光線垂直照射所通過的路程為1。,忽略地球曲率的的影響，大氣質(zhì)量m由下式計(jì)算：,20-Dec-19,28,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,134、晴天地球表面的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算基本概念,法向太陽輻射強(qiáng)度IDN：與太陽光線相垂直的表面上（即太陽光線法線方向）的太陽直射輻射強(qiáng)度。,式中：I0垂直與大氣層外邊界處的太陽輻射強(qiáng)度；P大氣透明系數(shù)；m光線透過的大氣質(zhì)量。,20-Dec-19,29,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,水平面直射太陽輻射強(qiáng)度IDH,在直角OAB中，有：,20-Dec-19,30,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,水平面散射輻射強(qiáng)度IdH,水平面上的總輻射強(qiáng)度IH,20-Dec-19,31,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,135、任意傾斜面上的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,式中：ID傾斜面上太陽直射輻射強(qiáng)度；Id傾斜面上太陽散射輻射強(qiáng)度；IR傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度。,傾斜面上的總輻射強(qiáng)度I,20-Dec-19,32,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,傾斜面上太陽直射輻射強(qiáng)度ID,在直角OAB中，有：,在直角OAC中，有：,因此：,20-Dec-19,33,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,傾斜面上太陽直射輻射強(qiáng)度Id,可由下式計(jì)算：,傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度IR,20-Dec-19,34,13、太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算,20-Dec-19,35,Thanksforyourattention!,