太阳能辐射计算公式
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一、中国太阳能直接辐射的计算方法
()1bS a Q S +='(1)
()
211111S c S b a Q S ++='(2)⊙
()n c S b a Q S 2122++='(3)
S ′为直接辐射平均月(年)总量;Q 为计算直接辐射的起始数据,可采用天文总辐射S 0,理想大气总辐射,Q i ,晴天总辐射Q 0来表示。a ,b ,a 1,b 1,c 1,a 2,b 2,c 2为系数。n 为云量。S 1为日照百分率。 相关系数的计算公式:
()()
()()
()()∑∑∑∑∑∑∑∑∑=========⎪⎭
⎫
⎝⎛-⎪⎭
⎫
⎝⎛--=
----=
n
i n i i i
n
i n i i i
n i n i n
i i
i i i n i i i n
i i i
y y n x x n y x y x n y y x x y y x x
r 12
12
12
121
1
1
1
2
21
考虑到大气透明度,则有
()()n c S b a P P P
Q n c S b a P P P
Q S i m
i 2122cos cos sin sin 1
2122++=++='+海
年海
年δ
ϕδϕ(4)
其中m 为大气质量:
δ
ϕδϕcos cos sin sin 1
sinh 1+==
Θm 其中,φ为测站的纬度;δ为赤纬角,取每月15日的赤纬值作为月平均值;时角ω统一取中午12时,则ω=0,cosω=1;年P 为测站的年平均气压,P 海为海平面气压,P 海=1013.25mp ,海年P P 为对大气质量进行的高度订正。 对于a 2的计算:
当测站的海拔H≥3000m 时,a 2=0.456;
当H≤3000m 是,若年平均绝对湿度E ≤10.0mb ,则
F a ⨯-=00284.0688.02
否则F a ⨯-=01826.07023.02,其中F 为测站沙尘暴日数与浮尘日数之和。
对于(4)式中,系数之间的关系式为
{
011.1039.02222=+-=+b a c a
二、中国太阳能散射辐射的算法
)(1
n S Qf D ,∑=
其中∑D 为散射辐射月(年)总辐射量,Q 为计算散射辐射的起始数据,可采用天文总辐射S 0,理想大气总辐射Q i ,晴天总辐射Q 0来表示;f (S1,n ……)为天空遮蔽度函数。
D=Q i (a 1+b 1n t ); D=Q i (a 2+b 2n l ); D=Q i (a 3+b 3S 1); D=Q i (a 4+b 4n mh )
D=Q i (a 5+b 5n mh +c 5n l ) D=Q i (a 6+b 6n mh +c 6S 1) D=Q i (a 7+b 7P +c 7n l ) D=Q i (a 8+b 8P +c 8S 1)
以上8式为计算太阳能散射可筛选公式,其中D 为欲计算的散射辐射量的月总量,Q i ,为理想大气中的月总辐射量,n t ,n l ,n mh 分别为月平均总云量、低云量和中高云量。S 1为日照百分率,P 为薄云指数,它的数值为P = S 1+ n t -1,表示总云量中能够透射的那一部分能量值。 考虑地面反射率A 时:
考虑地面反射率后的理想大气总辐射Qa 与A=0.0时的理想大气总辐射Q i 成正比,其比值K 可由下式确定: ()
A Q Q K a i -+==
13.043.4 因此考虑地面反射后的计算散射辐射的一般公式为
)()(1 n S f c b a Q D
a a
,,,ϕ=∑
这里Q a =KQ i 。
最后确定整个中国计算散射辐射的公式为
D=KQ i (a+bn mh +cn l )
确定上式中的a 、b 系数通常有二种方法。一种是利用日射站求得的拟合系数作线性内插,得到其系数的空间分布;另一种是寻求拟合系数与其它因子的规律,选用经验方程拟合的方法求算。线性内插的方法仅仅取决于二个站之间的相对位置,而没有考虑地形或其它因子的影响。针对我国地势复杂,高差悬殊且日射站分布不均匀的特点,我们采用经验公式拟合的方法确定计算公式中的各系数。
确定系数a、b、c的经验公式,其中指的是海拔高度,E
指的是年平均绝对湿
年
度。