太阳的水平面散射辐射强度

太阳能资源分四类（最新）：我国太阳能资源分布是不均衡的，按辐射强度划分，大致可以划分为四类地区，其中：一类地区大于6700MJ/m²，＞159.5千卡/cm2二类地区是5400-6700MJ/m²， 128.6-159.5千卡/cm2三类地区4200-5400MJ/m²， 100-128.6千卡/cm2四类地区小于4200MJ/ m²。

<100千卡/cm2我国主要城市年平均日照时数，也可以划分成四类地区。

一类地区平均日照时数在2500小时以上，一类地区有乌鲁木齐、拉萨、西宁、银川、呼和浩特、沈阳等，二类地区平均日照时数在2000-2500小时之间，二类地区有北京、天津、石家庄、济南、南昌、太原、长春、哈尔滨、兰州等，三类地区平均日照时数在1000-2000小时，三类地区有上海、南京、杭州、合肥、福州、郑州、长沙、南宁、广州、昆明、海口，四类地区平均日照时数1000小时以下，四类地区有重庆、成都、贵阳。

【我国太阳能资源】旧版本在我国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达2333 KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。

一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400 MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4KWh/㎡。

这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。

尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/㎡。

这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。

三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/㎡。

水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系水平面总辐射量与倾斜面总辐射量是太阳辐射研究中的重要概念之一。

了解它们之间的关联关系，有助于我们更好地理解太阳辐射的分布规律和影响因素。

在本文中，我将详细探讨水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的联系，并分享我的观点和理解。

1. 水平面总辐射量的定义和特点水平面总辐射量是指太阳辐射在水平面上的总能量。

它受到多个因素的影响，包括太阳的高度角、大气透明度、云量等。

水平面总辐射量在太阳能利用中具有重要意义，特别是在太阳能发电和太阳能热利用中。

2. 倾斜面总辐射量的定义和特点倾斜面总辐射量是指太阳辐射在特定倾斜角度的面上的总能量。

倾斜面总辐射量与水平面总辐射量之间存在一定的关系，但也受到更多因素的影响，如倾斜角度、面朝向、地理位置等。

倾斜面总辐射量的研究对于太阳能设备的设计和性能评估具有重要意义。

3. 水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间存在一定的关联关系。

一般来说，倾斜角度较小的情况下，水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间的差异较小；而对于较大的倾斜角度，两者之间的差异则会增大。

这是因为太阳辐射在穿过大气层时会发生散射和吸收，进而导致辐射分布的不均匀性。

4. 影响水平面总辐射量与倾斜面总辐射量关联关系的因素除了倾斜角度，还有其他因素会影响水平面总辐射量与倾斜面总辐射量的关联关系。

其中包括地理位置、季节变化、大气条件等。

不同地点和季节具有不同的太阳高度角和太阳辐射路径，因此会对两者之间的关系产生影响。

大气条件如云量、大气透明度等也会对辐射量的分布产生重要影响。

5. 对水平面总辐射量与倾斜面总辐射量关联关系的理解和观点根据我的观点和理解，水平面总辐射量与倾斜面总辐射量之间的关联关系是一个复杂而多变的问题。

不同的地点、季节和气候条件都会对这种关系产生不同程度的影响。

在研究太阳辐射分布规律和太阳能利用方面，我们需要综合考虑多个因素，进行系统而全面的分析。

我国太阳能分布情况一、概述我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土面积年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约在每年3340～8360MJ/平方米，相当于110～250kg标准煤/平方米。

我国的太阳能资源按年辐射总量划分为五类地区：丰富地区（6690～8360MJ/平方米），较丰富地区（5852～6690MJ/平方米），中等地区（5016～5852MJ/平方米），较差区（4180～5016MJ/平方米），最差区（3344～4180MJ/平方米）。

即使我国太阳能较差的地区，年辐射总量也接近东京（4220MJ/平方米），高于伦敦（3640MJ/平方米）、汉堡（3430MJ/平方米）这些世界上太阳能利用较好的城市，可见我国东北地区在建筑中的太阳能利用还大有潜力可挖。

城市斜面日均辐射量峰值日照时数计算公式（峰值日照时数）哈尔滨15838 4.3997964长春17127 4.7578806沈阳16563 4.6012014北京18035 5.010123 一、（斜面日均辐射量×2.778）/10000 千焦/米２天津16722 4.6453716呼和浩特20075 5.576835太原17394 4.8320532乌鲁木齐16594 4.6098132 二、（年总辐射量×0.0116）/365 千卡/厘米２西宁19617 5.4496026兰州15842 4.4009076 ...................0.0116是单位转换系数银川19615 5.449047西安12952 3.5980656上海13691 3.8033598 １卡＝４.18焦１kal＝４.18J南京14207 3.9467046 J=W·S W= J/S合肥13299 3.6944622杭州12372 3.4369416南昌13714 3.8097492 注：此表是按公式一计算的福州12451 3.4588878济南15994 4.4431332郑州14558 4.0442124武汉13707 3.8078046长沙11589 3.2194242广州12702 3.5286156海口13510 3.753078南宁12734 3.5375052成都10304 2.8624512贵阳10235 2.843283昆明15333 4.2595074拉萨24151 6.7091478我国太阳能资源的概况1.太阳能资源状况分析太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。

太阳的水平面散射辐射强度是什么意思?——太阳辐射经过散射后到达某一水平面处的单位面积上的辐射功率。

与水平面总辐射强度有什么关系吗？——水平面总辐射强度包括太阳的直射辐射强度与太阳散射辐射强度
水平面总辐射强度=水平面直射辐射强度+水平面散射辐射强度。

水平面散射辐射强度——太阳辐射经过大气中的气体分子、尘埃散射后到达水平面的单位面积上的辐射功率。

法向直射辐射强度——表示垂直于辐射方向的平面上，单位面积上的直射辐射功率。

法向描述的是研究平面的方向，平面正对辐射方向。

水平面总辐射强度=水平面直射辐射强度+水平面散射辐射强度。

法向直射辐射强度——这个与水平面辐射强度无关，表示垂直于辐射方向的平面上接收到的直射辐射。

也包括到达该平面的所有方向的直射辐射。

法向描述的是研究平面的方向，不是指辐射方向。

标题：不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算在气候变化与环境保护日益引起人们的关注的今天，太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。

而对于太阳能的利用，不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的一环。

本文将对这一主题进行深入探讨，并给出个人的观点和理解。

一、不同方位倾斜面上太阳辐射量的计算1.1 直射辐射、散射辐射与地面反射太阳辐射主要包括直射辐射、散射辐射和地面反射。

直射辐射指太阳光直接垂直射到地面的辐射，散射辐射指太阳光经大气散射后，以各种方向散射到地面的辐射，地面反射指太阳光射到地面后，被地面反射到其他地方的辐射。

1.2 太阳辐射量的计算方法太阳辐射量的计算包括水平面太阳辐射量的计算和倾斜面太阳辐射量的计算。

而倾斜面太阳辐射量的计算需要考虑倾斜面的朝向和倾角。

二、不同方位倾斜面上最佳倾角的计算2.1 最佳倾角的定义在实际应用中，为了使光伏板在不同时间、不同季节获得最大的太阳辐射能量，也就是说，要使得太阳辐射量最大，需要确定最佳倾角，使得光伏板的朝向和倾角相对于太阳的相对角度为最佳。

这就是最佳倾角。

2.2 最佳倾角的计算方法最佳倾角的计算方法包括经验计算法和优化计算法。

其中，经验计算法简单易行，但只能在特定的地域或者地域范围内进行应用。

而优化计算法需要借助专业的软件和模拟技术，可以应用于更广泛的地域范围内。

三、个人观点和理解在实际应用过程中，不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的。

而对于太阳能光伏板的安装和设计来说，正确地计算太阳辐射量和确定最佳倾角可以有效提高太阳能的利用效率，减少能源的浪费。

我认为在太阳能利用过程中，这一主题的深入研究和实际应用非常重要。

总结回顾通过本文的探讨，我们了解到不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算对于太阳能的利用至关重要。

在计算太阳辐射量的时候，需要考虑直射辐射、散射辐射和地面反射；而在确定最佳倾角的时候，需要根据具体情况选择合适的计算方法。

收稿日期：2019-05-11基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（51408278）；江西省科学院“杰出青年学者”培养计划项目（2017-JCQN-01）作者简介：邹武（1993—），男，江西高安人，研究实习员，本科，毕业于南昌大学，机械设计制造及其自动化专业，主要从事太阳能光电光热综合利用、太阳能建筑一体化和建筑节能的理论和应用研究。

通信作者：万斌（1967—），女，南昌人，研究员，主要研究方向：能源、环保。

摘要：利用太阳监测系统监测的数据分析南昌地区季节、月、日太阳辐射的变化和规律。

结果表明：南昌地区夏、秋、冬季节太阳直射总辐射强度每小时均值最大为1026W/m 2；该地区冬季受阴雨天气影响导致冬季的日照时间极短；从都为晴朗天气的太阳辐射情况比较来看，冬季的直射总辐射强度与夏季其实差异不大，但因冬季的全天日照时间低于夏季的原因，直射总辐射量冬季时仍然会低于夏季时。

分析南昌太阳直射总辐射强度频数分布可知，超过100W/m 2的太阳直射辐射强度占到太阳直射总辐射强度的59.31%，而且分布比较稳定。

关键词：南昌地区；太阳辐射；频数分布中图分类号：TK511文献标志码：A文章编号：1005－7676（2019）03－0024－04ZOU Wu,WAN Bin,SUN Liyuan,LUO Chenglong（Institute of Energy Research,Jiangxi Academy of Sciences,Nanchang 330096,China）The seasonal,monthly and daily changes of solar radiation in Nanchang are analyzed by using the data monitoredby the solar monitoring system.The results show that the maximum annual mean of total direct solar radiation intensity in summer,autumn and winter in Nanchang is 1026W/m 2.The sunshine time in winter is very short due to the influence of rainy and cloudy weather in this area;compared with the solar radiation in sunny weather,the total solar radiation intensity in winter is not significantly different from that in summer.However,the total direct radiation in winter is still lower than that in summer due to the fact that the whole day sunshine time in winter is lower than that in summer.By analyzing the frequency distribution of total solar radiation intensity in Nanchang,it can be seen that over 100W/m 2of direct solar radiation intensity accounts for 59.31%of total solar radiation intensity,and the distribution is relativelystable.Nanchang region;solar radiation;frequency distribution南昌地区太阳辐射资源分析邹武，万斌，孙李媛，罗成龙（江西省科学院能源研究所，南昌330096）太阳能是一种洁净能源，尤其是在环境污染越来越严重的今天，最大限度地合理开发和利用太阳能有着重要意义。

2.1 太阳辐射2.1.1 太阳从太阳的构造可见，太阳并不是一个温度恒定的黑体，而是一个多层的有不同波长发射和吸收的辐射体。

不过在太阳能利用中通常将它视为一个温度为6000K ，发射波长为0.3～3μm 的黑体。

2.1.2地球与太阳 1、地球的公转与赤纬角地心与太阳中心连线（午时太阳光线）与地球赤道平面夹角以年为周期变化，范围±23°27′，称太阳赤纬角。

在一年当中，太阳赤纬每天都在变化，但不超过±23°27′的范围。

夏天最大变化到夏至日的+23°27′；冬天最小变化到冬至日的-23°27′。

太阳赤纬随季节变化，按照库珀（Cooper ）方程计算为：（2-1）日子数的计算：常规年份与闰年，查表月平均日：按某日算出大气层外的太阳辐射量和该月的日平均值最为接近 则将该日定作该月的平均日黄道平面365284360sin(45.23+=注意：对于闰年3月份之前的日子数n 要加1；对于纬度大于66.5o的地区不适用。

2、地球的自转与太阳时地球自转周期为24小时，时间可用角度来表示，每小时相当于地球自转15°。

有关太阳角度的计算公式中均使用太阳时。

特点：午时（中午12点）阳光正好通过当地子午线，即在空中最高点处。

太阳时与标准时间的转换公式：太阳时＝标准时间 ＋ E ± 4(L st －L loc) （2-2） E ：考虑地球绕日公转时进动和转速变化而产生的时差修正，以分为单位 ±：东半球为-，西半球为+L st ：制定标准时间时采用的标准经度 L loc ：当地经度4(L st －L loc)：考虑所在地区经度与制定标准时间时采用的经度之差的修正，乘4可将角度转化为分。

我国以北京时为标准时间，定为东经120°，上式可变为：太阳时＝标准时间 ＋ E -4(120－L loc) （2-3） E ＝9.87sin2B －7.53cosB －1.5sinB （2-4）（2-5）()36481360-=n B3、太阳时角• 用角度表示的太阳时叫太阳时角； • 每一昼夜为变化周期• 太阳午时ω＝0°，上午取负值，下午取正值，每昼夜变化为±180°，每小时相当与15°。

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。

太阳能小屋的设计摘要太阳能作为一种新型能源，受重视程度逐年增加，发展太阳能光伏产业，可以改变目前能源结构，突破技术瓶颈，增大经济效益。

太阳能小屋的设计，在很大程度上推广了太阳能光伏产业的发展，造福人民。

针对问题一：根据山西省大同的气象数据，统计出一年12个月份小屋屋顶、南向、西向、东向、北向辐射强度的统计量，并利用SPSS软件，对各个方向总辐射强度进行主成分分析，根据各个方向辐射强度的贡献率的大小，首先确定铺设屋顶，然后铺设南墙，最后铺设西墙。

东墙和北墙贡献率较小，舍弃。

引入电池的性价比概念，对所有电池板进行排序并初选出7种电池。

在贴附安装电池板时，采用了一种最低水平线与填充启发式算法相结合的二维矩形排样模型，得出了铺设屋顶的四种方案（图1、2、3、4），为使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大且单位发电量的费用尽可能小，构造了关于发电量、电池板成本以及逆变器成本的经济效益函数，根据经济效益最大，选出了铺设屋顶四种方案中最佳方案（见图5），同理算出南墙和西墙的铺设方案（见图6、7）。

逆变器配合方案（见图组B2），计算了经济效益178082.94元和回收年限5.1年。

针对问题二：考虑电池板的朝向和倾角，设计更佳方案。

为了使电池板接受的太阳辐射量最大，需要求出太阳入射角。

根据《与太阳辐射量有关角度的定义和计算公式》]1[,得到了关于太阳时角、太阳赤纬角、山西大同所在纬度以及电池板的方位角的太阳入射角的函数关系式。

抽取春分、夏至、秋分和冬至日前后的数据进行分析，在电池板的方位角为0度（朝正南）时，求出对应日的倾斜角，利用MATLAB进行最小二乘法拟合，得到电池倾斜角关于天数的函数，对其积分求解得到最佳倾斜角为45.02度。

并利用差值的方法进行了检验。

同理，在倾斜角为45.02度情况下，根据拟合代表日法向总辐射强度与太阳时角的函数，确定各个代表日内的最佳太阳时角，进而确定电池板的最佳方位角为29度。

根据倾斜角45.02度，重新构造屋顶方案（见图8），并重新计算了经济效益442498.4476元和回收年限1.95年。