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在本文件中
太阳辐照度涵盖了在太阳能分析的不同方面起作用的多个组成部分。在从卫星模型获得初始数据后,还需要进一步建模和计算,以获得直接和弥散分量,并将太阳辐照度值汇总为有意义的指标。
概述
在太阳能应用中,常用的两个主要参数:
GHI 是全球水平辐照/辐照度的缩写,用于测量可用太阳能资源,用于场地比较。GHI是通过水平面上直接辐射和漫射辐射的总和计算的,是研究光伏发电厂可用太阳能资源时最具影响力的场地参数。
DNI 指的是直接常光照射/辐照度,对于聚光太阳能(CSP)和聚光光伏(CPV)系统等技术至关重要。顾名思义,DNI是基于太阳辐射照射到垂直于太阳光线表面的计算。
由于基于卫星的模型主要提供GHI,因此有必要将其分为直接和漫射两个组成部分,以便更详细地理解太阳能资源。这种 成分分离 通常通过佩 雷斯模型等模型实现,该模型应用与太阳位置和大气条件相关的经验数据。
此外,理解 太阳辐射——即随时间接收的总能量,有时与太阳辐照度混淆——对于准确计算能量输出至关重要。太阳的位置(仰角和方位角)以及表面的倾斜和朝向等因素是确定准确太阳辐照值的关键。
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太阳辐照度分量的表示
分量拆分模型
全局辐照度是半经验型辐照度模型的主要输出,表示太阳在给定表面上单位面积接收的总功率。它由 直接 辐照和 漫射辐照 分量组成。
该成分到达地表时不会被反射或散射。它直接来自太阳方向,产生阴影并提供更高的能量强度。随着云量增加,直接辐照度会减弱。
该成分是被大气散射后到达地面的辐照度部分。它从各个方向进入,能量强度较低,随着云层覆盖增加而增强。
了解直接成分和漫射成分对于全面分析太阳能资源至关重要。佩雷斯模型(见论文)被广泛用于将全球辐照度分离为这些组分。该模型及类似模型依赖于考虑太阳位置、大气条件和云量的经验关系。它应用经验系数,基于晴空指数和太阳天顶角等参数,利用预设的表格或方程来估 算GHI的漫射分数。
这些模型的最新进展 提高了云相关辐射效应的准确性。这包括利用针对每种天空分类的经验子模型,更精确地将GHI分为直接和弥散分量。
辐照度聚合为辐照
太阳辐照度和太阳辐照是太阳能领域常用的两个术语,但它们有不同的含义:
太阳辐照 度是指单位面积以电磁辐射形式从太阳接收到的功率。它是衡量任何时刻照射到表面的太阳能量。它通常以瓦特每平方米(W/m²)为单位测量。它是一种瞬时测量,意味着它代表在特定时间点接收到的太阳能发电量。
太阳辐射 是指在特定时间内单位面积内接收的总太阳能量。它代表了太阳辐照的累积能量。通常以每平方米千瓦时(kWh/m²)为单位。它是在特定时间段内进行的综合测量,例如一小时、一天或一年。
要根据辐照度数计算太阳辐照,必须知道太阳相对于表面的位置,太阳和表面位置的角度描述了各自的位置。通过考虑这些因素,可以准确确定太阳辐射的计算。
太阳位置角
太阳高程角:此角度也称为太阳高度,测量太阳在地平线以上的天空高度,范围从0°(地平线)到90°(天顶正上方)。太阳的仰角在一天中变化,在太阳正午达到顶峰,并且由于地球的轴倾角,也会随季节变化。更高的仰角带来更多的直射阳光,因此太阳辐照度也更高。
太阳方位角:此角度表示入射阳光的罗盘方向,以从真北方向顺时针方向测量的度数。其纬度范围从0°(北)到360°,90°代表东,180°南,270°西。随着太阳从东向西穿越天空,方位角会随着一天的变化而变化。
表面位置角
朝向角:该角度描述地表相对于真北的罗盘方向,范围从0°(北)到360°。
倾斜角:该角度测量表面相对于水平地面的倾斜角,范围从0°(平面)到90°(垂直面)。
在Solargis平台的应用
太阳辐照度组件被应用于所有Solargis应用,如 Prospect、 Evaluate或 Monitor and Forecast。这些数据用于模拟生成特定场地数据。例如,它们被用作 Solargis Evaluate PV模拟 链的输入。
此外,它还有助于提取 TMY 和 TS API 数据的具体位置数据,以及咨询 服务。
延伸阅读
动态全局到直射辐照转换模型。Perez, R., Ineichen, P., Maxwell, E., Seals, R. 和 Zelenka, A.,ASHRAE汇刊-研究系列,1992年。
GISPLIT:高性能全球太阳辐照度分分离模型,受1分钟天空条件动态约束。José A. Ruiz-Arias、Christian A. Gueymard,2024年,《太阳能》,第269卷,第112363页,2024年。