太阳能
SOLAR ENERGY
2000 No.3 P.20-21
第五讲地表斜面上辐射量的计算
王炳忠
在太阳能利用工作中，太阳辐射计算十分重要。为了帮助读者掌握太阳辐射计算方法，我们请长期从事太阳辐射研究工作的中国气象科学研究院王炳忠研究员编写了《太阳辐射计算讲座》，供大家学习、参考。
—编者—
在太阳能利用中，为了多获得能量，一般将太阳能装置朝南倾斜放置。若想了解倾斜状态下，地表的太阳能量，最直接、也是最准确的方法是利用仪器进行直接测量。在无法进行直接测量的情况下，如果当地的气象站有日射观测项目，则可利用其测得的水平面上的数据进行换算。(注：气象站测量的都是水平面上的数据)
具体的换算方法如下(文中符号的物理意义与前几讲一样)：
参照图1并结合第四讲中介绍的内容可知：
E n =Eo cos θz (1)
E n, β=Eo, βcos θo (2)
因此，
rb=En,β/En=cosθo/cosθz(3)
同理，对于曝辐量来说，可将上一讲中的计算Ho和Hβ的公式代入，经过简化可得出：
w w w . s i m o s
(4)
（5）
(6) 以上各式都是针对地外，即没有大气情况下得到的，当我们感兴趣的是实际地表(即存在大气)时的情况，又当如何呢?我们说，情况是相同的，因为rb和Rb是个比值，影响它们的只是入射角度的不同，至于经过大气衰减，还是未经衰减，对于比值来说，可以相抵消，而实际上没有什么影响。 以上的讨论还只限于直射部分。对于斜面上的辐射来说，除了直射外，还有天空中的散射以及地面反射部分。为了简化问题，我们只能近似地假定散射和反射特性都是完美的，即各向同性。实际上，问题当然不会这么简单，比如说天空中影响散射最明显的云量，其分布完全是随机的，当然不会是均匀的，但不做如此假设，无法处理这么复杂的问题。 在各向同性的假定下，对于反射辐射，则有：
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...o l a r . c o m 2005-12-26
对于散射辐射，则有
(7)
(8)
式(5)和(6)中的ρ为地表的反射比。
如果在当地的气象站有直射和散射的数据，就可直接代入上式进行计算，但是可提供直射的气象站较少。如果有总辐射和散射数据，则可以E－Ed或H－Hd作为水平面上的直射量。这样一来，斜面上的总辐射便可以写成
E β=(E－Ed )r b ＋Er β＋Ed β(9)
H β=(H－Hd )R b ＋Hr β＋Hd β(10)
计算实例：设位于北纬45°30′的某地，6月4日全天的总辐射日曝辐量为
29.71MJ/m2，散射曝辐量为4.73MJ/m2，地表反射比ρ=0.20，求朝南倾斜50°表面上的日曝辐量?
解：根据式(4)，计算得出
R b =0.77
直射部分：
o l a r . c o m
反射部分：
s i m o s H b β=(H－Hd ) . R b =(29.71－4.73)×0.77=19.23MJ/m2
w w 散射部分： w . 29.71×0.2×(1－cos50°)=1.06MJ/m2
(1＋cos50°)=3.89MJ/m2
图1
斜面上的总辐射：Hρ=Hb β＋Hr β＋Hd β=24.18MJ/m2
本讲座至此共进行了5讲，其实太阳辐射需要计算的项目还有很多，如光谱
量、大气浑浊度、太阳能资源等等。考虑到这些内容涉及专业知识较多，一方面枯躁乏味，另一方面偏离科普宗旨，同时应用面也较窄，所以本讲座对这些内容不再介绍。如读者对某项内容感兴趣，可通过本刊编辑部与作者联系，作者当尽力协助
解决。
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...2005-12-26
太阳能000309页码，3/3 北京时=世界时±(±120°/15°)(11)
时，就很容易对符号进行选择了。式中120°是北京时所在的经度，15°是每小时所转过的经度值。
请看PDF全文
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...w w w . s i m o s l a r . c o m 最后还想提醒几点在计算中应注意的事项： (1)由于日地距离订正系数存在着r20/r2与r2/r20两种形式，同时还有究竟是由日地平均距离处向具体日期的订正，还是相反，由具体某一日期向日地平均距离处订正的问题。虽然订正不外乎乘、除两种方式，但面临具体问题时，却容易搞混，从而导致错误。为了避免该情况的发生，请大家切不可死记某一公式，而应牢记如下方法：从日地平均距离处向某一具体日期订正，并规定此日期为1月1日。如果乘(或除)以该系数后，其值大于原值，则表明做对了，因为1月1日地球处于近日点附近，其值理应大于日地平均距离处的，以此可以类推其它日期的做法，结果亦应如此；反这，如果数值小于原值，则应改乘(除)为除(乘)。 (2)地方时、世界时、北京时在运用中也是容易混淆的。例如在计算中使用的太阳赤纬都是以天文年历为准的，而天文年历所给出的参数都是世界时0时的值，但时角又是以地方时为依据的，而日常的钟表所显示的时间都是北京时。这里要求大家记住如下一点：北京时早8点时，乃是世界时0点，由于地球自西向东转动，所以，凡是在北京以东的地方，其地方时均比北京时要晚，即8点多，而北京以西的地方则尚未到8点。 (3)经度订正是时间转换所必需的。在我国明确规定，东经为正，西经为负；但在美国则刚好相反。此问题所涉及的虽然也仅仅是一个符号，但弄不好也会出现大错误。为了避免出错，还是要牢记北京时8点相应于世界时0点，这样面对公式 2005-12-26
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第五讲地表斜面上辐射量的计算
王炳忠
在太阳能利用工作中，太阳辐射计算十分重要。为了帮助读者掌握太阳辐射计算方法，我们请长期从事太阳辐射研究工作的中国气象科学研究院王炳忠研究员编写了《太阳辐射计算讲座》，供大家学习、参考。
—编者—
在太阳能利用中，为了多获得能量，一般将太阳能装置朝南倾斜放置。若想了解倾斜状态下，地表的太阳能量，最直接、也是最准确的方法是利用仪器进行直接测量。在无法进行直接测量的情况下，如果当地的气象站有日射观测项目，则可利用其测得的水平面上的数据进行换算。(注：气象站测量的都是水平面上的数据)
具体的换算方法如下(文中符号的物理意义与前几讲一样)：
参照图1并结合第四讲中介绍的内容可知：
E n =Eo cos θz (1)
E n, β=Eo, βcos θo (2)
因此，
rb=En,β/En=cosθo/cosθz(3)
同理，对于曝辐量来说，可将上一讲中的计算Ho和Hβ的公式代入，经过简化可得出：
w w w . s i m o s
(4)
（5）
(6) 以上各式都是针对地外，即没有大气情况下得到的，当我们感兴趣的是实际地表(即存在大气)时的情况，又当如何呢?我们说，情况是相同的，因为rb和Rb是个比值，影响它们的只是入射角度的不同，至于经过大气衰减，还是未经衰减，对于比值来说，可以相抵消，而实际上没有什么影响。 以上的讨论还只限于直射部分。对于斜面上的辐射来说，除了直射外，还有天空中的散射以及地面反射部分。为了简化问题，我们只能近似地假定散射和反射特性都是完美的，即各向同性。实际上，问题当然不会这么简单，比如说天空中影响散射最明显的云量，其分布完全是随机的，当然不会是均匀的，但不做如此假设，无法处理这么复杂的问题。 在各向同性的假定下，对于反射辐射，则有：
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...o l a r . c o m 2005-12-26
对于散射辐射，则有
(7)
(8)
式(5)和(6)中的ρ为地表的反射比。
如果在当地的气象站有直射和散射的数据，就可直接代入上式进行计算，但是可提供直射的气象站较少。如果有总辐射和散射数据，则可以E－Ed或H－Hd作为水平面上的直射量。这样一来，斜面上的总辐射便可以写成
E β=(E－Ed )r b ＋Er β＋Ed β(9)
H β=(H－Hd )R b ＋Hr β＋Hd β(10)
计算实例：设位于北纬45°30′的某地，6月4日全天的总辐射日曝辐量为
29.71MJ/m2，散射曝辐量为4.73MJ/m2，地表反射比ρ=0.20，求朝南倾斜50°表面上的日曝辐量?
解：根据式(4)，计算得出
R b =0.77
直射部分：
o l a r . c o m
反射部分：
s i m o s H b β=(H－Hd ) . R b =(29.71－4.73)×0.77=19.23MJ/m2
w w 散射部分： w . 29.71×0.2×(1－cos50°)=1.06MJ/m2
(1＋cos50°)=3.89MJ/m2
图1
斜面上的总辐射：Hρ=Hb β＋Hr β＋Hd β=24.18MJ/m2
本讲座至此共进行了5讲，其实太阳辐射需要计算的项目还有很多，如光谱
量、大气浑浊度、太阳能资源等等。考虑到这些内容涉及专业知识较多，一方面枯躁乏味，另一方面偏离科普宗旨，同时应用面也较窄，所以本讲座对这些内容不再介绍。如读者对某项内容感兴趣，可通过本刊编辑部与作者联系，作者当尽力协助
解决。
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...2005-12-26
太阳能000309页码，3/3 北京时=世界时±(±120°/15°)(11)
时，就很容易对符号进行选择了。式中120°是北京时所在的经度，15°是每小时所转过的经度值。
请看PDF全文
http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.Articles/tyn/tyn200...w w w . s i m o s l a r . c o m 最后还想提醒几点在计算中应注意的事项： (1)由于日地距离订正系数存在着r20/r2与r2/r20两种形式，同时还有究竟是由日地平均距离处向具体日期的订正，还是相反，由具体某一日期向日地平均距离处订正的问题。虽然订正不外乎乘、除两种方式，但面临具体问题时，却容易搞混，从而导致错误。为了避免该情况的发生，请大家切不可死记某一公式，而应牢记如下方法：从日地平均距离处向某一具体日期订正，并规定此日期为1月1日。如果乘(或除)以该系数后，其值大于原值，则表明做对了，因为1月1日地球处于近日点附近，其值理应大于日地平均距离处的，以此可以类推其它日期的做法，结果亦应如此；反这，如果数值小于原值，则应改乘(除)为除(乘)。 (2)地方时、世界时、北京时在运用中也是容易混淆的。例如在计算中使用的太阳赤纬都是以天文年历为准的，而天文年历所给出的参数都是世界时0时的值，但时角又是以地方时为依据的，而日常的钟表所显示的时间都是北京时。这里要求大家记住如下一点：北京时早8点时，乃是世界时0点，由于地球自西向东转动，所以，凡是在北京以东的地方，其地方时均比北京时要晚，即8点多，而北京以西的地方则尚未到8点。 (3)经度订正是时间转换所必需的。在我国明确规定，东经为正，西经为负；但在美国则刚好相反。此问题所涉及的虽然也仅仅是一个符号，但弄不好也会出现大错误。为了避免出错，还是要牢记北京时8点相应于世界时0点，这样面对公式 2005-12-26