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    解释夏季斜面累计辐射为何小于总辐射

    2017-05-23 10:57:17

    解释夏季斜面累计辐射为何小于总辐射

    解释这个问题我们可以从宏观上和数据上来分析看。首先是宏观面来分析,如下图所示以北半球的某地为例,123分别为冬季,春秋季,夏季的粗略的太阳日运动轨迹图。图中蓝色三角形代表光伏板,可以从图中明显看到在夏季时,太阳日出和日落是位于光伏板后方。春秋季时,日出和日落是位于正东正西方向。结论是:从日照时长来看斜面辐射在夏季的日照时长小于总辐射。
    (图片来源于网络)
    下面进行数据上的分析,首先斜面的辐照度(Ht)可以通过如下的关系式得到。
    Ht=HbRb+HdRd+HRgρ
    HHbHd 分别为水平面上一天的总太阳辐射、直接辐射和散射辐射; Q为地表反射率; RbRd Rg分别为倾斜面上的直接辐射、散射辐射和地面反射辐射与水平面上的辐射量之比。由于其中地面反射和散射部分总和与总辐射的散射累计值相近,决定斜面辐照度与总辐射辐照度大小的关键因素在于HbRb一项。
    假设光伏板的倾斜角度为β,方位角为α,太阳高度角γ,太阳方位角为δ,Z为其它杂项,可近似相等。
    POA = DNI*(cos(90-γ)*cos(β)+sin(90-γ)*sin(β)*cos(δ-γ))+Z
    GHI = DNI*cos(90-γ)+Z
    Rb = (cos(90-γ)*cos(β)+sin(90-γ)*sin(β)*cos(δ-γ))/ cos(90-γ)
    (cos(90-γ)*cos(β) <  cos(90-γ) sin(90-γ)*sin(β)*cos(δ-γ) 取值在 – 1~ +1 之间。
    (cos(90-γ)*cos(β)+sin(90-γ)*sin(β)*cos(δ-γ))可能小于cos(90-γ)
    Rb 即直接辐射在斜面上与水平面之比可能小于1
    ∴综合日照时长,斜面辐射累计值是可能小于总辐射累计值的。
    下面我就日累计数据进行举例,并对Rb小于1进行方程求解。
    以大同市经纬度40°N 113.2E 为例,倾斜角度38°方位角0°。
    解得
    时间 Rb
    2017-4-25 0.982369824
    2017-5-05 0.914460247
    2017-5-23 0.823185624
    2017-6-21 0.764938098
    2017-8-20 1.001228837
    2017-9-20 1.298816752
    2017-12-22 2.405226007
    从图标中可知,即从4月底开始,日总辐射累计值开始大于斜面辐射累计值。当夏至日到来时,*为明显。这种情况一直将持续到820号左右,从此时间往后一直到第二年4月底,斜面辐射的日累计值开始大于总辐射日累计值。当冬至时,斜面累计值远大于总辐射累计值*为明显。所以,这就是为什么夏季开始时,尽量调整光伏板的角度使其尽量水平。
    以上数据均为上述条件下的解,不同的经纬度,不同的倾斜角度以及不同的方位角度,对应不同的时间和Rb值。
    当然很明显,总过上述的表格,也可以看出Rb一年的平均值是大于的1。所以斜面辐射在年尺度上的累计值是大于总辐射的,但是单从夏季来看斜面辐射的日尺度上的累计值并不一定大于总辐射。
     
    任诗奇       Tel:18601294611
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