1、第36卷第7期2002年7月上海交通大学学报JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITYVol_36 No7Jul 2002文章编号：10062467(2002)07103205不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算杨金焕，毛家俊，陈中华(上海电力学院信息与计算科学系，上海200090)摘要：根据天空散射辐射各向异性的Hay模型，计算倾斜面上辐射量，推导得到了冬半年朝向赤道倾斜面最佳倾角的数学表达式时我国一些地区不同方位角的倾斜面上月平均日辐射量及最佳倾角进行了计算和分析结果表明，除了直接辐射量占总辐射量比例较大的地区以外，一般全年最佳倾角总小于当地纬度当
2、方位角增大时，倾斜面上辐射量要减少，这在高纬度地区尤其明显因此，必须选择合适的倾角，以尽量减少太阳辐射量的损失结果还发现，倾斜面方位角与全年最佳倾角的关系曲线和太阳电池的Jy特性曲线形状相似关键词：太阳能；太阳辐射，最佳倾角；方位角中图分类号：TK 5ll 文献标识码：ACaIculatiOn Of S0lar RadiatiOn On VariOusIy Oriented T_|tedSurface and Optimum TIt AngIeYANG Jt“一h“nH， MA0 Jtnjnn， CHEN zh帆ghHa(Deptof InformationComputing Science，
3、Sha“ghai Univof Electric Power，Sha“ghai 200090，China)Abstract：According to the anisotropic Hays model of the skydiffuse radiation and the calculation of solarradiati。n of tilted surface，a mathematical equation for explicit calculation of the optimum tilt a“91e on atilted surface toward the equator d
4、uri“g heati“g season was developedMonthly mean daily solar radiationon tilted surface and the optimum tilt angle for various azimuth angle of tilted surface in some r89ions ofChina were calculated and analyzed，The results show that，yearly optimum tilt a“gle is usually smaIlerthan 10cal latitude，exce
5、pt those areas where proportion of beam radiation to total radiation i8 quit。greatWhen azimuth angle increases，the radiation on tilted surface will decrease，which i8 quite obvious at highlatitudeSo，selecting correct tilt a“gle is abs01utely necessa。y in order to decrease the dam89e in s01ar radiatio
6、nThe results also show that the curves of relationship between the azimuth an91e of tilted surfaceand the optimum tilt a“gle are very similar to the characteristic curves of solar cellKey words：s。1ar ene。gy；solar radiatio“；optimum tilt a“gle；azimuth a“gle在太阳能应用中，通常总是将采光面倾斜放置，所以选择最佳的倾角是太阳能工程设计的关键之一最佳
7、倾角的概念，在不同的应用中是不一样的在独立光伏发电系统中，由于受到蓄电池荷电状态收藕日期：2001 1l 12作者筒介：杨金焕(1939一)，男，江苏武进人，教授，主要研究方向为太阳能发电应用技术等因素的限制，因此要综合考虑光伏方阵面上太阳辐射量的连续性、均匀性和极大性“o，而对于多数太阳能热利用或并网光伏发电系统等，通常总是要求在全年中得到最大的太阳辐射量本文即以倾斜面上接收到最大的太阳辐射量作为最佳倾角一般气象台站提供的只是水平面上的太阳辐射资料，需要通过比较复杂的计算来确定倾斜面上的万方数据第7期 杨金焕，等：不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算太阳辐射量本文在计算天空散射辐射量时
8、采用了Hay模型，经过推导，得到了朝向赤道倾斜面冬半年最佳倾角的数学表达式，并对我国一些地区朝向或偏离赤道倾斜面的最佳倾角进行了计算和分析1 朝向赤道倾斜面上的最佳倾角11太阳辐射的计算确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein23的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量日t由直接太阳辐射量凰。天空散射辐射量乩。和地面反射辐射量H。三部分所组成，并认为天空散射辐射量是均匀分布的然而这种各向同性的假设是很不恰当的，显然，在北半球，南面的天空散射辐射要比北面大Koronakis31指出，6月份南面的天空散射辐射量平均要占63，在南半球则正好相反为此，BugJer主张将各向同性的直接辐射量增加5
9、，cohen提出将观测的总辐射量与大气层外相应量的比值加一经验修正量，Ineichen认为散射辐射量至少等于直接辐射量的6“此外，Hay口1、K1ucher、Perezm等也分别提出了天空散射各向异性模型的计算方法Jain等。棚分析认定Hay模型较为简明实用Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空穹顶均匀分布的散射辐射量两部分组成，可表达为鼠。一矾瓮Rn+丢(，一瓮J c-+c。s印(1)式中：Hu和Ha分别为水平面上直接和散射辐射量；风为倾斜面与水平面上直接辐射量之比，H。为大气层外水平面上太阳辐射量；p为倾角这样，求倾斜面上太阳辐射量的公式可改为rHHTHbRb+
10、Hdl等!Rb+L】o丢(1一瓮)(1+c。sD+PH(1一c。s卢)(2)式中：H为水平面上总辐射量；P为地物表面反射率一般情况下，最后一项地面反射辐射量很小，只占Ht的百分之几12朝向赤道倾斜面上最佳倾角的确定要直接从式(2)求出对应于最大太阳辐射量倾角的数学表达式相当困难，分析条件可知，在9月20日至次年3月20日的“冬半年”中，太阳赤纬为负值如当地纬度为P，通常总有(Pp)o则相反其中：吨盯，、，、【nm|_吡万方数据第7期 杨金焕，等：不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算 1035D一以珥了这样，在p一0(即在水平面上，此时也有yo)，由式(11)可得到然而，应用式(9)、(1
11、0)却有明显的问题，当卢= 鸭r一一鸭2 8。08(一“。8“纠。或yo时，A和B均为无穷大，出现奇点，无法求 代人式(11)即可得风一1，再代人式(2)得出日出和日落时角而且y不论正负值，代入的结果 “。月-十“a是一样的，不必分别通过不同计算后来Bushellm 即为水平面上的太阳辐射量提出了解决的办法，计算倾斜面上日出和日落时角 在yo时，式(11)和(9)即分别退化这就是朝协青曲蜘 向赤道倾斜面上的情况r。 、 根据以上公式可以编制计算程序，算出任意倾一min f “ h 角下不同方位角倾斜面上的太阳辐射量本文对一【“”l一面J十”csl万J 些地区在全年最佳倾角时，不同方位角的平均太
12、阳f啦 日辐射量进行了计算，其结果见表2可见，朝向赤峨r 2一“1 f一。，。f一昙1+。，。i。f丢1 道(y。o)时倾斜面上平均太阳日辐射量最大，随着。l “ “川 y增大，日，逐渐减小但下降幅度与纬度有关，在纬“ 度低的地区下降幅度较慢(如广州y从。增加到A中： 80。，H，只下降14)，而在纬度高的地区下降幅度“一”“o”“P”8一c08 P 8“c08 7 较快(如哈尔滨同样情况下要下降57)所以在高62。08。L。05 P。08 p十5P 8。08 7 纬度地区更应注意尽量减小方位角fcos占sin詹sin y衰2一些地区在全年最佳倾角时，不同方位角的平均太阳日辐射量Thb2 Ye
13、arIy mean daily solr radi_“on for the different azjmu岫“optjmn tiangk抽some regjons of chjn8MJ(m2d)如由于条件限制，方位角y无法改变，则可设法改变倾角p，以尽可能得到最大的辐射量，具体可由计算程序算出不同y的全年最佳倾角图2显示了一些地区y与全年卢。，的关系结果显示，7在O。90。，与全年风。的关系曲线和太阳电池的Jy特性曲线形状相似由图2可见，在倾斜面偏离赤道时，对不同方位角，只要选择合适的倾角，可以使得平均日辐射量下降很少，这在低纬度区尤其明显在方位角为90。(即朝向正东或正西)时，最好还是水平放
14、置如果需要，还可由计算程序算出不同方位角时各月的最佳倾角及其平均日辐射量“(。图2一些地区不同方位角与全年最佳倾角的关系Fig2 Yearly optimum tilt a“gle as a function of the d讧ferent azimuth for the selected regtons of China等劬一惴星扣肛万方数据1036 上海交通大学学报 第36卷3结论(1)计算倾斜面上天空散射辐射量时应采用各向异性模型(2)在“冬半年”，可直接由数学表达式求出相应于最大辐射量的最佳倾角全年最佳倾角与当地直接辐射量占总辐射景比例有很大关系，比例大的全年最佳倾角也大，在我国绝大多
15、数地区，全年最佳倾角要小于当地纬度(3)在夏季，各月最佳倾角比较小，有时为负值，这在低纬度地区尤其明显(4)方位角在o。90。，与全年最佳倾角的关系曲线和太阳电池的，一y特性曲线形状相似，倾斜面偏离赤道时，只要选择合适的倾角，可以使得平均日辐射量下降很少(5)在高纬度地区，应尽可能减小方位角参考文献1234杨金焕固定式光伏方阵最佳倾角的分析口太阳健学报，199213(1)：86一92YANG Jinhuan Analysis of optimum tilted a“glefor fixed photovoltaic array口Act且EnergI_eI”括SlnIca，1992，13(1)：
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21、on a tilted surface wlthout a si“gular“y at zeroJsolar Ene。gy，1982，28(4)：359下期发囊论文摘要甄报一种用于小样本合格率动态估计的Bayes方法连 军， 林忠钦， 来新民， 姚福生， 陈关龙(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)摘要：针对复杂机械产品制造业广泛存在的大批量生产、小样本检洲的特点，在采用矩法由历史测量数据构造产品合格率参敷先验分布的基础上，提出一种综舍历史敷据与当前小样本信息进行合格率估计的Bayes算法，建立了动态退推模型，实现了合格率的准确估计采用统计仿真的方法对动态估计精度进行了分析，给出
22、了依据离践测量数据进行合格率评估的计算实例结果表明所提出的方法是有效而且实用的，为质量问题的度时发现和控制提供了依据万方数据不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算作者： 杨金焕， 毛家俊， 陈中华作者单位： 上海电力学院信息与计算科学系,上海,200090刊名： 上海交通大学学报英文刊名： JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)： 2002,36(7)被引用次数： 18次参考文献(13条)1.Jain P C Modeling of the diffuse radiation in environment conscious archit
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