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1、太阳直接辐射计算导则 1 围 本标准给出了太阳直接辐射计算的基本原则，不同条件下的计算方法和适用围，以及对计算结果的 检验要求。 本标准适用于水平面直接辐射和法向直接辐射的计算。 2 规性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 33698 2017 太阳能资源测量直接辐射 GB/T 34325 2017 太阳能资源数据准确性评判方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 直接辐射 direct radiation 从日面及其周围一小立体角发
2、出的辐射。 GB/T 31163 2014，定义 5.11 注： 一般来说，直接辐射是由视场角约为5 的仪器测定的，而日面本身的视场角仅约为0.5 ，因此，它包括日面周 围的部分散射辐射，即环日辐射。 3.2 法向直接辐射direct normal radiation 与太线垂直的平面上接收到的直接辐射。 注： 从数值上而言，直接辐射与法向直接辐射是相同的；两者的区别在于，直接辐射是从太阳出射的角度而定义， 法向直接辐射则是从地表入射的角度而定义。 GB/T 31163 2014，定义 5.12 3.3 水平面直接辐射direct horizontal radiation 水平面上接收到的直接
3、辐射。 GB/T 31163 2014，定义 5.13 3.4 散射辐射diffuse radiation；scattering radiation 太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射。 GB/T 31163 2014，定义 5.14 3.5 水平面 总辐射global horizontal radiation 水平面从上方2 立体角（半球）围接收到的直接辐射和散射辐射之和。 注：改写 GB/T 31163 2014，定义 5.15。 3.6 地外太阳辐射extraterrestrial solar radiation 地球大气层外的太阳辐射。
4、GB/T 31163 2014，定义 5.3 3.7 辐照度 irradiance 物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 GB/T 31163 2014，定义 6.3 3.8 辐照量irradiation 曝辐量radiance exposure 在给定时间段辐照度的积分总量。 注1：单位为兆焦每平方米（MJ/m 2）或千瓦时每平方米（ kWh/m 2）。 注2：1 kWh/m 2=3.6 MJ/m2；1MJ/m2 0.28 kWh/m 2。 注3：改写 GB/T 31163 2014，定义 6.5。 3.9 法向直接辐照度direct norma
5、l irradiance 与太线垂直的平面上单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.10 法向直接辐照量direct normal irradiation 在给定时间段法向直接辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.11 水平面直接辐照度direct horizontal irradiance 水平面上单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.12 水平面直接辐照量direct horizontal irradiation 在给定时间段水平面直接
6、辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.13 水平面 散射辐照度diffuse horizontal irradiance；scattered horizontal irradiance 水平面从上方2 立体角（半球）围单位时间、单位面积上接收到的散射辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.14 水平面 散射辐照量 diffuse horizontal irradiation；scattered horizontal irradiation 在给定时间段水平面散射辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）
7、或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.15 水平面 总辐照度global horizontal irradiance 水平面从上方2 立体角（半球）围单位时间、单位面积上接收到的总辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.16 水平面 总辐照量global horizontal irradiation 在给定时间段水平面总辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.17 地外法向太阳辐照度extraterrestrial normal solar irradiance 地球大气层外与太线垂直的平面上单位时间、单位面积上接收
8、到的太阳辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.18 地外法向太阳辐照量extraterrestrial normal solar irradiation 在给定时间段地外法向太阳辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.19 地外水平面太阳辐照度extraterrestrial horizontal solar irradiance 地球大气层外水平面从上方2 立体角（半球）围单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。 注： 单位为瓦每平方米（W/m 2）。 3.20 地外水平面太阳辐照量extraterrestrial
9、horizontal solar irradiation 在给定时间段地外水平面太阳辐照度的积分总量。 注： 单位为兆焦每平方米（MJ/m2）或千瓦时每平方米（kWh/m 2）。 3.21 日照时数sunshine duration H 在一给定时间，太阳直接辐照度达到或超过120 W/m 2的各段时间总和。 注： 单位为小时（ h）。 3.22 可照时数duration of possible sunshine H0 在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。 注1：可照时数完全决定于当地的地理纬度和日期。 注2：可照时数的基本计量时间段为日，月
10、和年的可照时数以日值进行累计，单位为小时（h）。 注3：改写 GB/T 31163 2014，定义 6.13。 3.23 日照百分率sunshine percentage s 日照时数占可照时数的百分比。 GB/T 31163 2014，定义 6.14 注： 以百分号（ %）表示。 3.24 晴空指数clearness index kT 总辐射与地外水平面太阳辐射的比值。 3.25 直 散 分 离decomposed global radiation into direct horizontal radiation and diffuse radiation 采用某种方法将总辐射分解为水平面直
11、接辐射和散射辐射的过程。 3.26 太阳常数solar constant E0 大气层外日地平均距离处单位时间通过与太阳辐射束垂直的单位平面上的太阳辐射通量。 注： 太阳常数并非严格的物理常数，世界气象组织1981年发布的太阳常数为1367 W/m2 7 W/m 2，QX/T 3682016 给出的太阳常数是1366.1 W/m2。 3.27 透射比transmittance 面元透射的辐射通量与入射到面元的辐射通量之比。 GB/T 31163 2014，定义 4.10 4 符号 下列符号适用于本文件。 DHI：某时刻的瞬时水平面直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 DHI：某一段时间
12、的平均水平面直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m2）。 DHR：某一段时间的水平面直接辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2）。 DIF：某时刻的瞬时水平面散射辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 DIF ：某一段时间的平均水平面散射辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 DIFR：某一段时间的水平面散射辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2）。 DNI：某时刻的瞬时法向直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 DNI ：某一段时间的平均法向直接辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 DNR：某一段时间的法向直接辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2）。 EDNI：某时刻的地
13、外法向太阳辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2），计算方法参见附录 A。 EDNR：某一段时间的地外法向太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2），计算方法参见附录 A 。 EHI：某时刻的瞬时地外水平面太阳辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2），计算方法参见附录 A。 EHR：某一段时间的地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2），计算方法参见附录 A。 dEHR：日地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（ MJ/m 2），计算方法参见附录 A。 hEHR ：小时地外水平面太阳辐照量，单位为兆焦每平方米（ MJ/m 2），计算方法参见附录 A。 GHI：某时刻的瞬时水平面
14、总辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 GHI ：某一段时间的平均水平面总辐照度，单位为瓦每平方米（W/m 2）。 GHR：某一段时间的水平面总辐照量，单位为兆焦每平方米（MJ/m 2）。 MAE：绝对误差。 MRE：相对误差。 RMSE：均方根误差。 R：相关系数。 5 计算方法 5.1 基本原则 有法向直接辐射观测数据时，按照附录B中式（ B.1）计算某一时刻的水平面直接辐照度。在缺少直 接辐射实测数据时，根据应用需求和相关实测数据的情况，选择合适的计算方法，在满足需求的前提下， 尽可能降低计算误差。 5.2 具备太阳辐射实测数据时的计算方法 5.2.1 具备总辐射和散射辐射实测数据时
15、的计算方法 5.2.1.1 基本思路 根据总辐射、散射辐射和水平面直接辐射之间的物理关系，计算水平面直接辐射和法向直接辐射。 5.2.1.2 使用要求 只有在总辐射和散射辐射的实测数据具备分钟或小时值时，才能用于计算 DNI 和DNR；如果总 辐射和散射辐射的实测数据仅有日值、月值或年值，只能用于计算DHI和DHR，不能用于计算 DNI 和DNR。 5.2.1.3 DHI 计算方法 DIFGHIDHI . (1) DIFGHIDHI . (2) 5.2.1.4 DNI 计算方法 按照附录 B计算 DNI 或DNI，其中DHI基于式 (1)计算得到，DHI基于式 (2)计算得到。 5.2.1.5 DHR 和 DNR 计算方法 按照附录 B中式（ B.2）计算 DHR，其中DHI基于式 (1)计算得到，DHI基于式 (2)计算得到；按照 附录 B 中式（ B.3）计算 DNR，其中 DNI 或 DNI 基于 5.2.1.4计算得到。 5.2.2 具备总辐射实测数据时的计算方法 5.2.2.1 基本思路 将总辐射进行直散分离，得到散射辐射，进而计算水平面直接辐射和法向直接辐射。 5.2.2.2 使用要求 式（ 4）仅适用于计算小时散射辐射，在此基础上可计算小时水平面直接辐射和小时法向直接辐射； 对于日、月时间尺度的散射辐射，需另外建立经验关系（参见文献6 ），并
