图13中的地面光谱分布曲线。1977年美国政府的光伏计划将此 分布按比例放大后作为标准15)。按比例放大的目的是使得总功 率密度为1kW/m2,即接近她球表面接收到的功率密度的最大 值 1.6直接辐射和散射辐射 到达地面的太阳光,除了直接由太阳辐射来的分量之外,还 包括由大气层散射引起的相当可观的间接辐射或散射辐射分量, 所以其成分更为复杂。甚至在晴朗无云的天气,白天里散射辐射 分量也能占水平面所接收的总辐射量的10~20% 在阴光不足的天气,水平面上的散射辐射分量所占的百分比 通常要增加根据所观察到的数据1,6,可以看出下列统计趋势。 对于特别缺少日照的天气,大部分辐射是散射辐射。一般说来, 如果一天中接收到的总辐射量低于一年相同时间的晴天所接攻到 的总辐射量的三分之一,那么,这种日予里接收到的辐射便大部 分是散射辐射。对界于前面提到的睛天和阴天之间、接收到的辐 射约为璃天的一半的天气,通常所接收到的辐射中有50%是散射 辐射。坏天气不仅使世界上一些地区只能收到少量的太阳辐射 能,而且其中相当大部分是散射辐射。 散射阳光的光谱成分通常不同于直射阳光的光谱成分。一般 地说,散射阳光中含有更丰富的波长较短的光或“蓝”波长的 光,这使太阳电池系统接收到的光的光谱成分进一步变化。当果 用通常在水平面上记录的辐射数据来计算倾斜面上的辐射时,来 自天空不同方向的散射辐射分布的不确定性给计算又引入一些误 差。尽管围绕太阳的空际是产生散射辐射的最主要原因,通常仍 偎定散射光是各向同性的(在所有方向都是均匀的)。 聚光式光伏系统只能在一定角度内接收太阳光。为了利用太 阳光的直接辐射分量,系统必须随时跟踪太阳,与此同时,散射 辐射分量浪费了。这就抵消了这种跟踪系统总是垂直于太阳射线
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从而能接收到最大功率督度之优点 1.7太阳的视运动 地球每天绕虚设的地轴旋转一周,地轴相对于地球绕太阳公 转的轨道平面有固定的取向。这个方向与轨道平面的夹角即太阳 的赤纬(2327)。由于上述关系,太阳相对于地球上某一固定点 的观察者做视运动的详细情况也许还不为人们所熟悉。 图1.4示出太阳对于一个处于北纬35的观察者的视运动。 在任意给定的-天,太阳视运动的轨道平面和观察者站立的垂直 方向所成角度,等于其所在地点的纬度值。在两分点的时候(3 月21已和9月23日),太阳从正东升起由正西落下,因此,在春 分和秋分这两天,太阳在正午的高度等于90减去纬度。夏至利 冬至(对北半球分别为6月21日和12月22日,而南半球则相 反),正午的太阳高度正好比两分点增加或减少一个地球赤纬(有 时称方位角)(23"27)。 1.8太阳的日照数据 在设计光伏系统时,最理想的情况是掌握有该系统安装地的 日照情况的详细记录。不仅需要直射和散射光的数据,而且相应 的环境温度和风速及风向的数据也是有用的。尽管世界各地有着 许多监测站对所有这些参数进行监测,但目前从经济上考虑,光 伏系统只在边远地区使用才有利,而边远地区未必能得到这些数 据 在给定地点,有效日照不仅取决于象纬度、高度、气候类別 和主要的植被这样的总地理特征,而且也强烈地取决于当地的坨 理特征。太日照分布图尽管未能考虑各地的地理特征,但对世 界上不同地方仍然有效。这些图通常是将实测得的日照数据遍布 世界各地的日照时间监测网估算的数据综合而绘制成的
冬 观察者 地平国 两分点 叉至 面向南的观襄者 5-地球的方位角=2327 图14太阳相对于一个在北纬35°定点的观 察者的视运动 图中示出在两分点、夏至和冬至的太阳路 径,还示出太阳在这儿天正午的位置。 Ⅻ圈表示正午前后3小时的太隅位置 最经常使用旳数据是水平面上总辐射的∏平均值。一般都采 用参考资料…提供的数据。这篇资料列出了界冬地数个日 监测站测出的一年中每个月的水平面上总辐射的日平均位 还列出了由日照时间记录估算的数据,这里考虑了其他几百个地 点的气候和植被数据。这些资料已编入一系列世界地图中,这些 地图均标出了一年中每个月的等日照线。图1.5中标出两分点的 月份(九月)的等日照线。对于大多数地方来说,这个月的百照 大致相当于全年的平均水平。 1.9小结 虽然地球大气层外的太阳光相对来说是恒定的,但地球表面
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