垂直面太阳散射辐射计算方法研究

建筑设计必须考虑太阳辐射在建筑立面上的热作用,但气象台站仅观测水平面辐射数据,垂直面上的太阳辐射资料稀缺。为提出一种依据水平面辐射观测数据来计算垂直面散射辐射的方法,该文研究并建立辐射观测站,并进行长期辐射观测,积累了一定量的辐射数据。通过对垂直面上散射辐射主要影响因素的分析,提出基于晴空指数Kt和直射辐射与垂直面法线方向夹角φ的垂直面散射辐射计算方法。利用观测数据确定公式中的计算系数,并将该文研究提出的计算方法与国内外的5种太阳散射辐射计算模型进行比较分析。结果表明:1)该文提出的计算方法所需计算参数仅依据国内常规辐射观测数据即可。2)该方法能够实现对不同朝向垂直面散射辐射的计算。3)与国内外常用计算模型相比,该方法在不同天空晴朗度、不同朝向上整体精度更高。研究认为该文方法与国内气象部门的辐射观测数据相匹配,所需计算参数少、精度高、简单易用,可为建筑能耗计算和热环境分析提供新的垂直面散射辐射计算方法。     

中国近海太阳能资源特征分析及储量评估

利用ERA5再分析资料研究中国近海太阳能年际、季节、月尺度和不同海区的时空分布特征,评估太阳能资源丰富程度,并对太阳能资源总量进行估算。结果表明：多年平均海上太阳总辐射范围为4886～7611 MJ/m²,年均辐射为6429 MJ/m²;太阳辐射随春、夏、秋、冬季节的变化而逐渐减小,分别为1894、1827、1462、1287 MJ/m²,春季最大、冬季最小,春夏季基本持平;月均总辐射在春季5月份最大,为650 MJ/m²,在冬季12月份最小,为377 MJ/m²。从空间上来看,渤海、黄海、东海太阳总辐射相近,年均辐射分别为5625、5581、5622 MJ/m²,南海中西部和中东部年均辐射量最大,并呈现出向南北两端递减的趋势,年均辐射为6843 MJ/m²,较渤、黄、东3个海区辐射平均值高出22%。经估算,中国近海太阳能资源年总量约为14×10⁹GWh,水深H<10、30、50 m的海域太阳能资源年总量分...     

西北首家风能太阳能资源评估中心成立

为了更好地促进甘肃省风能和太阳能的利用与开发,日前,甘肃省气象局风能太阳能资源评估中心正式挂牌成立。这是西北首家风能太阳能资源评估中心。     

槽式太阳能集热管热性能评估方法

真空集热管是槽式太阳能聚光集热系统的核心部件之一.集热管工作过程中通过辐射换热、对流换热和热传导的方式将热量传递给环境,这部分传递到环境中的热量称为集热管的热损失.真空集热管的热损失是聚光集热系统热损失或总能量损失的主要组成,在很大程度上决定着聚光集热器的光-热转换效率,因此对集热管热性能的正确评估对聚光集热系统的研究至关重要.本文对槽式太阳能集热管热性能的计算、评估分析方法等进行了分析.     

廊坊市太阳能资源特征分析与评估

利用乐亭国家基本气象站1993～2012年逐月太阳总辐射、月日照百分率数据,以及1973～2022年廊坊市9个国家基本气象站的月日照百分率资料,应用Angstrom-Prescott公式估算太阳总辐射,采用最小二乘法、趋势分析、克里金插值等方法对廊坊市太阳能资源进行综合评估分析。结果表明,近50a廊坊市太阳总辐射在5039.4～5411.9MJ/m2之间,且呈现下降趋势,空间分布南高北低;各站平均年日照时数和太阳总辐射变化趋势基本一致,均呈下降趋势;日照时数和太阳总辐射年代际变化呈单谷型,进入21世纪后呈现增长趋势;除永清县外太阳能资源均为“很丰富”等级,能满足开发利用的需求;廊坊市太阳能资源稳定度均为一般等级,近50a中各站有3～10a的稳定等级;近50a日照时数>6h的天数在198～283d,平均239d。廊坊市太阳能资源总体较好,可以进行合理开发利用。     

ERA5资料应用于中国地区太阳能资源评估研究

利用中国40个地面台站观测资料对ERA5再分析资料太阳能资源要素进行误差评估,结果表明：ERA5资料与台站资料的地表月水平面总辐射回归方程可决系数为0.999。ERA5资料与各台站资料均方根误差最大值为8.7 MJ/m²,平均值为4.9 MJ/m²;相对均方根误差最大值为2.4%,平均值为1.0%。ERA5资料与各台站资料年际变化误差最大值为19 MJ/m²,平均值为3 MJ/m²;百分比年际变化误差最大值为0.5%,平均值为0.1%。ERA5资料与台站资料稳定度误差最大值为0.013,平均值为0.003;百分比误差最大值为2.9%,平均值为0.8%。ERA5资料与台站资料具有较好的一致性,应用于中国太阳能资源评估是可行的。     

新型遮阳系统对太阳散射辐射的遮阳效果研究

通过搭建室外太阳散射辐射得热量的测量装置,对透过遮阳系统进入室内的太阳散射辐射得热量进行了试验研究,并通过建立理论模型对测试结果进行了验证分析,结果表明:该实验装置对透过遮阳系统的太阳散射辐射得热量的测试是可行的,同时通过试验得到了该遮阳系统对太阳散射辐射的遮阳效果。     

3种再分析资料在太阳能资源评估中的适用性

基于1979—2019年中国53站逐月水平面总辐射（GHI）观测资料,采用REOF方法将中国GHI划分为北方地区、西南地区、长江中下游地区和东南地区4个区域,从太阳能资源的角度,对比NCEP/DOE、JRA55和ERA5大气再分析GHI资料与地面观测资料差异。结果表明：3种大气再分析GHI资料整体较地面观测偏大,均方根偏差和相对偏差最大的区域均位于30°N附近,年际变化一致性均为东南部优于西北部;ERA5数据在均方根偏差、相对偏差、年际变化规律以及空间分辨率等方面均优于NCEP/DOE和JRA55;1979—2019年期间,3种大气再分析资料与地面观测数据的差异呈减小趋势,其中JRA55和ERA5资料在各区域与观测之间的偏差减小趋势显著;太阳能资源稳定度方面,3种大气再分析资料在北方地区与观测接近,南方地区JRA55以偏高为主,NCEP/DOE和ERA5以偏低为主。     

透过玻璃窗的太阳散射辐射得热量测试与模拟研究

通过搭建室外太阳散射辐射得热量的测量装置,对室内太阳散射辐射得热量进行了试验研究,并通过建立理论模型对测试结果进行了验证分析。结果表明:室内太阳散射辐射得热量和室外太阳散射辐射强度随时间规律变化,两者变化趋势一致。多组实验数据验证得出该实验装置对太阳散射辐射得热量的测试是可行的。     

估算不同地区月平均太阳散射辐射量数据的研究

采用多项式模型与区间模型 ,对我国不同纬度城市 1 990 - 2 0 0 0年期间的月平均太阳散射辐射量 (Id) ,月平均太阳总辐射量 (I) ,以及晴朗指数 (Kt)之间的关系进行了回归分析。研究结果表明 ,在太阳能与建筑结合工程设计中 ,利用Id I与Kt 的函数关系 ,可以对我国不同地区月平均太阳散射辐射量数据进行初步的估算 ;我国 30°- 40°纬度范围内城市的Kt在 0 .3～ 0 .8之间 ,对于较高或较低纬度范围内部分城市的Kt 可以达到 0 .8- 1 .0 ;Id I-Kt 系曲线可以在一定程度上反映城市的空气质量情况的优劣 ,通常在其它因素相同的条件下 ,城市空气质量越好 ,同归曲线越趋近于线性     

基于SVM方法的太阳总辐射值的估算

采用支持向量机（SVM）方法对太阳总辐射值进行了估算,并与传统的线性方法进行了对比分析。对于日太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差为2.27（MJ·m-2）/d,平均百分比误差为22%;而对于月太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差约为21（MJ·m-2）/month,平均百分比误差低于5%。SVM方法提供了一种高精度估算太阳总辐射的新途径。     

常用太阳跟踪系统接收辐射量的计算

为了解决太阳跟踪系统接收辐射量的理论计算值与实测值偏差较大的问题,本文从任意斜面上太阳光入射角、天顶角和方位角的计算方法出发,阐述了双轴和斜单轴太阳跟踪系统的入射角和方位角的计算方法。并结合太阳散射辐射各向同性的假设,论述了常用太阳跟踪系统所接受辐射量的计算方法,实现了将水平面观测值转化为跟踪系统的有效接收量。将这种基于实测基础上的理论计算结果和完全实测数据进行对比,结果表明该方法能有效的应用于太阳跟踪系统接收辐射量的预测中。     

封闭漫射灰腔内辐射在加热炉中的应用

应用封闭漫射灰腔内辐射理论，直接建立起连续推钢加热炉燃耗，生产率、加热质量关系的数字模型。结果表明，模型能够真实反映加热炉的温度制度与供热制度，并且对燃耗及主变化预报灵敏     

太阳位置算法的计算误差对辐射预测的影响

以往太阳辐射预测计算的研究多采用柯伯方程等误差较大的公式,往往忽略了太阳方位参数计算误差对辐射预测计算模型的影响。忽略其他因素影响,仅计算不同太阳方位参数误差所对应的太阳辐照度,计算结果与天文年历标准值的计算结果进行对比,发现太阳方位参数的误差不仅对太阳辐照度计算造成7%以上的误差（时角大于70°时）,而且在日出和日落之间临界点时也会产生极大的数值计算误差。针对以上问题,本文提出了引入儒略日为时间变量和采用大数据量最小二乘法拟合改进的数值模拟法,在保持计算公式简易的同时,显著降低了临界点的计算误差,而且辐射计算结果的相对误差小于0.2%。     

江苏省太阳总辐射月经验系数计算方法的对比研究

基于江苏省淮安、吕泗、南京及周边省份莒县、郑州、固始、合肥、宝山、杭州、屯溪共计10个辐射代表站建站以来历年逐月太阳总辐射和日照百分率数据,拟合各辐射代表站月经验系数a、b值作为样本,采用反距离权重插值法及REOF分区法两种气候学方法计算江苏省各无辐射观测气象站的月经验系数a、b,并分析不同气候学方法计算的月经验系数估算太阳总辐射量与实测值的差异。结果表明,采用气候学计算方法估算太阳总辐射量实际可行;以两种不同气候学方法计算的月经验系数估算太阳总辐射量效果均较好,但采用REOF分区法所得的经验系数更适用于江苏省太阳总辐射量的气候学估算。     

上海太阳能技术发展现状及其应用前景

简要介绍了上海的太阳能资源条件,分析了太阳能转换利用的主要技术途径,对上海太阳能技术发展现状和应用前景做了总结。     

太阳能光伏发电预报效果评价

基于2010年12月1日～2011年3月16日华中科技大学新能源研究中心光伏电站(114.E,30°N)的发电数据和同期的气象数据,建立了光伏发电量与气象因子间的相关关系,利用线性回归法、原理法、神经网络法预报光伏电站的发电量.检验结果表明,三种方法对逐时太阳能预报与实况的相关系数均通过信度为0.001的显著性检验,对发电量的预报均具有使用价值,其中线性回归法预报效果最优.     

基于光伏组件的太阳能资源观测

鉴于太阳能资源的测量和评价是太阳能开发利用的重要基础,按照光伏电池两种主要安装方式(倾斜固定和太阳跟踪),利用单晶、多晶和非晶三种典型的光伏组件设计进行了太阳能光伏资源观测试验,获得了各季节典型晴天条件下各类型光伏组件辐照度的日变化特征和倾斜面光伏组件一年中月均每日可发电量的极大值、极小值及其月份。通过对比各类型光伏组件在太阳跟踪器上和纬度倾斜面上光伏辐照度变化,得出跟踪光伏组件日均光伏曝辐量与倾斜光伏组件日均光伏曝辐量的相比较优势。根据光伏组件的观测结果推算出各类型光伏组件的光伏反演辐照度,与气象辐射观测用总辐射表的总辐射辐照度趋势非常一致,在太阳能光伏主要利用时段相对误差基本在10%以内。     

太阳辐射条件下冰温度膨胀力对某水库放水塔工作桥柱裂缝的影响

寒冷地区冬季水工建筑物受冰温度膨胀力破坏严重,为研究不同方位角处太阳辐射量对混凝土柱裂缝开展的影响规律,结合某水库放水塔工作桥裂缝实测结果,采用冰热力耦合理论及扩展有限元方法模拟了混凝土柱12h冰盖升温膨胀对工作桥混凝土柱的挤压破坏过程。结果表明,模拟裂缝开展深度与现场实测结果基本吻合;阳面(方位角为30°)冰盖瞬时吸收的太阳辐射量最大值为阴面(160°)的1.3倍;由于太阳辐射,冰盖上表面逐小时温度变化值增大为未加入前的1.8倍;温度变化较大与阴面冰盖吸收的太阳辐射较少有关,阴面冰盖升温膨胀挤压混凝土柱产生的裂缝深度值为阳面的3倍。研究成果可为寒冷地区抗冰冻设计提供借鉴。