太陽(yáng)直接輻射計(jì)算

#注2：可照時(shí)數(shù)的基本計(jì)量時(shí)間段為日，月和年的可照時(shí)數(shù)以日值進(jìn)行累計(jì)，單位為小時(shí)（h）o注3：改寫(xiě)GB/T31163—2014，定義6.13。3.23日照百分率sunshinepercentages日照時(shí)數(shù)占可照時(shí)數(shù)的百分比。[GB/T31163—2014，定義6.14]注：以百分號(hào)（%）表示。3.24晴空指數(shù)clearnessindexkT總輻射與地外水平面太陽(yáng)輻射的比值。3.25直散分離decomposedglobalradiationintodirecthorizontalradiationanddiffuseradiation采用某種方法將總輻射分解為水平面直接輻射和散射輻射的過(guò)程。3.26太陽(yáng)常數(shù)solarconstantE0大氣層外日地平均距離處單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與太陽(yáng)輻射束垂直的單位平面上的太陽(yáng)輻射通量。注：太陽(yáng)常數(shù)并非嚴(yán)格的物理常數(shù)，世界氣象組織1981年發(fā)布的太陽(yáng)常數(shù)為1367W/m2±7W/m2，QX/T368—2016給出的太陽(yáng)常數(shù)是1366.1W/m2。3.27透射比transmittance面元透射的輻射通量與入射到面元的輻射通量之比。[GB/T31163—2014，定義4.10]4符號(hào)下列符號(hào)適用于本文件。DHI：某時(shí)刻的瞬時(shí)水平面直接輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。DHI:某一段時(shí)間的平均水平面直接輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。DHR：某一段時(shí)間的水平面直接輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/imO。DIF：某時(shí)刻的瞬時(shí)水平面散射輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。DIF:某一段時(shí)間的平均水平面散射輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。DIFR:某一段時(shí)間的水平面散射輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/m2）。DNI：某時(shí)刻的瞬時(shí)法向直接輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。而：某一段時(shí)間的平均法向直接輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。DNR：某一段時(shí)間的法向直接輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/imO。EDNI：某時(shí)刻的地外法向太陽(yáng)輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）,計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。EDNR：某一段時(shí)間的地外法向太陽(yáng)輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/imO，計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。EHI：某時(shí)刻的瞬時(shí)地外水平面太陽(yáng)輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2），計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。EHR：某一段時(shí)間的地外水平面太陽(yáng)輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/imO,計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。EHR:日地外水平面太陽(yáng)輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/m2），計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。dEHR:小時(shí)地外水平面太陽(yáng)輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/m2），計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。hGHI：某時(shí)刻的瞬時(shí)水平面總輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。而：某一段時(shí)間的平均水平面總輻照度，單位為瓦每平方米（W/m2）。GHR：某一段時(shí)間的水平面總輻照量，單位為兆焦每平方米（MJ/m2）。MAE：絕對(duì)誤差。MRE：相對(duì)誤差。RMSE：均方根誤差。R：相關(guān)系數(shù)。5計(jì)算方法5.1基本原則有法向直接輻射觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，按照附錄B中式（B.1）計(jì)算某一時(shí)刻的水平面直接輻照度。在缺少直接輻射實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)應(yīng)用需求和相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況，選擇合適的計(jì)算方法，在滿(mǎn)足需求的前提下，盡可能降低計(jì)算誤差。5.2具備太陽(yáng)輻射實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)的計(jì)算方法5.2.1具備總輻射和散射輻射實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)的計(jì)算方法5.2.1.1基本思路根據(jù)總輻射、散射輻射和水平面直接輻射之間的物理關(guān)系，計(jì)算水平面直接輻射和法向直接輻射。5.2.1.2使用要求只有在總輻射和散射輻射的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具備分鐘或小時(shí)值時(shí)，才能用于計(jì)算DNI和DNR；如果總輻射和散射輻射的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)僅有日值、月值或年值，只能用于計(jì)算DHI和DHR，不能用于計(jì)算DNI和DNR。5.2.1.3DHI計(jì)算方法DHI二GHI€DIF(1)5.2.1.4DNI計(jì)算方法DHI=GHI-DIF(2)按照附錄B計(jì)算DNI或DNI，其中DHI基于式⑴計(jì)算得到，DHI基于式⑵計(jì)算得到。5.2.1.5DHR和DNR計(jì)算方法

按照附錄B中式（B.2）計(jì)算DHR,其中DHI基于式（i）計(jì)算得到，DHI基于式（2）計(jì)算得到；按照附錄B中式（B.3）計(jì)算DNR其中DNI或DNI基于5.2.1.4計(jì)算得至聽(tīng)5.2.2具備總輻射實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)的計(jì)算方法5.2.2.1基本思路將總輻射進(jìn)行直散分離，得到散射輻射，進(jìn)而計(jì)算水平面直接輻射和法向直接輻射。5.2.2.2使用要求式（4）僅適用于計(jì)算小時(shí)散射輻射，在此基礎(chǔ)上可計(jì)算小時(shí)水平面直接輻射和小時(shí)法向直接輻射對(duì)于日、月時(shí)間尺度的散射輻射，需另外建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（參見(jiàn)文獻(xiàn)［6］），并在此基礎(chǔ)上計(jì)算相應(yīng)時(shí)間尺度的水平面直接輻射。5.2.2.3DIF計(jì)算方法由總輻射計(jì)算散射輻射，以晴空指數(shù)法為例。DIF=GHI，fQ）⑶T式中：kT——晴空指數(shù)，即總輻射與地外水平面太陽(yáng)輻射的比值f散射輻射與晴空指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，對(duì)于小時(shí)平均的散射輻照度，宜采用式⑷中的方法，且計(jì)算中GHI也應(yīng)采用小時(shí)平均輻照度。a-a?k

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<a-a?k34TT0.35<k<0.75Tk>07T式中：a「《—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，在參考文獻(xiàn)⑹中的取值分別為1.°、0.249、1.557、1.84、0.177。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)周邊有氣候代表性的氣象站的實(shí)測(cè)總輻射和散射輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合確定。此外，式（4）中的分段臨界值0.35和0.75，亦屬于經(jīng)驗(yàn)取值，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際擬合方程進(jìn)行調(diào)整。5.2.2.4DHI和DNI、DHR和DNR計(jì)算方法根據(jù)5.2.1的方法，計(jì)算DHI和DNI,以及DHR和DNR,其中GHI基于實(shí)測(cè)得到，DIF基于式⑶計(jì)算得到。5.3不具備太陽(yáng)輻射實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)的計(jì)算方法氣候?qū)W統(tǒng)計(jì)方法基本思路根據(jù)氣候?qū)W原理，建立DHR和DNR與地面觀(guān)測(cè)的相關(guān)氣象要素的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，獲得水平面直接輻射和法向直接輻射。5.3.1.2使用要求

氣候?qū)W統(tǒng)計(jì)方法只適用于計(jì)算月或更長(zhǎng)時(shí)間尺度的DHR和DNR,以及相應(yīng)時(shí)段平均的DHI和DNI。公式（5）?（8），若用于計(jì)算月時(shí)間尺度的水平面直接輻照量和法向直接輻照量，則DHR、DNR、EHR和EDNR均為月輻照量；若用于計(jì)算年時(shí)間尺度的水平面直接輻照量和法向直接輻照量,則DHR、DNR、EHR和EDNR均為年輻照量。5.3.1.3DHR和DNR計(jì)算方法DHR=EHR，f€)(5)DNR=f(DHR)⑹式中：fC）――水平面直接輻射與日照百分率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，宜采用參考文獻(xiàn)［2］中的方法，如式（7）所示；f（DHR）――法向直接輻射與水平面直接輻射的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，宜采用參考文獻(xiàn)［2］中的方法，如式（8）(7)(8)(7)(8)f€DHR)=ayShREHrK,EDNRa“式中：叮咋——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可根據(jù)周邊有氣候代表性的氣象站的實(shí)測(cè)直接輻射和日照百分率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合確定。5.3.1.4DHI和DNI計(jì)算方法根據(jù)附錄B中式（B.2）和式（B.3）,分別計(jì)算相應(yīng)時(shí)段平均的DHI和DNI，其中DHR和DNR基于5.3.1.3計(jì)算得到。5.3.2物理反演方法5.3.2.1基本思路根據(jù)輻射傳輸原理，對(duì)大氣層中影響直接輻射的因子分別建立參數(shù)化方程，逐步計(jì)算到達(dá)地表的法向直接輻射，進(jìn)而計(jì)算水平面直接輻射。5.3.2.2使用要求適用于計(jì)算瞬時(shí)、分鐘或小時(shí)平均的法向直接輻照度和水平面直接輻照度，以及相應(yīng)時(shí)段的法向直接輻照量和水平面直接輻照量，對(duì)于日平均值（日總量）、月平均值（月總量）、年平均值（年總量），則只需將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)時(shí)段的平均（累加）即可。5.3.2.3DNI計(jì)算方法DNI的計(jì)算方法如式（9）所示。DNI，EDNI?€?€?€?€?€?€(9)rOZgwac式中：瑞利散射透射比；€OZ——臭氧吸收透射比；混合氣體和痕量氣體吸收透射比；水汽吸收透射比；氣溶膠散射和吸收透射比；云的散射和吸收透射比。€€€€€r、OZ、g、w、a、c的參數(shù)化方程可參考國(guó)外經(jīng)典模型，如Iqba1模型、Bird模型、SMARTS模式等。各參數(shù)化方程的輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)孛鏆庀笥^(guān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法滿(mǎn)足需求時(shí)，通常采用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。5.3.2.4DHI計(jì)算方法按照附錄B中式（B.1）計(jì)算DHI,其中DNI基于式（9）計(jì)算得到。5.3.2.5DHR和DNR計(jì)算方法按照附錄B中式（B.2）計(jì)算DHR,其中DHI基于5.3.2.4計(jì)算得到；按照式（B.3）計(jì)算DNR,其中DNI基于式（9）計(jì)算得到。6計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)原則和方法按照GB/T34325—2017給出的原則和方法，對(duì)太陽(yáng)直接輻射計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，給出誤差分析結(jié)果。參照值要求計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為參照值，參照值應(yīng)符合GB/T33698—2017的要求，且宜包含不同季節(jié)、不同天氣狀態(tài)的