太阳的位置

正午时的方位角和仰角是用于定位光伏组件的两个关键因素。但是,要计算一整天的太阳位置,必须一整天都要计算其仰角和方位角。这些角度是使用“太阳时间”计算的。在常规计时中,地球区域被划分为不同的时区。但是,在这些时区的某些位置上,中午并不一定与太阳在天空中最高的时刻相对应。同样,日出被定义为在时区中的某些位置上太阳升起的阶段。但是,由于一个时区所覆盖的面积广大,在时区的某个位置太阳实际出现在地平线上的时间可能与“定义的”日出时间(或正式公认的日出时间)完全不同。这种约定是必要的,否则相邻建筑的房屋在时间上其实也会相差几秒钟。另一方面,太阳时对于每个特定的经度都是唯一的。因此,要计算太阳的位置,首先要找到当地的太阳时,然后计算仰角和方位角。

地方太阳时(LST)和地方时(LT)

地方太阳时正午12点(LST)定义为当太阳在太空中最高的时刻。地方时(LT)通常与LST不同,这是因为地球轨道的离心率以及人为调整(例如时区和夏令制)的缘故。

地方标准时子午线(LSTM)

地方标准时子午线(LSTM)是用于特定时区的参考子午线,类似于用于格林威治标准时间的本初子午线。LSTM如下图所示。

LSTM

LSTM根据下列公式计算得出:

其中ΔTGMT是地方时(LT)与格林威治标准时间(GMT)的小时数差。

均时差(EoT)

均时差(EoT)(以分钟为单位)是一个经验方程式,用于校正地球轨道的偏心率和地轴倾斜。

其中

以度为单位,d为自年初以来的天数。时间校正EoT绘制在下图中。

Equation of Time

Sundial with equation of time

日晷将均时差作为图表包含其中,以提供全年正确的时间。其他时间校正要么合并到日规的设计中,要么以恒定的抵消量给出。

时间校正因子(TC)

净时间校正因子(以分钟为单位)考虑到了因为时区内经度变化导致的地方太阳时(LST)变化,并包含了上述EoT因素。

4分钟的因素是由于地球每4分钟自转1°的实际情况。

地方太阳时(LST)

可以通过对地方时(LT)使用前面描述的两项校正来找到地方太阳时(LST)。

时角(HRA)

时角用于将地方太阳时(LST)转换为太阳在天空中移动的度数。根据定义,时角在太阳正午为0°。由于地球每小时旋转15°,因此距太阳正午每过1小时对应于太阳在天空中的角运动为15°。早上时角为负值,下午为正值。

偏角

偏角公式如之前给出:

declination

其中d是年初以来的天数。

仰角和方位角

仰角α,如下列页面所给出: https://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/elevation-angle

其中φ是纬度。

太阳在全天中的位置

下页提供的计算器用于查找全年中任何位置的太阳仰角和方位角。