仰角

v仰角(可与高度角互换使用)是太阳到水平线的角高度。令人困惑的是,高度和海拔也都用来描述海平面上的高度,以米为单位。在日出时,仰角为0°,当太阳直接在头顶上方时,仰角为90°(例如,在春分和秋分的赤道处)。

 

仰角在一天中随时变化。另外它还取决于某位置的纬度和一年中所处的天数。

光伏系统设计中的一个重要参数是最大仰角,即一年中某特定时间里太阳的最大高度。该最大仰角发生在正午时刻,并且取决于纬度和太阳偏角,如下图所示。

太阳正午的最大仰角(α)是纬度(φ)和偏角(δ)的函数。

从上图中,我们可以根据以下公式确定太阳正午时的仰角:

α=90+φ-δ

当上式给出的数值大于90°时,则从180°中减去该数值。这意味着正午时的太阳像典型的北半球一样位于南边。

其中:
φ 是我们该位置的纬度(北半球为正值,南半球为负值),
δ 是太阳偏角,取决于一年当中的第几天。

夏至时的北回归线,太阳直射头顶,其仰角为90°。夏季,在赤道和北回归线之间的纬度上,正午的太阳仰角大于90°,​​这意味着阳光像北半球的大部分区域一样,是从北方而不是从南方照射过来。同样,在一年中的某些时期,在赤道和南回归线之间的纬度上,阳光是从南方而不是北方照射过来。

尽管最大仰角在非常简单的光伏系统设计中也得到了应用,但更精确地光伏系统模拟则需要了解仰角在一天当中如何变化。这些公式在下一页中给出。

仰角α可以通过下列公式得出:

其中HRA是时角

天顶角

天顶角是太阳和垂线之间的角度。天顶角类似于仰角,但是它是从垂直方向而不是从水平方向测量的,因此天顶角= 90°-仰角。

Elevation

日出和日落

为了计算日出和日落的时间,将仰角定义为零,并将上面的仰角方程式重新排列为:

日落:

这些等式可以简化为:

其中TC是时间校正。