EBSILON®Professional Online Documentation
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管道连接 |
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1 |
用于 DNI 规格的逻辑进口（H） |
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应用的 DNI（M）、入射角（P）、太阳高度（H）和方位角（NCV）的逻辑出口 |
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该组件提供了计算太阳位置和单轴跟踪表面入射角的方法。如果用户想从地理数据和时间来计算这些值，或者通过规格值直接规定角度，它具有充分的灵活性。所有参考太阳组件指数 ISUN 的组件都可以，但不必须，访问这些数据。因此，有可能在一个单一组件中改变与一些组件相关的辐照度数据。另一方面，每个组件都具有可以用单独的值来覆盖这些值的功能。环境数据可以与太阳辐照一起提供给各个组件。
尽管入射角的计算取决于每个单轴跟踪组件的方向，因此它应该是该组件计算程序的一部分，但用户可以在太阳组件中对所有线聚焦组件进行一次性计算。
该组件有两个可选的逻辑连接：
这些变量在逻辑出口上的输出可以在逻辑结构中应用。这样就可以在迭代过程中使用这些数量，例如在控制器和阈值开关中。
请注意：在第 11 版中，DNI 是作为质量流量输出的，而太阳高度是作为焓值输出的，也就是说，对进口和出口管道的 DNI 有不同的处理。这一点已经在新的 DNI 测量点类型 FTYP = 56 的背景下进行了纠正。为了防止逻辑结构和控制的变化，实施了一个兼容性标志 FCOMP。在创建新模型时，其值为 0，但在加载用 11 版（或更早）创建的模型时，其值为 11。对于 FCOMP = 11，DNI 被输出为质量流量，太阳高度被输出为焓值，和以前一样。然而，此时不能使用 FTYP = 56 的测量点。
当通过逻辑管道指定 DNI 时，在设计情况下该管道值被转移到规格值 DNI 上。
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FTFRAME |
时间参考系统 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 时间以太阳时给出（太阳正午12点） =1: 时间以当地时钟时间给出（不考虑夏令时） |
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FTZONE |
基于 UTC 定义的时区，其中给出了当地时间（格林威治以东的小时）。定义为时区子午线的经度。 如父工况（子工况为可选项） 表达式 （见选择框规格-值） = 12... = 0... ... =-12... |
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FSANGLE |
计算太阳位置（高度和方位角）的方法 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 不计算，使用参数 SHEIGHT 和 SAZIM =1: 根据 DIN 5034 标准进行计算 =2: 根据 Duffie/Beckmann 的文献计算（1981） =3: 根据 NREL SOLPOS 的计算（没有大气修正） =4: 根据 Stine 的文献进行计算（1985） =5: 根据 Iqbal 的文献计算（1983） =6: 根据 NREL SOLPOS 的计算（有大气修正） |
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FIANGLE |
纵向和横向入射角的计算方法（来自太阳位置和集热器排列） 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 根据太阳角计算 =1: 由规格参数 PHIINC 和 PHITRAN 给定 |
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LATI |
现场的纬度（北半球为正，-90°...90°） |
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LONG |
现场的经度（格林威治以东为正 / -180° 至 180°） |
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DATETIME |
在 FTFRAME 给出的时间范围内的日期和时间 |
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SHEIGHT |
太阳高度（水平面与太阳中心的角度） |
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SAZIM |
太阳方位角（正北 0°，东部方向为正） |
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CAZIM |
集热器方位角：集热器正轴的方向（在水平面上的投影，0° 为正北，正东方向）。（正或负）对轨道角的定义很重要。 |
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CSLOP |
集热器斜度，集热器轴和水平面之间的角度 |
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PHIINC |
方向入射角（太阳光束与单轴跟踪表面的法线之间的角度） |
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PHITRAN |
单轴跟踪面的跟踪角度。0°的角度意味着表面法线是垂直向上的。如果法线以顺时针方向旋转时，角度为正值，即为正集热器轴。轴线方向的切换意味着跟踪角的符号发生变化。 |
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FDNI |
直接辐照度的定义 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 由规格值 DNI 定义 =1: 来自逻辑管道"1"，管道属性"焓值 1kJ/kg=1 W/m**2" =2: 由晴空模型 23 公里视角计算（Hottel 1976） =3: 用晴朗指数 kT 计算的
请注意，逻辑管道"1"必须在标签"流体"中激活之后才能使用。 |
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DNI |
直接正常辐照度。该值提供给所有用到太阳参数 ISUN 的组件。 |
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ALTITUDE |
海平面以上的高度。 |
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KT |
晴朗度指数 kT，总的天空直接太阳辐射与水平面上的太空辐射之比。 |
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TAMB |
环境温度。该值提供给所有用到太阳参数 ISUN 的组件。 |
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VWIND |
风速。该值提供给所有用到太阳参数 ISUN 的组件。 |
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AWIND |
风速。该值提供给所有用到太阳参数 ISUN 的组件。 |
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ISUN |
该太阳组件的指数。 |
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FCOMP |
逻辑端口的兼容模式 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: DNI 在端口 1 和 2 上为 H，高度在端口 2 上为 M =11: 第 11 版：DNI 在端口 1 上为 H，在端口 2 上为 M，高度在端口 2 上为 H |
一般来说，所有的输入需要可见。通常会提供默认值。
更多关于输入域的颜色和描述的信息，请参见编辑组件\规格值。
关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息，请参见通用\接受标称值。
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RSHEIGHT |
太阳高度（与 SHEIGHT 定义相同） |
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RSAZIM |
太阳方位角（与 SAZIM 的定义相同） |
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RPHIINC |
入射角（与 PHIINC 的定义相同） |
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RPHITRAN |
轨迹/横向角度（与 PHITRAN 的定义相同） |
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RDNI |
用于计算的直接法线辐照度 |
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GCNB |
计算的法线光束辐照度 |
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GCB |
计算的光束辐照度（水平面） |
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GCD |
计算的漫射辐照度（水平面） |
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GC |
计算的总辐照度（水平面） |
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RKT |
使用的晴朗度指数 kT |
太阳组件的第一项任务是根据地理位置和时间来确定太阳的位置。EBSILON
Professional 使用了文献中的算法。关于计算程序的细节，用户可以参考文献资料。太阳位置的精确计算需要高度精确的行星位置算法。对于太阳应用模拟，这些算法并没有被使用。取而代之的是采用太阳和地球之间大致位置的简化算法。
为了说明基本的计算程序，我们给出了 DIN 5034 算法作为一个例子。所有其它算法在时间方程、偏角和太阳角的公式上有所不同。
根据 DATETIME 中的日期值，计算出当年的日 DOY。这个值被标准化为一个日角（度） JS，即
JS = 360*DOY/366 闰年
JS = 360*DOY/365 正常年份
这个角度 JS 对计算时间方程和偏角很重要。
由于太阳运动不是理想状态，太阳日的长度在一年中总是发生变化。时间方程（单位为分钟）的计算方法是
EoT = 0.0066 + 7.3525*cos((Js+85.9)) + 9.9359*cos((2*Js+108.9)) + 0.3387*cos((3*Js+105.2))
太阳偏角在一年中的变化在 -23.3° 和 +23.3° 之间。准确的曲线大致为
decl = 0.3948-23.2559*cos((Js+ 9.1)) - 0.3915*cos((2*Js+ 5.4)) - 0.1764*cos((3*Js+26.0))
为了计算太阳角，必须知道太阳时间参考系统中的时间。在这个参考系统中，12:00 被固定为太阳在地平线上的最高角度（太阳正午）的时刻。如果选择 FTFRAME = 0（太阳时间），太阳时 WOZ（来自德语"Wahre Ortszeit"）就等于 DATETIME 参数中的时间。如果时间是以当地时钟时间 OZ（来自德语"Ortszeit"）给出的，那么太阳时间必须从这个值中计算出来。本地时钟时间是一个时区的官方时间框架。在第一步中，当地时间被转换为平均当地时间（"Mittlere Ortszeit"），方法是
MOZ = OZ - (FTZONE*15° - LONG) / 15° .
如果选择的地理位置（LONG）与时区子午线（FTZONE * 15）完全相同，那么MOZ = OZ。然后通过时间方程的修正得到太阳时间 WOZ
WOZ = MOZ + EoT / 60 分钟。
对于太阳角的计算，使用小时角 omega
omega = ( 12.00 - WOZ ) * 15°.
那么太阳高度的正弦值是
sin(RSHEIGHT) = min(-1, max(1, cos(omega)*cos(LATI)*cos(decl)+sin(LATI)*sin(decl) )).
太阳方位角的余弦就是
cos(rsazim) = min(-1, max(1, ( sin(RSHEIGHT)*sin(LATI)-sin(decl) ) / ( cos(RSHEIGHT)*cos(LATI) ) )
如果 WOZ > 12.0 或者 WOZ < 0 那么
RSAZIM = 180 ° + rsazim
否则
RSAZIM = 180 ° - rsazim .
请注意，所有三角函数的参数都是以度数而不是弧度来书写的。
下面的列表说明了计算与单轴跟踪系统有关的入射角和跟踪角的用户选项。
在选择计算入射角的情况下，使用 Stine（1985） 书中的以下公式。入射角给定为
cos(RSPHIINC) = (1 - ( cos(RSHEIGHT-CSLOP) - cos(CSLOP) * cos(RSHEIGHT) * ( 1-cos(RSAZIM-CAZIM) ) )**2 )**0.5
轨迹角（槽式菲涅尔的横向角度）给定为
tan(RSPHITRAN) = ( cos(RSHEIGHT)*sin(RSAZIM-CAZIM) ) /
( sin(RSHEIGHT-CSLOP) + sin(CSLOP) * cos(RSHEIGHT) * ( 1 - cos(RSAZIM-CAZIM) ) ) .
如果相应的标志被激活，这些公式也会被组件 113 和 116 使用。
如果 DNI 是已知的，可以用参数 DNI 指定，也可以通过连接到端口 1 的逻辑线传输。有两种方法可以估计太阳辐照量，作为指定地点和时间的函数：
顾名思义，晴空模型不考虑云层的影响，因此它估计23公里能见度的大气对散射和吸收辐射的影响。这个模型的唯一参数是海平面以上的高度，对通过大气层的路径长度有影响。
晴朗度指数描述了在一个水平面上总的天空直接太阳辐射与地面外辐射的比率。晴朗度指数 KT 也可包括云层的影响。为了找到 KT 的最大值，可以从晴朗天空模型中计算出晴朗天空产生的 KT 值。
DIN 5034
德国标准 DIN5034，第二部分，1985年2月，Beuth 出版社，柏林（German standard DIN5034, part 2, February 1985, Beuth Verlag GmbH, Berlin）
Duffie/Beckmann (1981)
Duffie, Beckman: 热过程的太阳能工程，Wiley-Interscience，纽约，1991。（Duffie, Beckman: Solar Engineering of Thermal Processes, Wiley-Interscience, New York, 1991.）DIN 5034的部分内容也被使用。
NREL SOLPOS
国家可再生能源实验室太阳位置算法，1998年3月版。（National Renewable Energy Laboratory Solar Position Algorithm in the version of March 1998. ）该算法的折射校正选项在 EBSILONProfessional 中没有激活。
Stine (1985)
Stine, Harrington:：太阳能基础知识和设计与计算机应用，Wiley-Interscience，纽约，1985。（Stine, Harrington: Solar Energy Fundamentals and Design with Computer Applications. Wiley-Interscience, New York, 1985）
Iqbal (1983)
Iqbal：太阳辐照介绍。学术出版社，纽约，1983。（Iqbal: An introduction to solar irradiation. Academic Press, New York, 1983）
Hottel (1976)
Hottel, H.C.: 一个简单的模型用于估计直接太阳辐射通过透明大气的透射率，《太阳能》，18, 129 （1976）。（Hottel, H.C.: A Simple Model for Estimating the Transmittance of Direct Solar Radiation Through Clear Atmospheres, Solar Energy, 18, 129 (1976)）
Liu and Jordan (1960)
Liu, B. Y. H. and Jordan, R. C.: 直接、漫射和总太阳辐射的相互关系和特征分布，《太阳能》，4（3），1（1960）。（Liu, B. Y. H. and Jordan, R. C.: The Interrelationship and Characteristic Distribution of Direct, Diffuse and Total Solar Radiation, Solar Energy, 4 (3), 1 (1960).）
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