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NREL的太阳位置算法(SPA): 适用于太阳辐射应用的MATLAB工具包

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简介：
NREL的太阳位置算法（SPA）是一款精确计算太阳位置的MATLAB工具包，专为太阳能研究和工程设计而开发，支持各种太阳辐射相关应用。 已有许多文章探讨了用于太阳辐射应用的太阳位置算法，并且这些文章中的最佳不确定度大多在计算太阳天顶角和方位角时大于±0.01（度）。对于某些人来说，该算法的有效期从15年到一百年不等。这里介绍了一个程序，它采用逐步方法来实现一种算法，在-2000年至6000年间能以±0.0003(度)的不确定性计算太阳天顶角和方位角。这一算法由Jean Meeus描述。 该程序按照分步格式编写，简化了原书中复杂的步骤，并且特别关注于太阳而非一般的行星和恒星。此外，它还进行了一些调整以适应太阳能应用需求，例如将测量方位角的方向从南向东改为北向东，以及将观测者地理经度的测量方向由格林威治子午线东侧为正转变为西侧为负。 该程序还包括了计算倾斜至任意水平和垂直角度表面时太阳入射角的方法，依据Iqbal的相关论述。

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  • NREL的太阳位置算法(SPA): 适用于太阳辐射应用的MATLAB工具包
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    NREL的太阳位置算法（SPA）是一款精确计算太阳位置的MATLAB工具包，专为太阳能研究和工程设计而开发，支持各种太阳辐射相关应用。 已有许多文章探讨了用于太阳辐射应用的太阳位置算法，并且这些文章中的最佳不确定度大多在计算太阳天顶角和方位角时大于±0.01（度）。对于某些人来说，该算法的有效期从15年到一百年不等。这里介绍了一个程序，它采用逐步方法来实现一种算法，在-2000年至6000年间能以±0.0003(度)的不确定性计算太阳天顶角和方位角。这一算法由Jean Meeus描述。 该程序按照分步格式编写，简化了原书中复杂的步骤，并且特别关注于太阳而非一般的行星和恒星。此外，它还进行了一些调整以适应太阳能应用需求，例如将测量方位角的方向从南向东改为北向东，以及将观测者地理经度的测量方向由格林威治子午线东侧为正转变为西侧为负。 该程序还包括了计算倾斜至任意水平和垂直角度表面时太阳入射角的方法，依据Iqbal的相关论述。
     
  • 基于SPA算法的太阳位置计算Qt应用程序
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    本简介介绍了一款基于SPA算法开发的太阳位置计算软件，采用Qt框架构建，旨在为用户提供精确、高效的太阳位置数据计算服务。 使用SPA算法打包了Qt的可执行程序，下载后打开SPA.exe可以直接运行。用户可以输入年月日时分秒以及经纬度来计算天平坐标系下的太阳位置，并且还可以设置温度、压力及海拔等参数，确保太阳位置精度达到0.0003°。
     
  • 斜面太阳辐射量的计算方法
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    《斜面太阳辐射量的计算方法》一文探讨了在不同倾斜角度和平面对接收到的太阳辐射进行量化分析的方法，旨在为太阳能利用和建筑设计提供科学依据。 在太阳能利用领域，准确计算不同倾斜面上的太阳辐射量是一项至关重要的任务，因为这直接影响到太阳能系统的效能评估和设计。本段落将深入探讨Klein.S.A和Theilacker.J.C提出的月平均太阳辐射量计算方法，并阐述如何应用此方法来计算倾斜面上的太阳辐射量。 太阳辐射量通常以单位面积接收到的太阳能能量衡量，单位是瓦特每平方米（W/m²）。在实际应用中，我们需要考虑地球与太阳的位置关系、地理位置、季节变化以及地形等因素对太阳辐射的影响。Klein和Theilacker的方法提供了一种综合这些因素的计算框架。 该方法基于气象数据，如太阳高度角、方位角和日照时数等信息来确定月平均太阳辐射量。其中，太阳高度角是指太阳中心线与地平线之间的角度，而方位角表示太阳相对于正南方向（北半球）或正北方向（南半球）的偏移。这两个参数的变化取决于日期、地理位置以及当地时区。 计算过程中需要考虑大气散射和吸收的影响。大气散射主要由空气分子、水汽及气溶胶等引起，导致进入地球的大气层中的太阳光发生偏离；而大气吸收则主要是由于臭氧、二氧化碳及其他温室气体吸收特定波长的辐射所造成。这些因素会降低到达地面的实际太阳能。 在Klein和Theilacker的方法中，倾斜面上的太阳辐射量是通过将总辐射量（垂直于太阳光线）与扩散辐射量（来自天空各个方向）加权得到。其中，倾斜面上的总辐射量依赖于面板角度及太阳高度角之间的关系；而扩散辐射则受面板朝向以及周围环境反射的影响。 选择合适的倾斜角度对于最大化接收太阳能至关重要。通常情况下，理想的倾斜角为当地纬度值，在四季变化明显的地区可能需要根据季节进行调整。同时，面板的朝向也会影响其接收到的太阳光量——南向（北半球）或北向（南半球）可以获取最多阳光。 实际计算中还需考虑大气质量因子以反映大气对太阳能衰减程度的影响，并且要考虑到阴影、尘埃及其他表面污染等因素可能带来的影响，因此在具体数值上需要进行相应修正。 通过该方法的应用和研究实践，我们能够更精确地预测不同倾斜面上的月平均太阳辐射量。这不仅有助于优化太阳能电池板布局设计提高能源转换效率，也为科学决策提供支持。进一步完善此计算模型将有利于提升太阳能资源利用效能。
     
  • 太阳位置的计算
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    《太阳位置的计算》一书聚焦于太阳在天空中位置的变化规律及其数学模型，涵盖天文定位、农业气象及建筑设计等领域应用，为读者提供实用计算方法与技术指导。 太阳位置计算在建筑、农业及航海等多个领域具有重要意义。本段落将详细介绍一款用于精确获取太阳方位角与高度角的程序，并介绍其基本原理和技术细节。 地球围绕太阳公转的同时自转，这两个运动共同决定了地球上不同地点不同时刻太阳的位置。高度角定义为从地平线到天顶之间太阳中心点的角度；而方位角则是以正北方向为起点顺时针测量至太阳投影在地面的直线角度。 计算程序的核心在于使用基于地球公转轨道参数、自转速度以及倾斜度等信息的天文公式，其中儒略日（Julian Day）常用于精确计算天文学事件。时间需要转换成格林尼治平均时间（GMT），以消除时区影响。 该程序要求输入日期、时间和地理位置坐标作为初始数据，并据此得出太阳赤道坐标的升交点赤经和赤纬值，进而转化为地平坐标——方位角与高度角。 此外，此计算程序具备串行通信功能，在Visual Studio 2008环境下开发并测试。这一特性使得它能够与其他设备或系统进行信息交换，并且支持数据存储以供分析使用。这些数据可用于太阳能资源评估、日照研究等多个方面。 总结而言，这个太阳位置计算程序通过精确的数学模型和编程技术实现了对太阳方位角与高度角的有效计算，并结合串行通信及数据储存功能提供了强大的实用价值，不仅提供实时信息还支持科学研究和技术应用需求。对于开发者来说也是一个优秀的学习案例，展示了如何将天文学知识与计算机技能相结合解决实际问题。
     
  • 太阳位置的计算
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    《太阳位置的计算》一书聚焦于太阳在天空中的精确定位方法，涵盖天文与地理基础知识、坐标系转换及算法应用等内容，适用于天文爱好者和科研人员。 计算给定时刻、海拔、方位、坡度的地面及山坡上的太阳高度角和太阳方位角的方法源自美国可再生能源实验室的技术手册NREL TP-560-34302。
     
  • 每日太阳总辐射量计算
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    本项目旨在探讨和开发一种算法模型，用于准确预测与分析特定区域内每日太阳总辐射量，为太阳能利用提供数据支持。 由于太阳能是一种清洁的能源形式，其在全球的应用正在迅速增长。利用太阳光进行发电是使用太阳能的一种方式，但目前建设一个太阳能发电系统成本仍然较高。从我国现阶段的情况来看，在太阳能发电的成本中，大约60%到70%用于购买太阳电池组件。因此，为了更高效地利用太阳能资源，如何选择合适的太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个非常重要的问题。
     
  • 太阳高度角和太阳方位角计算工具
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    本工具提供便捷的太阳高度角与太阳方位角计算服务，适用于天文观测、建筑设计及农业研究等领域，帮助用户准确获取所需数据。 根据纬度计算太阳赤纬角；根据经纬度计算日出时间和日落时间；根据经纬度确定日出方位和日落方位；根据经纬度及北京时间推算地方时间；依据地方时间，计算时角；结合经纬度与北京时间，求解太阳高度角、太阳方位角。此外，通过隧道的高度、宽度和深度数据，可以分析阳光照射至特定深度的时间段。
     
  • Solar Irradiance Calculations IDL: 程序集，用于计算特定地点的太阳辐射量及太阳轨迹...
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    Solar Irradiance Calculations IDL 是一个程序集合，利用IDL语言编写，专门用于精确计算指定位置的日射量和太阳运行路径。 太阳辐照度计算程序处理太阳几何的说明：一组程序用于在给定位置下计算地外太阳辐照度、太阳路径以及直接和漫射辐射。这些程序专为教授太阳几何而开发。 - `rad_extraterrestrial_irradiance.pro` 程序对于给定地理位置，计算单位面积水平表面上（地球上）的地外辐照度，即不受大气影响的值。 - `rad_model_davies_and_hay.pro` 对于给定纬度、日期/时间下，对水平陆地表面进行晴朗天空条件下的漫射和直接太阳辐射建模。遵循Davies 和 Hay（1979）提出的参数化方法。 - `rad_relative_sun_position.pro` 根据指定的朱利安时间和日期（以UTC为单位），以及给定坐标计算太阳的位置，包括太阳高度角、方位角等信息。 - `rad_solar_declination.pro` 程序根据提供的日期/时间数据（以UTC计）来确定太阳偏角。
     
  • 太阳位置计算器
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    太阳位置计算器是一款实用工具应用，用户可以输入日期和地点信息，获取太阳的日出、日落时间及太阳高度角等详细参数，方便天文观测与农业种植等活动。 太阳方位计算器是一款适用于Windows系统的实用计算软件。用户只需输入地理位置（经纬度）和北京时间即可快速获得太阳的位置参数（赤纬和时角）、太阳的真高度以及所在位置的太阳方位信息，广泛应用于船舶磁罗经校正、定位及太阳能领域等实际场景中。该软件为绿色版，无需安装，并且在使用过程中不需要联网或查阅表格，操作简便。 免费版本虽然限制了定时方位与连续两小时方位计算的功能，但依然提供了用户名（Jh3115）和密码（123），方便用户登录体验其全部功能。
     
  • 太阳位置计算器
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    《太阳位置计算器》是一款实用工具软件，能够精准计算和预测太阳在一天中任意时刻的位置信息，包括方位角、高度角等数据。适用于天文观测、摄影等领域。 NOAA太阳方位计算器的MFC版本可以根据年月日时分秒和经纬度计算太阳的位置、日出和日落时间。