3.2　太阳辐射的测量

太阳辐射的测量可以以不同的方式表示。通常这些测量被表示为一天或一年中瞬间的辐射量，或表示为1kW辐射降落在1m2的区域的时间范围。

重要的是要理解所用的术语和单位，以便太阳辐射的测量能得到正确解释，并能适当用于并网光伏系统的设计。太阳辐射测量的关键术语是辐照度、辐射量和峰值日照时数（PSH）。这些术语及其相应的值被用于特定地点和时间的太阳辐射数据集中。

3.2.1　辐照度与辐射量

辐照度和辐射量是用于描述太阳辐射的两个关键术语。他们是不同的概念，但很容易混淆。因此，要理解这些术语，因为即使是在太阳能相关文献中也常常错用。

（1）辐照度是每单位面积太阳能的量度，用于测量瞬时功率，单位为W/m2（或kW/m2）。太阳辐照度是光伏系统在任一时刻及时接收的太阳能发电量。

（2）辐射量是在给定时间（例如，1天、1个月或1年）内接收的每单位面积太阳能的总量，用于测量随时间变化的功率，单位为MJ/m2或W·h/m2（或kW·h/m2）。太阳辐射量是光伏系统在一段时间内接收的太阳能的量。

定义

辐照度用于测量功率。

辐射量用于测量能量。

要点

MJ和kW·h都是能量单位。

1kW·h等于3.6MJ。

光伏组件实际接收的辐照度和辐射量取决于光伏组件相对于天空中太阳的位置（即罗盘方向和倾斜角）。太阳的位置，不仅在一天之中会变化，而且全年都会发生变化。因此，组件接收的辐照度和辐射量全天和全年都会变化。评估太阳辐射的等级时需要考虑到这些变化。3.3节对该概念进行了进一步探讨。

1.将辐射量从MJ换算成kW·h

能量的国际单位制（SI）为焦耳（J）。该单位用于任何类型的能量，由于焦耳是一个很小的单位，所以较大量的能量（例如太阳辐射）通常用兆焦耳（MJ）表示。对于太阳能（如辐射量），通常使用千瓦时（kW·h）代替MJ，千瓦时是电力特有的能量单位。

太阳能（MJ）和辐射量（kW·h）之间的换算系数为

因此，若要将1MJ换算为1kW·h，除以3.6即可。

2.总辐射量

太阳辐射数据通常通过测量每小时直接和散射辐射获得。每小时辐照度（W/m2）用于给出总日辐射量（kW·h/m2或MJ/m2）。直接和散射辐射量之和被称为总辐射量，该值用于计算PSH，详情见3.2.2节。

参考来源

太阳辐射数据可以通过以下渠道获得：

（1）NASA表面气象和太阳能数据集http：//eosweb.larc.nasa.gov/sse/.

（2）澳大利亚太阳辐射数据手册-示范性能源http：//www.exemplary.com.au/solar_climate_data/ASRDH.php.

（3）澳大利亚政府气象局http：//www.bom.gov.au/climate/data/.

（4）PVGIS欧盟联合研究中心（欧洲和非洲）http：//re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

尽管外部因素会有影响，如海拔和当地云层，但通常位置越接近赤道，每年的总辐射量就会增加。例如，经历盛夏降水的位置，如达尔文和昆士兰州东北部，辐射量由于云层期延长在雨季期间会下降。

知识点

由于散射照射增加，阴天的总辐射量要高于晴天。

夏季的月均辐射量通常高于冬季，主要是因为夏天日照时间较长。随着季节变化，越靠近赤道，这种差异会变得不太明显（图3.4）。

请注意，达尔文的日辐射量，不同于其他城市，通常在夏季因风暴频繁产生云层而导致日辐射量较低。

3.2.2　峰值日照时数

每日太阳照射通常被称为峰值日照时数（PSH），量化了某地接收1kW/m2太阳辐射的小时数。

定义

峰值日照时数是用于太阳能行业测量辐射量时的能量单位。1PSH=1h落在1m2地面上的1kW太阳能。

PSH值是全部以峰值1kW/m2接收时该地点接收的太阳辐照度（功率）的小时数。某个地点的PSH值等于该地白天接收的总辐射量。

实例

图3.5中的蓝线表示某地白天接收的辐照度（太阳能发电）的不同等级。线下的淡蓝色区域表示接收的辐射量（太阳能），单位kW·h/m2（或MJ/m2）。

橙色框表示将提供与淡蓝色区域相同的辐射量的1kW/m2辐照度下的小时数。在这个例子中，橙色框跨度为4h；因此，PSH为4。

请记住，曲线下的淡蓝色区域面积（全天接收的总能量）与橙色框（具有设定辐照度1 kW/m2）的面积完全相同。

PSH是设定辐照度（功率）下的小时数的测量。这不同于其他辐射测量单位：kW·h/m2是每单位面积的功率与时间的乘积，1J等于1A电流通过1Ω电阻时消耗的能量。由于PSH使用峰值太阳辐照度1kW/m2计算，PSH值证实与一个地点接收的辐射量kW·h/m2的数值相同。

要点

日辐射量的测量方式可以是：

•PSH

•MJ/m2

•W·h/m2或kW·h/m2

实例

水平面一整天的太阳辐射为25MJ/m2。计算该地的PSH。

第一步是将MJ/m2换算为kW·h/m2。已知1kW·h为3.6MJ。

要获得PSH，kW·h能量值除以峰值太阳辐照度1kW/m2。

因此，要产生6.94kW·h/m2的能量，辐射必须以1kW/m2的速率持续6.94h。因此，PSH值为6.94。

与所有辐射单位一样，一个表面，如光伏组件，接收的PSH，取决于表面的倾斜角和方向。因此，确保倾斜角和方向对于达到所有地点特定辐射要求十分重要。