# 太阳辐射与光伏发电量计算 - 太阳高度角、日出日落、最佳倾角、光伏年发电量

> 在线计算太阳高度角、方位角、日出日落与太阳轨迹图，按晴空模型算倾斜面辐照和最佳倾角，粗估光伏系统各月与全年发电量及回收期。

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选城市或输入经纬度、日期和时间，按 NOAA 算法算出太阳高度角、方位角、日出日落和昼长，并画出当日与冬夏至、春秋分的太阳轨迹图和杆影。辐照页用 Meinel、Hottel、ASHRAE 三种晴空模型计算倾斜面上的直射、散射和地面反射，并搜索全年最佳倾角。光伏页按装机容量、温度系数、系统损耗和多云折减粗估每月和全年发电量、投资回收期与能量回收期。

## 使用步骤

1. 选择城市预设，或输入纬度、经度、时区和海拔，再选日期
2. 拖动时间滑块或点「播放一天」，查看太阳高度角、方位角、轨迹图和杆影长度
3. 在「晴空辐照」页设置面板倾角和朝向，比较水平面、最佳倾角和双轴跟踪的全年辐照量
4. 在「光伏发电量」页填写装机容量、损耗和晴空比例，得到各月发电量、容量因子与回收期

## 功能特点

- NOAA 太阳位置算法：高度角、方位角、赤纬、均时差、日出日落与极昼极夜判断
- 极坐标 / 直角坐标两种太阳轨迹图，叠加夏至、冬至和春秋分曲线及整点标记
- 三种晴空辐照模型，倾斜面直射 + 散射 + 地面反射分解
- 全年逐日辐照曲线、全年与逐月最佳倾角、双轴跟踪对比
- 光伏发电量粗估：电池温度、温度系数、系统损耗、多云折减，各月柱状图
- 投资回收期、能量回收期与太阳能热水器加热水量估算

## 常见问题

### 光伏板的最佳倾角是不是等于当地纬度？

只是粗略经验。按晴空模型算全年最大辐照，最佳倾角通常比纬度略小几度，因为夏季太阳高、白天长，夏天的辐照量权重更大；多云地区散射比例高，最佳倾角还会再小一些。冬季最佳倾角明显大于纬度、夏季则接近水平，工具里的「各月最佳倾角」柱状图能直观看到这一点。实际安装还要考虑屋顶坡度、前后排遮挡和积雪滑落，倾角偏离最佳值 10° 以内，年发电量一般只损失几个百分点。

### 日出日落时间为什么和天气预报 App 差一两分钟？

这里按 NOAA 标准，以太阳上边缘和大气折射对应的天顶角 90.833° 计算，与多数天文台一致。差一两分钟通常来自三方面：一是时区——工具用的是标准时，不自动处理夏令时；二是海拔和地平线遮挡，高处看到的日出更早；三是实际折射随气温气压变化。经纬度相差 0.1° 也会带来约半分钟的差别。

### 晴空辐照和实际辐照差多少？「晴空比例」怎么取？

晴空模型假设全天无云，只计入一般程度的空气分子散射、气溶胶和水汽吸收，所以给出的是上限。实际年辐照量通常是晴空值的 40%–90%：四川盆地这类多云地区不到一半，西北、青藏高原和美国西南沙漠可达 70%–90%。城市预设里附带了按实测年辐照粗略标定的晴空比例，只能作为起点；正式设计请用 PVGIS、NASA POWER 或当地气象站的逐时数据。

### 为什么光伏发电量要考虑温度？

晶硅组件的功率随电池温度升高而下降，温度系数一般在 −0.3%/°C 到 −0.45%/°C。阳光强烈时电池温度比气温高 20–30 °C，例如气温 30 °C、辐照 1000 W/m² 时电池可达 60 °C 以上，功率比标准测试条件（25 °C）低 10% 以上。工具按 NOAA 常用的 NOCT 模型估算电池温度，并给出全年因温度损失的比例。

### 组件效率越高，发电量就越多吗？

按装机容量（kWp）计算时，效率并不直接影响发电量：1 kWp 的高效组件和 1 kWp 的普通组件在同样阳光下发电差不多，区别在于高效组件占地更小。所以工具里效率只用来算需要多少面积。屋顶面积受限时，高效组件能装下更多 kWp，总发电量才会更高。

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