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lynnli

    
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发表于:2021-10-12 09:03:44
楼主

可再生能源实验室)的“Bird

Simple Spectral Model”的模型。该模型是由Drs. Richard Bird和Carol Riordan创建,可以确定倾斜平面上的辐照度,它是基于太阳在不同时刻、不同位置及一些环境因素的考虑,主要有气溶胶的光学深度、大气可降水量和地表气压等等。包含在本文中的脚本通过与Excel电子数据表格通信,然后提取出它产生的直接、弥散和总的光谱辐照度,并使用期望的光谱创建一个光源。电子表格可以在NREL网站上找到,网址为:

http://rredc.nrel.gov/solar/models/spectral/。注意到如果“SPCTRAL2.xls”电子表没有下载并保存,那么该脚本是不起作用的。

 

使用Bird Solar Model Source Creator
 

关于脚本的一些有用的信息和技巧如下。想要知道更多有关Bird Simple Spectral Model和它的输入,请参考列在简介中的NREL页面。

 

在运行脚本之前,确保:
 

1. NREL Excel电子表格“SPCTRAL2.xls”已经保存在FRED的当前目录下。如果没有,当运行脚本时,就会产生下面的错误:(1004)’ C:\...\SPCTRAL2.xls’ could not be found。检查文件名的拼写,以及核实文件位置的正确性…

2. 打开了一个FRED文件。

 

当脚本运行时,一个对话框将会提示:需要模拟的表面类型,如图1所示。Bird Simple Spectral Model可用于模拟太阳光谱辐射到以下表面中的一个:
 

1. 太阳追踪:太阳光入射到表面上的角度始终为0。
 

2. 固定倾斜:表面朝向固定的位置,太阳在表面上的入射角取决于太阳的位置。

 

1.png

图1 对话框1:表面类型

 

根据选择的表面类型,接下来显示的是对话框2或3。如图2和3所示,这两个对话框几乎是相同的,而固定倾斜表面需要几个与表面方向相关的额外参数。

2.png

图2 对话框2:当表面是太阳追踪时的参数和属性

3.png

图3 对话框3:如果表面是固定倾斜的参数和属性

 

以下是关于对话框2和3的一些要点和说明:
 

默认值是夏季美国图森市的估计值。

4.png

年、月、日都用来确定电子表格输入的“一年中的天数”。这是在给定的一年中从1月1号起经过的天的数目。年是用来调整闰年的。

纬度是+N, -S;经度是+E, -W。

反射率(表面反射率)在扩散辐照度计算中使用。

表面面积用于确定入射到表面上总的积分功率。这被设定为光源功率。

固定倾斜表面的方向是由两个参数定义:

表面斜率/倾斜是以度为单位的收集表面的倾斜角度。平的/水平(朝向直线上升)是0度。垂直是90度。

表面方位方向用度表示。这是表面倾斜的方向。北为0,东为90,南为180,西为270。

电子表格包含一个基于纬度、经度、和一年中天数的公式,用于估计柱层臭氧(O3)的总量。用户可以选择使用此公式估计或指定一个值。

点击“打印结果”,在输出窗口就会显示基于输入计算出的一些数值的摘要。该对话框再次出现,保持最后输入的值。将显示以下参数:

以度显示的太阳天顶角和方位。

5.png

表面上的太阳的入射角。

集成的直接、扩散和总的辐照度,以W/m2为单位。

总的辐照度是直接+扩散。

入射在表面上的总的积分功率(W)

为(总的辐照度)*(表面面积)

点击“创建光源”,保存所有值并显示下一个对话框。

 

对话框4用于创建光源和对应的光谱,如图4所示。

6.png

图4 对话框4:光源和光谱参数

 

生成的光源是一个Detailed Source,光线位置选项为格子平面并制定尺寸、光线数和形状。 

 

7.png

在单一方向上的光线点,是根据太阳到达收集表面上的入射角(θ),表示如下:

X分量:0

Y分量:sin(θ)

Z分量:cos(θ)

当它创建后,用户可以手动调整模型光源的位置和取向。

 

用户可以选择添加一个到六个之间相关的太阳光谱,总间距为0.3微米到4微米。在电子表格中使用Bird solar model,可以推断出直接/扩散/总的光谱辐照度(W/m2/μm)。直接/扩散/总的辐照度(W/ m2)是所有波长间隔内(在电子表格中也已经计算出)的光谱辐照度值的总和。

 

使用对话框中的下拉菜单“波长光谱”中选择的光谱,光源的波长定义为“根据光谱随机”。所选的频谱将添加到“光谱”文件夹,即使它没有在右手边作为生成的光谱之一检查。如果有需要的话,复选框允许添加额外的光谱。
 

8.png

脚本
 

脚本的结构如下:

1. 打开Excel电子表格

2. 显示对话框1提示表面类型(太阳追踪或固定倾斜)。

3. 如果在对话框2或3中按下了“打印结果”按钮,开始重复的while循环。

4. 如果表面太阳追迹,显示对话框2;如果表面是一个固定的倾角,显示对话框3。

a. 如果是第一次运行,插入默认值。否则最后输入的值保存在内存中。

b. 收集有关日期和时间、地点、感兴趣的表面和环境属性的信息。

c. 如果点击了“取消”按钮,关闭Excel并终止脚本。

d. 将对话框中的值赋给变量。

5. 使用年、日和月计算每年的天数(即自年初以来过去多少天),这是电子表格所需的值。对闰年进行调整。

6. 将值插入到相应的Excel电子表格区域中。

7. 从电子表格中提取输出值。

a. 波长和光谱辐照度(直接、扩散和总的) 有122条记录。辐照度(所有波长间隔的光谱辐照度值将从W / m2/um 转化为W / m2)有121条记录,所以0是第一个输入值。

b. 如果点击了“取消”按钮,关闭Excel并终止脚本。

8. 如果点击了“打印结果”,则在输出窗口中显示导出值。

9. 结束while循环。

a. 如果点击了“打印结果”按钮,回到步骤4。

b. 如果点击了“取消”或“创建光源…”,移动到步骤10.

10. 关闭Excel。

11. 构造一个包含可能的光谱名字的数组。这是在对话框4中下拉菜单将显示的。

12. 显示对话框4:光源参数

a. 插入默认值

b. 获取用户的输入,包括光线数、孔径、即将创建的光源光谱以及产生的光谱,然后添加到“光谱”树文件夹中。

c. 如果点击“取消”按钮,终止脚本。

d. 将对话框中的值赋给变量。

13. 将在对话框4中检查或选择为光源光谱的每个光谱添加到“光谱”文件夹中。

14. 使用对话框4中的输入参数创建光源。

15. 在输出窗口打印一些可能是有用的导出值。

16. 打印新创建光源的名称。

17. 完成!





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