太阳光源生成器

lanseyouyu1976

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。

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。

图2 对话框2：当表面是太阳追踪时的参数和属性

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。


 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。


 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。

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。



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。



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！