系统光学

每个模拟包含一个单元系统的单个定义。这定义了在场中无限重复的3D场景。因此，它代表大型场中的中央组件组。单元系统由系统结构、光伏组件和地面组成。场景的某些部分可能旋转，而其他部分保持固定。

单元系统的光学使用本指南其他部分中介绍的概念求解。在系统级别上，有一些简化¹，在下面的部分中概述。这些适用于系统结构，但不适用于场景中的光伏组件²。

单元系统内是根据系统类型排列的一组组件。组中的所有组件都具有相同的光学模型。³

系统类型

可以定义三种基本类型的系统：

每种配置都有自己的一组系统组件和有关布局的详细信息。这些由基本的3D几何形状表示，例如长方体、球体和圆柱体。

系统组件的光学界面可以定义为（1）菲涅耳或（2）基本反射器。不能在系统组件的表面上定义薄膜。无论表面类型如何，任何未反射的光都被吸收。可以添加具有固定散射分数的额外朗伯散射（但不能添加Phong散射或波长相关散射分数）。用户界面中包含了空气下常见材料的反射率库。

每个光学组件都可以选择设置为”透明”。在这种情况下，结构仍包含在任何尺寸计算中，并将正常影响组件的位置。在光线追踪期间，它将被视为完全透明。这允许量化单个或组结构组件的遮挡影响。

反照率包含在单元系统底部的界面中。假设地面是平的，因此具有0°坡度。地面的光学界面必须是基本反射器，并且还可以包括额外的朗伯散射。提供的默认材料库涵盖的类型比系统结构更广泛（例如，它包括草、雪、泥土、土壤、岩石等）。提供了一个额外的缩放因子，允许所有波长相关值都通过相同的标量因子进行修改。

提供的值是在理想条件下测量的集成反照率⁴，使用Si光电探测器或热电堆探测器。用于此的方程是：

Albedo_{Si \ detector} = \frac{\sum_{\lambda=300}^{1200} R_{ground}(\lambda) \cdot \varphi_{AM1.5g}(\lambda)}{\sum_{\lambda=300}^{1200} \varphi_{AM1.5g}(\lambda)}

Albedo_{Thermopile \ detector} = \frac{\sum_{\lambda=300}^{4000} R_{ground}(\lambda) \cdot I_{AM1.5g}(\lambda)}{\sum_{\lambda=300}^{4000} I_{AM1.5g}(\lambda)}

其中φ是光子通量，单位为cm-2s-1，I是AM1.5g光谱的功率密度，单位为W/cm2。请注意，Rground包括在每个波长处应用的缩放因子。

污染损失在光线追踪后作为电池电流或电池功率的降额因子应用（因此流向组件电流和功率）。损失因子作为输入输入到程序中。每个值在一年中的特定日期定义，使用线性插值来计算输入日期之间任何日期的损失。

污染损失做出以下假设：

对于固定系统，组件倾斜简单地由水平角度和定义从真北旋转的方位角定义。对于波浪式，每个面板由具有相同方位角但负倾斜的第二个面板镜像（这导致面板面向与其伙伴偏移180°的方位角）。

对于单轴跟踪器的情况，倾斜根据太阳的位置在每个时间步长计算。首先确定最小化组件前侧直射光入射角的理想倾斜：

\beta_d = \tan^{-1} \left\{ \tan(\theta_s) \cdot \cos(\varphi_s - \varphi_m) \right\}

其中θs是太阳天顶角，φs是太阳方位角，φm是组件倾斜方位角。

可选地，此值可能受到倾斜限制（βm）的限制。如果上面计算的倾斜在任一方向上超过限制，则将其设置为限制。

还可以采用回溯策略以防止在一天的早晚出现行间遮挡。在这种情况下，有两个可用选项：

用于两个计算的方程，必须使用数值方法求解，如下：

\cos(\beta_b) = \frac{P}{L} - \sin(\beta_b) \cos(\varphi_s - \varphi_m) \tan(\theta_s)

总之，如果包括跟踪，启用倾斜限制和回溯，则在每个时间步长，倾斜设置为以下三个角度中最小的一个：

βd，最小化组件前侧直射光入射角的倾斜；

βm，最大倾斜；

βb，由所选回溯策略确定的最大倾斜。

应该注意的是，场景中组件的实际倾斜发生在定义的旋转轴周围。⁵ 组件倾斜角将始终如上所述确定，但是旋转点的变化将导致场景中组件位置的变化。特别是离地面的高度可能会改变。