PVLib中不同函数对真/视太阳天顶角的要求及适配方法咨询

问题 #

我希望使用pvlib.irradiance.erbs从GHI估算DHI和DNI，步骤如下：

• 首先通过pvlib.Location.get_solarposition计算目标地点的太阳位置
• 再结合天顶角与GHI气象数据运行erbs
• 之后用pvlib.tracking.singleaxis调整太阳跟踪
• 最后通过pvlib.irradiance.get_total_irradiance计算辐照度

我注意到pvlib.tracking.singleaxis和pvlib.irradiance.get_total_irradiance需要视太阳角，pvlib.irradiance.erbs需要真太阳天顶角，但pvlib.Location.get_solarposition未明确输出类型。

因此我想咨询：

1. 是否需要在这些函数间转换真/视太阳角？
2. 若需要，应如何操作？
3. pvlib.Location.get_solarposition应适配哪种类型？

回答 #

1. 是否需要转换真/视太阳角？ #

需要。erbs模型依赖真太阳天顶角（忽略大气折射的理论值），而跟踪系统、总辐照度计算需要视太阳角（包含大气折射修正，更贴近实际观测的太阳位置），两者物理定义不同，必须对应转换后再传入对应函数。

2. 如何进行转换？ #

pvlib提供了直接的大气折射修正工具，转换逻辑如下：

• 真太阳天顶角转视太阳天顶角：调用pvlib.atmosphere.refraction计算折射修正值，用真太阳天顶角减去该值得到视太阳天顶角
• 视太阳天顶角转真太阳天顶角：用视太阳天顶角加上折射修正值即可

示例代码：

import pvlib

# 假设已获取真太阳天顶角tsza，观测点气压默认101325Pa
refraction_correction = pvlib.atmosphere.refraction(tsza, pressure=101325)
# 得到视太阳天顶角
apparent_zenith = tsza - refraction_correction

3. pvlib.Location.get_solarposition应适配哪种类型？ #

pvlib.Location.get_solarposition默认输出真太阳角（包含真太阳天顶角、真太阳方位角），可以直接将结果中的zenith字段传入erbs使用；之后再通过上述折射转换得到视太阳角，供给singleaxis和get_total_irradiance。

如果需要直接获取视太阳角，调用get_solarposition时可设置参数refraction=True，函数会自动应用大气折射修正返回视太阳角。但如果同时需要给erbs用的真太阳角，建议先获取真太阳角再手动转换，避免重复计算。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thomas Arildsen