能源：是指可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源，其核心是可以通过转化而成为为人类所利用的能量(Cleveland，2004)。基于不同的角度可有不同的分类，按利用的层次分为一次能源与二次能源，按来源分为化石能源与非化石能源，按开发利用程度分为常规能源与新能源。太阳能是一种数量巨大的可再生的天然资源。太阳能资源是可以转化为热能、电能、化学能等以供人类利用的太阳能。由于在太阳内部深处具有极高的温度和表层的巨大压力，使得氢变为氦的热核反应能够不断地进行，从而产生巨大的辐射能量，以电磁波的方式不断向地球传送。太阳辐射是地球上一切物理过程的能源和动力，是地球上维持一切生命的基础，更是地球上大气环流、天气和气候形成的根源。太阳辐射有光辐射、热辐射、射电辐射和微粒流辐射四种类型，在当前技术条件下，前两种已经构成重要的太阳能资源。

太阳光辐射。太阳大气发射出来的连续光谱，是由不同波长组成的连续光带。观测表明，太阳所发射的连续光谱是由于经过太阳色球层和地球大气的吸收，使得到达地球大气上界的辐射光谱波长在0.17～4.0um。其中，大约有50%的能量在可见光光谱区(0.4～0.76um)，大约有43%的能量在红外光谱区(＞0.76um)，另令有7%的能量在紫外光谱区(＜0.4um)。太阳辐射能量97%以上处于0.29～3.0um的较短波长范围内，称为短波辐射。地表及其以上的物体、空气、悬浮微粒和大气云层发射的辐射，常温下99%以上的能量集中在＞3.0um的范围，称为长波辐射。短波辐射包括太阳直接辐射、散射辐射、总辐射等，长波辐射则包括大气辐射、地面辐射、地球辐射等，通常人们所说的太阳能或光能主要是指太阳总辐射或光合有效辐射。

太阳热辐射。太阳发射光辐射的同时，也向地球辐射热量。太阳上的化学元素与地球上的大致相同，但比例不同。太阳上以氢最多，氦次之，还有一些其它元素。由氢核聚变成氦核的热核反应，产生了巨大能量，平均约为3.865×10²⁶J/s，相当于燃烧1.32×10¹⁶t/s标准煤放出的热量，地球上获得的只是其中微小的一部分，只有太阳总能量的1/22亿，约为1.765×10¹⁷J/s，相当于6×10⁶t/s标准煤，而每年地球吸收的太阳能，折合标准煤1.296×10¹⁴t，相当于目前世界能源消耗的2万倍，如果没有太阳辐射对地球的能量的不断补给，地球上的气温就会下降到太空的温度，地球上的生命和运动就会终止。

太阳射电辐射。是指太阳电磁波辐射的无线电波部分，其波长为103～1011um之间。类型有宁静太阳射电、缓变太阳射电、暴发性太阳射电等。太阳射电辐射的研究不仅有助于研究太阳活动和太阳辐射的性质，而且还可以根据射电爆发的资料作为太阳活动的一种指标来研究日地关系。此外，太阳射电辐射对研究地球上的无线电通讯具有很大影响，爆发性辐射会干扰甚至会中断无线电通讯。

太阳微粒流辐射。太阳除了光辐射、热辐射和射电辐射外，还发射出许多不同种类、不同性质的微粒，称为微粒流辐射。这种微粒流是由许多质子、电子和某些化学元素的原子核组成的。太阳微粒进入地球大气以后，与大气中的空气分子碰撞，使空气中不带电的原子裂变成带电粒子，因而会造成电离层的扰动。同时这些原子和分子的离子重新捕获电子调整能量恢复到原来状态时，就会放出光子。不同的光子发出的光颜色不同，这就是人们在极地地区能够看到色彩丰富的极光的原因。

太阳以电磁波的方式不断向地球传送能量。通常，表示辐射传输能量大小和特征的基本表征量有：辐射通量、辐射通量密度和辐射强度等。

辐射通量：辐射通量W是指单位时间dt内通过任一表面的辐射能量dQ。对于辐射体而言，就是物体以辐射形式发出的功率，即辐射功率。辐射通量的表达式为：

W=dQ/dt      (8.1)

单位一般采用焦耳/秒(J/s)或瓦特(W)表示。

辐射通量密度：投射到单位面积ds上的辐射通量，称为辐射通量密度E，也称为辐照度。实际上就是单位时间内通过单位面积的辐射能量。表达式为：

E=dW/dt • ds      (8.2)

单位采用瓦特/平方米(W/m²)来表示。

对于辐射体而言，单位面积上放射出的辐射通量称为辐射发射度，也称辐射能力；对于接受体来说，接受面上的辐射通量密度称为辐照度。

辐射强度：也称辐亮度，是指在垂直于太阳光线方向的单位面积dsn上，单位时间和单位立体角内dω所通过的辐射量。实际上也就是单位立体角内的辐射通量密度。其表达式为：

I=dQ/dt • dω • dsn= dQ/dt • dω • ds • cosx=dE/dω • cosx      (8.3)

其中，x为天顶角，辐射强度的单位为瓦/平方米•球面角(W/(m²•sr))。

辐亮度也称辐射率。对于辐射体，辐射率就是垂直于辐射方向的单位面积上单位时间内单位立体角中放射出的辐射能；对于接受体，辐射率就是接受体表面与辐射方向垂直的单位面积上单位时间内单位立体角中所接受的辐射能。

对于地球来讲，影响气候的因素很多，包括太阳辐射、大气环流、大地形、离海远近等。如果不考虑地球上大气圈的作用和地形起伏以及海陆分布的影响，那么地球上的气候只取决于地球上各处所获得的太阳辐射能量的多少，这种气候分布就称为天文气候。地球上无大气时的太阳辐射能量是由太阳对地球的天文位置所决定的。太阳相对于地球的天文位置不同，造成太阳高度和可照条件在时间和空间上的变化，又因为地轴和地球公转轨道有一个倾角，所以到达地球的太阳辐射即有昼夜的变化，也存在明显的地区差异。

通常，将平均日地距离情况下，地球大气上界于太阳光线垂直的单位面积上单位时间内所得到的全部太阳光谱的通量密度称为太阳常数，用表示。所谓太阳常数也不是绝对不变的。一般情况下，的取值范围为1359～1396W/m²，目前，普遍认为=1367±7W/m²。

天文辐射：大气层顶接收到的太阳辐射。地球上任何一日、任一纬度处的天文总辐射日总量可用下式算：

      (8.4)

式中：Qn 为日天文辐射总量，单位为MJ/m²/d；

T 为地球自转周期(24×60×60s)；

为太阳常数(1.367×10³ MJ/m²/s)；

ρ为日地相对距离；

为日落时角，

为地理纬度；

δ 为太阳赤纬。

太阳赤纬δ是影响天文总辐射量的重要天文因子之一，由下式计算：

      (8.5)

式中：x为日角，以弧度表示，x=2πd/365，d为按天数顺序排列的积日。1月1日为0；2日为1；其余类推，12月31日为364(平年)；闰年12月31日为365。

日地相对距离ρ可以用下式计算：

1/      (8.6)

式中：x为日角。

对于太阳能开发利用工作来讲，需要了解和掌握一些基础的有关太阳能方面的理论知识。相关概念有：

真太阳时： 也称视时，是以太阳时角作标准的计时系统。

平太阳时：也称民时，是以平太阳时角作标准的计时系统。

世界时：格林尼治本初子午线的平太阳时。

地方时：观测点所在子午线的平太阳时。

时差：真太阳时角与平太阳时角之差。

太阳辐射：太阳以电磁波或粒子形式发射的能量，单位为兆焦/平方米(MJ/m²)。主要受纬度、海拔、云和气溶胶等影响。

太阳辐射比：为实际年(月)太阳总辐射与该年(月)天文太阳总辐射的比值。

直接辐射：从日面及其周围一小立体角内发出的辐射；还有文献定义为：太阳辐射通过大气直接到达地表面的平行光而产生的辐射。

散射辐射：太阳辐射经大气、云、气溶胶等散射而产生的辐射。在太阳能资源术语中定义为太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的，但不改变其单色组成的辐射。

法向直接辐射：与太阳光线垂直的平面上接收到的直接辐射。(观测量)

水平面直接辐射：水平面上接收到的直接辐射。(计算量)

总辐射：水平面从上方2π立体角范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。

辐照度：物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能，其基本单位是W/m²。

辐照量(曝辐量)：一段时间(例如月、年)内投射到单位面积上辐射功率的积分总量，其基本单位为J/m²，观测中采用MJ/m²，工程中采用kw•h，1kw•h=3.6MJ。

日照时数：是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定的时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦每平方米(w/m²，)的那段时间总和，以小时(h)为单位，取一位小数。日照时数也称为实照时数。实照时数主要受天空云量、降水等气象要素以及纬度、季节变化等因素的影响。

可照时数(天文可照时数)：是指在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。各地每年日照时数＞6h天数，该项指标是太阳能评估的重要指标之一，该值越大说明该地区日照越充裕、越稳定，受天气变化影响越小，越有利于太阳能资源的开发利用。

峰值日照时数：折算成标准辐照度下的日照时间。

日照百分率：是实际观测的日照时数与理论天文日照时数的比值，以百分率表示。即：日照百分率=(日照时数/可照时数) ×100%，取整数。该值越大说明该地区日照越稳定，受天气变化影响越小，太阳能资源越稳定，越有利于太阳能资源的开发利用。

最大连续无日照日数：即某月、某季、某年最大连续无日照天数。最大连续无日照日数的评估分为年、季、月不同时间尺度上的评估，是针对对应时间尺度上日照时间连续为零的评估。

太阳能资源储量、潜在开发量：

太阳能资源储量计算公式：

其中：Q为研究区太阳能资源总储量(单位：kw•h)， 为计算区域的年平均太阳总辐射(单位：MJ/m²)，S为研究区面积(单位：m²)，3.6为MJ转化为kw•h的系数。

潜在开发量=太阳能资源储量 ×1％陆地面积× 20％转换效率。

太阳能是一种取之不尽用之不竭的新能源，而且经济、安全、方便、环保，太阳能能源开发有可能成为未来最重要的经济增长引擎，成为最有创造就业和财富能力的新经济支柱。目前我国太阳能产业规模和装机规模都位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。为太阳能资源开发利用工作提供气象保障，已成为气象部门重要任务之一即资源观测、评估、项目选址、项目运行气象保障等。