[发明专利]一种建筑光伏系统中太阳能资源的计算方法

权利要求书

1.一种建筑光伏系统中太阳能资源的计算方法，其特征在于所述计算方法包括以下步骤：

步骤1）、计算区域网格化：在计算机中构建建筑模型，在建筑模型上选取计划进行太阳能资源计算的计算区域，设计一包含计算区域的理论计算框，将理论计算框划分成若干个小的网格，选择每个网格的中心点作为计算点；

步骤2）、计算各个计算点单时点在不考虑遮挡时获取的太阳能辐射强度值：所述单时点是指将全年按时间间隔平均划分成的若干个时间段，以单时点为基础计算单元，根据各计算点在单时点的大气透明度P和光学大气质量m，通过理论计算公式得出各个计算点单时点获取的太阳能辐射强度值；

步骤3）、获取各个计算点在单时点的太阳能资源数值：通过天文计算得出在单时点的太阳高度角el和太阳方位角az，确定单时点时各个计算点的入射光线，当入射光线与周围建筑物相交叉时，该计算点在这一单时点的太阳能资源取值为0；当入射光线与周围建筑没有交叉点，该计算点在单时点的太阳能资源取值为由步骤2）计算的太阳能辐射强度值；

步骤4）、获取各个计算点全年的太阳能资源：根据步骤3）得到各个计算点的单时点的太阳能资源数值，对各个计算点进行全年太阳能资源的积分求和，得到各个计算点全年的太阳能资源数值；

步骤5）、绘制太阳能资源栅格图：根据步骤4）得到的各个计算点的太阳能资源数值，在理论计算框中将太阳能资源数值相等的计算点相连，相邻两个数值相等的计算点之间采用插值法补充数据，绘制得到计算区域的太阳能资源栅格图。

2.根据权利要求1所述的一种建筑光伏系统中太阳能资源的计算方法，其特征在于：所述步骤2）中，太阳能辐射强度值的理论计算公式为：I=ε₀×ISC×P×m，公式中，ε₀—地球轨道的偏心修正系数；ISC—太阳常数，定义为1367W/m²；P—大气透明度；m—光学大气质量。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种建筑光伏系统中太阳能资源的计算方法，其特征在于：所述步骤2）中的时间间隔为一小时。

4.根据权利要求3所述的一种建筑光伏系统中太阳能资源的计算方法，其特征在于确定太阳高度角和太阳方位角的天文计算的步骤为：

a1、根据计算公式JD=2432916.5+年数增量×365+年数增量中的闰年数+日+小时/24计算得到当前日期JD；

其中，常数2432916.5是1949年1月1日为0000的当前日期JD；年数增量=年-1949，此处年是指当前的年份；日是指一年中的第几天；小时是指世界时UT表示的小时；年数增量中的闰年数为年数增量/4之后的整数部分；

a2、根据a1中计算的当前日期JD，利用公式逐步计算得到单时点太阳的黄道经度和黄道倾角，所述公式包括：

计算参数n=JD-2451545，

平均经度L=280.460+0.985647×n，其中0≤L<360°，

平均近点角g=357.528+0.9856003×n，其中0≤g<360°，

黄道经度λ=L+1.915×sin（g）+0.020×sin（2g），其中0≤l<360°，

黄道倾角ep=23.439-0.0000004×n；

a3、根据a2中计算的黄道经度λ和黄道倾角ep，计算出单时点的天球坐标的赤经ra和赤纬dec：

ra=arctan[cos（ep）×sin（λ）/cos（λ）]，

dec=arcsin[sin（ep）×sin（λ）]；

a4、将天球坐标转换成地方坐标：根据公式逐步计算得到时角ha，所述公式包括：

格林威治平均恒星时GMST=6.697375+0.0657098242×n+小时，其中0≤GMST<24h；

地方平均恒星时LMST=GMST+东经/15；

时角ha=LMST-ra，其中，-12≤ha<12h，在太阳到达子午线之前，ha取负值；

a5、将由步骤a3得到的赤经ra和赤纬dec及由步骤4得到的时角ha通过下面的公式转换成太阳高度角el和太阳方位角az，

el=arcsin[sin（dec）×sin（lat）+cos（dec）×cos（lat）×cos（ha）]，

az=arcsin[-cos（dec）×sin（ha）/cos（el）]，

其中，太阳方位角正北为0；通过东方为正。