[发明专利]一种基于阴影辐射分析的屋顶式光伏阵列间距优化方法

说明书

本发明公开了一种基于阴影辐射分析的屋顶式光伏阵列间距优化方法，包括：步骤1，获取建筑模型以及建筑模型所处的地理位置属性；步骤2，依据建筑模型的地理位置属性，确定光伏设备的可铺设区域；步骤3，依据建筑模型的地理位置属性以及光伏设备参数，计算光伏阵列的安装间距初值；步骤4，建立单位电能的静态投资目标函数；步骤5，调整光伏阵列间距，使单位电能的静态投资最小，单位电能的静态投资最小对应的光伏阵列间距即为光伏设备的实际铺设间距。本发明提供的优化方法，通过调整光伏阵列间距，在有限的区域内铺设更多的光伏设备，使得发电总量增加，降低单位电能的静态投资。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种基于阴影辐射分析的屋顶式光伏阵列间距优化方法。

背景技术

为降低建筑的能耗，促进光伏新能源的就地使用，研发人员提出了光伏建筑一体化的思路。通过将建筑与光伏相结合，使建筑从过去单纯的用电体变成发用电综合体。光伏与建筑的集成不仅减少了土地资源的浪费，还能就地发电，就地用电，大大提高了光伏发电的利用效率。

建筑的表面形式复杂，有平面、垂面、斜面等不同的光伏铺设面，光伏设备之间的间距计算严重依赖光伏铺设表面的特征，造成光伏在建筑上的铺设非常复杂。光伏建筑设计过程中，待铺设区域很多情况下是固定的，采用经验性公式，不能充分利用建筑表面空间。

公告号为CN102163341B的中国专利文献公开了一种通过阴影分析建立太阳能电站模型的方法，包括以下步骤：地形数据、障碍物数据以及太阳能组件数据的采集；阴影分布图的绘制；太阳能电站初始模型的建立；模型建立后的阴影分析计算。该发明主要适用于基于地平面的光伏电站设计，采用光伏阵列间距的的经验性公式计算阴影长度，并未考虑光伏阵列间距的优化。

公开号为CN103559738A的中国专利文献公开了一种山地光伏电站布置方法，包括以下步骤：应用Google地球软件和ArcGIS软件完成坡地建模，生成TIN地形图；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行模拟计算；充分依托山地走势，沿山体布置光伏阵列，减少了支架用钢量以及占地面积；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行阴影轮廓分析，确定出阵列的定位点。该发明虽然是一种山地光伏电站的布置方法，但是在光伏设备铺设过程中所采用的采样阴影长度计算公式也未考虑优化光伏阵列的间距。

公开号为CN104281741A的中国专利文献公开了一种光伏组件倾角和阵列间距交叉反馈多因素综合计算方法，包括以下步骤：组件倾角初算；阵列间距初算；阵列间距优化；组件倾角优化等四个步骤。该发明虽然提出了一种以追求发电效益最大化为目标，合理确定组件倾角和阵列间距的综合计算方法，但是在此过程中，尚未考虑固定场地受限情况下，屋顶式光伏设备的铺设。

发明内容

本发明提供了一种基于阴影辐射分析的屋顶式光伏阵列间距的优化方法，使得在屋顶有限铺设区域内，通过调整光伏阵列间距，铺设更多的光伏设备，使得发电总量增加，降低单位电能的静态投资，缩短光伏设备的投资回报期，同时可以实现建筑表面待铺设区域的最大效益。

本发明的技术方案如下：

一种基于阴影辐射分析的屋顶式光伏阵列间距优化方法，包括：

步骤1，获取建筑模型以及建筑模型所处的地理位置属性。

建筑模型所处的地理位置属性至少包括建筑模型所处的经度、维度、太阳高度角。

所述的建筑模型使用的光伏设备(即光伏发电设备)可以采用现有技术中各种形式的光伏设备，例如，光伏板、光伏瓦等。

地理位置属性依据建筑模型所在的经度和纬度确定，可以直接从建筑模型中获取，也可以手动设定。

步骤2，依据建筑模型的地理位置属性，确定光伏设备的可铺设区域。