[发明专利]一种山地光伏阵列等效最佳倾角平面的三维布置方法

说明书

本发明提供一种山地光伏阵列等效最佳倾角平面的三维布置方法，包括如下步骤：获取坡角θ、光伏阵列相对于水平面的最佳倾角α，以及坡面的方位角βsubgt;1/subgt;；根据θ、α、βsubgt;1/subgt;和光伏阵列平面及坡面的解析几何模型得出满足光伏阵列处于最佳倾角平面内并与山体表面相切条件的光伏阵列平面与坡面的夹角αsubgt;1/subgt;、光伏阵列平面与参考平面的夹角αsubgt;2/subgt;、光伏阵列相对于水平面的方位角β，以及光伏阵列的基线斜率γ，所述参考平面指的是经过光伏阵列平面与坡面的交线，并与过所述交线的铅垂面相垂直的面。本发明既能保证最大光照辐射量，又能降低施工难度及支架用量。

技术领域

本发明涉及光伏电站建设技术领域，具体涉及一种山地光伏阵列等效最佳倾角平面的三维布置方法。

背景技术

目前，国内外山地光伏电站建设时光伏阵列的布置方法主要可以归为两大类：

其一是利用纵向加长光伏阵列的支架来弥补地形起伏造成的地势差，使得光伏阵列平面始终处于最佳倾角，即正南朝向铺设，所有光伏阵列以正南朝向的最佳倾角进行布置，可以保证最大发电量，但是，存在的不足之处在于，所有的光伏阵列呈阶梯状布置在坡面上，山的坡度越大，阵列两侧支架的高度差越大，支架用量巨大并增大了施工难度，而且，支架的结构更容易产生不平衡的稳定性隐患。

其二是光伏阵列的布置顺应山地地形走势，支架立柱的长短基本相同，各光伏阵列的朝向不一致，利用发电量的损失来弥补建设难度和支架成本增加，使得光伏阵列的朝向非正南，这导致光伏阵列全年接收的太阳辐射量减少，发电效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既能保证最大光照辐射量，又能降低施工难度及支架用量的山地光伏阵列等效最佳倾角平面的三维布置方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种山地光伏阵列等效最佳倾角平面的三维布置方法，其包括如下步骤：

获取坡角θ、光伏阵列相对于水平面的最佳倾角α，以及坡面的方位角β₁；

根据θ、α、β₁和光伏阵列平面及坡面的解析几何模型得出满足光伏阵列处于最佳倾角平面内并与山体表面相切条件的光伏阵列平面与坡面的夹角α₁、光伏阵列平面与参考平面的夹角α₂、光伏阵列相对于水平面的方位角β，以及光伏阵列的基线斜率γ，所述参考平面指的是经过光伏阵列平面与坡面的交线，并与过所述交线的铅垂面相垂直的面。

可选地，所述根据θ、α、β₁和光伏阵列平面及坡面的解析几何模型得出满足光伏阵列处于最佳倾角平面内并与山体表面相切条件的光伏阵列平面与坡面的夹角α₁、光伏阵列平面与参考平面的夹角α₂、光伏阵列相对于水平面的方位角β，以及光伏阵列的基线斜率γ的步骤具体为：

根据θ、α、β₁及光伏阵列平面与坡面的几何关系得出光伏阵列平面的法向量、坡面的法向量及所述铅垂面的法向量；

根据光伏阵列平面和坡面的法向量得出光伏阵列平面与坡面的夹角α₁的余弦值，进而得到α₁；

根据坡面的法向量和所述铅垂面的法向量得出坡面与所述铅垂面的夹角余弦值，再根据所述夹角余弦值和α₁得到α₂；

根据θ、α及光伏阵列平面与坡面的几何关系得出β的余弦值和γ的余弦值，进而得到β和γ。

可选地，所述坡面朝向为正西朝向或正东朝向时，

坡面的法向量为：

光伏阵列平面的法向量为：