[发明专利]一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取DEM数据文件中点位平面坐标数据及高程数据；

S2：坡度特征提取；

S3：坡向特征提取；

S4：筛选光伏布置区；

S5：光伏组件列阵间距计算；

S6：确立光伏布置方案；

所述步骤S5光伏组件列阵间距计算方法包括构建方位图，方位图的方位坐标中设有需设置光伏阵列坡面的坡度以及全年照射产生最长影子时刻的太阳方位角；

计算坡度在太阳方位角方向的分量、横坐标上的分量和纵坐标上的分量；

基于坡度分量和相邻光伏阵列的几何关系，计算光伏阵列间距；

坡度分量的计算公式为，

当时，

当时，

当时，

其中，θ为太阳方位角，为坡向，λ为坡度，λ′为坡度在太阳方位角方向的分量，λ″为坡度在横坐标的分量，λ″′为坡度在纵坐标的分量；

光伏阵列间距的计算公式为，

当时，

D＝Lcosβ+H′[sinλ′+cosλ′/tan(α+λ′)]cosλ′cosθ

当时，

当时，

其中，D为光伏阵列间距，θ为太阳方位角，为坡向，λ′为坡度在太阳方位角方向的分量，H′为光伏阵列竖直高度，β为光伏阵列倾斜角，L为光伏阵列倾斜面长度，α为太阳高度角。

2.根据权利要求1所述的一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，其特征在于：所述步骤S2中，坡度表述为空间某点的切平面与水平面的夹角，表示该点所在切平面的倾斜程度，其数学表达式为：

其中，分别表示该点高差为在x,y方向上的偏导数。

3.根据权利要求1所述的一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，其特征在于：所述步骤S3中，坡向表述为空间某点切平面外法线的朝向，利用ArcGIS软件在ArcGIS中提取坡向的公式为：

Aspect＝Slope_y/Slope_x

其中Aspect为坡向方位角，slope x为x方向上的坡度，slope y为y方向上的坡度。

4.根据权利要求1所述的一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，其特征在于：所述步骤S4中，筛选坡度在20°以内的区域。

5.根据权利要求4所述的一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，其特征在于：所述步骤S4中，筛选坡向控制在112.5°-247.5°之间的区域。

6.一种基于DEM的山地光伏布置方案优化系统，其特征在于，包括：

获取DEM数据文件中点位平面坐标数据及高程数据模块；

坡度特征提取模块；

坡向特征提取模块；

筛选光伏布置区模块；

光伏组件列阵间距计算模块；

确立光伏布置方案模块；

所述光伏组件列阵间距计算模块的计算方法包括构建方位图，方位图的方位坐标中设有需设置光伏阵列坡面的坡度以及全年照射产生最长影子时刻的太阳方位角；

计算坡度在太阳方位角方向的分量、横坐标上的分量和纵坐标上的分量；

基于坡度分量和相邻光伏阵列的几何关系，计算光伏阵列间距；

坡度分量的计算公式为，

当时，

当时，

当时，

其中，θ为太阳方位角，为坡向，λ为坡度，λ′为坡度在太阳方位角方向的分量，λ″为坡度在横坐标的分量，λ″′为坡度在纵坐标的分量；

光伏阵列间距的计算公式为，

当时，

D＝Lcosβ+H′[sinλ′+cosλ′/tan(α+λ′)]cosλ′cosθ

当时，

当时，

其中，D为光伏阵列间距，θ为太阳方位角，为坡向，λ′为坡度在太阳方位角方向的分量，H′为光伏阵列竖直高度，β为光伏阵列倾斜角，L为光伏阵列倾斜面长度，α为太阳高度角。