[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

说明书

本发明公开一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法及系统，包括以下步骤：S1：获取DEM数据文件；S2：坡度特征提取；S3：坡向特征提取；S4：光伏组件列阵间距计算；S5：布置区地形条件判断；S6：光伏布置区选取。以及实现其步骤的对应模块。基于坡度、坡向等指标信息能有助于山地光伏布置方案的优化，减少施工难度，提高施工效率，缩短建设周期。利用ArcGIS软件可制作出坡度、坡向分析图，并用不同颜色的图层表示不同的坡度、坡向值，这样可以清晰地了解地形的坡度、坡向变化，为不同坡度、坡向的土地开发利用提供规划设计依据。

技术领域

本发明属于山地光伏布置技术领域，具体涉及一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法及系统。

背景技术

随着全球对于清洁能源的不断重视，国家相关政策的持续支持，光伏产业规模不断扩大。目前，西北地区戈壁、沙漠、滩涂等地势平坦、面积较大，光伏建设条件优越的土地资源日趋减少，依靠农业、湖泊等建设条件稍差的土地资源逐渐成为建设光伏电站的主要资源，西南地区山地、丘陵等条件较差的土地在光伏建设领域中的地位也日益上升，山地光伏电站成为光伏领域中不可或缺的光伏电站模式之一。

目前，国外选择山地建设光伏电站的相对较少，已建成的山地光伏项目多数都在国内，例如云南永仁50MWp山地光伏项目、贵州威宁50MWp山地光伏项目等，但设计经验相对较少。本文通过已设计建设项目为例，利用基于数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)地形分析方法筛选出场区内地形条件相对较好的区域，对山地光伏布置方案进行进一步的优化应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤S4中，筛选坡度在20°以内的区域。

进一步地，所述步骤S4中，筛选坡向在112.5°-247.5°之间的区域。

进一步地，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。

进一步地，坡度分量的计算公式为，

当时，