[发明专利]基于平单轴跟踪支架的光伏农业太阳辐射量分析方法

权利要求书

1.一种基于平单轴跟踪支架的光伏农业太阳辐射量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取预测周期内每天的GHI数据作为晴空辐照度；

S2、采用天气转移概率矩阵，获取预测周期内每天的天气类型；并结合天气类型和晴空辐照度，获得预测周期内考虑天气因素和云层遮挡的太阳辐照度；

S3、根据考虑天气因素和云层遮挡的太阳辐照度，获得太阳直射辐照度和太阳散射辐照度；

S4、对种植区进行网格化建模；

S5、利用基于平单轴跟踪支架的光伏农业系统三维模型，以种植区地表逐时太阳直射辐照度作为输入，通过光线投射法模拟分析光伏农业系统对太阳直射光线的遮挡和削弱；

S6、将地面获得的逐时太阳直射辐照度减去阴影遮挡和削弱数值，获得各种植区网格的有效DNI；

S7、将作为有效DHI的太阳散射辐照度与有效DNI综合运算，获得各种植区网格的有效GHI，将有效GHI在时间上和空间上进行累计获得有效太阳辐射能量，并结合步骤S4获得的种植区网格获得该种植区一日所能获得的有效太阳辐射能量矩阵；

S8、运用图形化工具，将有效太阳辐照能量矩阵转换成种植区全天太阳辐照量分布图。

2.如权利要求1所述的基于平单轴跟踪支架的光伏农业太阳辐射量分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：

S11A、获取预测日的气象因素和日期，并根据气象因素和日期获取与预测日相似度达到预设的相似阈值的历史日作为相似历史日；

S12A、获取各相似日的GHI数据，并通过对相似历史日数据的机器学习，获得输入为气象因素和日期，输出为GHI数据的BP神经网络并优化；

S13A、根据优化后的BP神经网络获取预测日的GHI数据作为晴空辐照度。

或者，步骤S1具体包括：

S11B、根据当地地理坐标、海拔高度和天数，通过计算得到该地区的平太阳时、真太阳时、太阳赤角、日出日落时角、太阳高度角、太阳入射角；

S12B、计算太阳光进入大气层之外的辐射强度，根据步骤S11B得到的数据计算太阳光穿过大气时的直射辐射透明度系数和散射透明度系数，进而得到太阳直射辐射强度和散射辐射强度；

S13B、结合太阳直射辐射强度和散射辐射强度，计算获得总太阳辐射强度晴空辐照度。

3.如权利要求1所述的基于平单轴跟踪支架的光伏农业太阳辐射量分析方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、把天气类型分为晴天、多云、阴天、雨天，建立四种天气类型转移模型；获取该地区一年内的历史天气状况，进行统计分析得到天气转移概率矩阵，根据第一天的四种天气类型分别发生的概率与天气转移概率矩阵相乘即得到第二天的四种天气类型的发生概率，再与天气转移概率矩阵相乘即为第三天的天气发生概率，以此类推可以预测出全年每一天的四种天气发生的概率，然后进行随机抽样便得到每天的天气类型；

S22、对应每一个天气类型预设有一个比例系数；根据步骤S21得到的天气类型，在当天的晴空辐照度上乘以对应的比例系数，获取考虑天气因素的太阳辐照度；

S23、获取该地区一年内的历史大气云量数据，以第一时间为间隔对前后相邻时刻云量进行比较，其波动的规律通过云遮系数体现，然后对全年每天求出来的所有云遮系数按照天气类型划分成四类，再对各类中云遮系数的正值与负值分别取平均值，将负值的平均值和正值的平均值之间的区间定义为云遮系数波动范围；1min≦第一时间≦15min；

S24、针对不同的天气类型，在云遮系数波动范围内进行随机抽样，每间隔第一时间抽样得到一个云遮系数，将该时刻的云遮系数与上一时刻考虑天气因素的太阳辐照度相乘再加上该时刻考虑天气因素的太阳辐照度，即为该时刻考虑天气因素和云层遮挡引起的波动变化的太阳辐照度；

S25、循环步骤S22到S24，通过时刻的累加获得当天的太阳辐照度时序序列；

S26、循环步骤S21到S25，通过天数的累加获得预测周期内每一天的太阳辐照度时序序列。