[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

说明书

本发明提出的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，包括：获取预测周期内每天的GHI数据作为晴空辐照度；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；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；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；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，再获得各种植区网格的有效GHI。本发明实现了综合考虑天气变化和云层遮挡所引起的太阳辐照度，使得太阳辐照度的分析计算更加符合实际，并将阴影遮挡更加精确的反馈到有效GHI的运算中。

技术领域

本发明涉及光伏农业技术领域，尤其涉及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。

背景技术

目前，光伏发电系统与设施农业相结合的趋势越来越普遍。光伏农业项目可以提供清洁电能、同时产出农作物，是适用于农村光伏扶贫、美丽乡村建设的一种全新业态，受到广泛重视。另外，基于平单轴跟踪支架的光伏系统没有固定阴影，因此，相对于固定支架而言，更容易使种植区的农作物获得均匀的太阳辐照量。然而，新方案也来新问题：1)基于平单轴跟踪支架的光伏农业系统会对农业种植区造成多少辐照量减少？2)种植区域不同位置的太阳辐照量具体分布情况是什么样的？

国家发明专利(申请号201610709126.5)公开了一种基于神经网络的水平面太阳直射散射计算系统及方法。该方法将测试地点的云量、大气透明度、水平面总辐照强度、水平面太阳直射辐照强度、水平面太阳散射辐照强度等历史数据作为训练样本，得到基于神经网络的水平面太阳直射散射计算模型；通过该模型进行太阳辐射强度预测。该发有效避免了各地域辐照情况不确定性、机理模型结构复杂性和参数确定不准确问题。然而，该方法仅针对无遮挡条件下的太阳辐照度进行计算，没有考虑动态阴影影响因素。

国家发明专利(申请号201410138304.4)公布了一种建筑物尺度的太阳能快速估算方法。该方法针对城市建筑物和树木等目标进行三维数字表面建模；通过模拟分析大气对到达地面的太阳直射辐射衰减和城市目标对包括屋顶与墙面的建筑物表面实际所能获得的太阳直射辐射能的遮挡影响，获取城市建筑物的屋顶与墙面获得的太阳能的大小与动态变化的估算值。然而，该方法仅考虑了晴天条件下的直射辐射能，没有考虑多云、阴天、雨天条件下的散射辐射能，也没有对估算结果的准确性进行有效评估。

国家发明专利(申请号201811133614.1)公开了一种考虑天气状态变化和云层遮挡的太阳辐照度建模方法。该方法在晴空辐照度和天气变化的基础上考虑云层遮挡变化对太阳辐照度存在的影响；定义了一种云遮系数和云遮系数波动范围的概念并给出其详细的计算方法。该方法综合考虑了天气变化和云层遮挡所引起的太阳辐照度波动性，得到了趋于实际的全年太阳辐照度时序模型。然而，该方法仅针对无遮挡条件的太阳水平面总辐照强度进行计算，没有涉及动态阴影条件下的地面水平辐照量计算方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了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。

本发明提出的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，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；