[发明专利]一种多感知智能光伏屋顶及其设计方法、设计系统

说明书

本发明属于光伏发电技术领域，公开了一种多感知智能光伏屋顶及其设计方法、设计系统。本发明融合太阳能发电和天窗采光，首先根据房屋信息得到最佳太阳电池倾角、最佳天窗排布信息，然后结合最佳太阳电池倾角以及最佳天窗排布信息得到屋顶的设计布局方案。本发明解决了现有技术中光伏屋顶的通用性较差、能量利用率较低的问题，本发明具有更高的能源转化效率和更合理的采光设计，实现了节能与通用性的结合，并能够降低建造成本和维护成本。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种多感知智能光伏屋顶及其设计方法、设计系统。

背景技术

能源的转化与节能、环境的治理与保护问题在如今资源消耗与世界人口随着科技和社会发展日益增多的趋势下显得尤为重要。多种节能建筑部件诞生并发展，以提高其运行效率、转化效率以及节能总量为目标不断地被优化。

光伏屋顶通过将普通屋顶和太阳电池集成，实现了将太阳辐射能转化为电能的过程，因此被广泛采用。但是，光伏屋顶的大面积铺设只适用于光照充足、稳定的地区。由于太阳电池的转化效率较低，最为先进的太阳电池最高工作效率也止于20％左右，故在全年光照较弱、光照强度时常有明显变化、全年光照时间较短的地区光伏屋顶的节能效果不佳。光伏屋顶实际工作情况通常与理想条件有较大差别。目前太阳电池多为集中铺设，而电池只由太阳能驱动，没有其他部件用于散热，只能通过物理结构缓解。温度升高导致电池偏离最佳工作环境，使得整体发电效率在上一点的基础上进一步降低。此外，目前的光伏屋顶建筑存在设计缺乏科学指导和控制缺乏智能性等问题，导致在设计安装光伏设备时，造成了能量利用率低和后期人工维护成本较高的问题。

现有光伏屋顶大多只适合于特定季节或环境，在节能方面虽然与普通屋顶相比得到了巨大的飞跃，但在节能总量上依然有限；在通用性方面无法广泛使用于全天候，未充分利用节能资源。

发明内容

本申请实施例通过提供一种多感知智能光伏屋顶及其设计方法、设计系统，解决了现有技术中光伏屋顶的通用性较差、能量利用率较低的问题。

本申请实施例提供一种多感知智能光伏屋顶的设计方法，包括：

根据房屋的地理位置信息，获得最佳太阳电池倾角；

根据房屋的参数信息，获得最佳天窗排布信息；

根据所述最佳太阳电池倾角、所述最佳天窗排布信息得到屋顶的设计布局方案。

优选的，所述根据房屋的地理位置信息，获得最佳太阳电池倾角包括以下子步骤：

根据所述房屋的地理位置信息，结合气象数据库，得到每月对应的辐射量信息；

利用Hay模型，根据每月对应的辐射量信息，得到每月对应的最佳倾角；

采用Topsis法、熵权法、加权平均法相结合的算法，根据所述每月对应的最佳倾角，得到全年最佳倾角，并作为所述最佳太阳电池倾角。

优选的，所述辐射量信息包括直接辐射量、散射辐射量；

所述全年最佳倾角的计算方法为：

计算每月的直接辐射量和散射辐射量之和，并按辐射量之和的大小对月份进行排序，得到第一月份向量M、第二月份向量N；所述第一月份向量M对应日照较少的六个月份，所述第二月份向量N对应日照较多的六个月份；

根据所述第一月份向量M、所述第二月份向量N分别得到第一矩阵A、第二矩阵B；所述第一矩阵A由第一月份向量M对应的直接辐射量列向量和第一月份向量M对应的散射辐射量列向量构成，所述第二矩阵B由第二月份向量N对应的直接辐射量列向量和第二月份向量N对应的散射辐射量列向量构成；

通过熵权法计算得到直接辐射量对应的第一指标权重、散射辐射量对应的第二指标权重；