[发明专利]基于参数化分析的校园建筑光伏潜力评估方法

说明书

本发明涉及太阳能资源评估技术领域，尤其涉及一种基于参数化分析的校园建筑光伏资源评估方法包含四个基本步骤：第一步，建立评估区域建筑三维数字化模型，包括依据平面图进行建筑体块建模、对遮挡物和门窗进行摄影测量建模；第二步，分析确定光伏设施可安装面积，这一过程使用参数化软件Grasshopper的进行日照时长分析和面积快速测量；第三步，进行光伏发电量与资金投入成本计算；第四步，结合校园用电量预测光伏替代情景，依据校园总体用电量和各类型建筑用电量，对比不同尺度下、不同应用情景下光伏替代传统电力消耗的潜力，计算得出最大替代百分比并给出光伏组件安装方案。

技术领域

本发明涉及太阳能资源评估技术领域，具体涉及一种基于参数化分析的校园建筑光伏资源评估方法。

背景技术

在碳达峰和碳中和背景下，建筑领域降低碳排放的工作迫在眉睫，校园的能耗在逐年增长，在校园建筑上安装光伏系统可以加速向可再生能源和能源可持续发展的转变。定量评价校园光伏资源潜力是制定应用策略的基础，能够为开发者和利用者提供基础数据和工程建设指导。从国内外现状来看，目前国内已有的光伏潜力分析在尺度上形成两种趋势，一种为城市、地区甚至国家范围的大尺度光伏潜力评估；另一种主要为致力于安装光伏系统的业主提供量化可参考的光伏利用潜力依据，集中于单体建筑，而适合于校园这类建筑密集、能源使用较高区域的分析方法方面还存在空白。另外，现有的光伏潜力分析方法主要也有两种，第一种以评估对象数据收集为基础，使用公式和折减系数法进行评估，系数多为根据经验数据得出的估算值，缺乏对于整个区域的建筑实际细节的考虑，所以得到的数据粗略，具有显著技术缺陷；第二种虽使用激光扫描建模或摄影测量方法，但多关注建筑轮廓的识别，至多是分析建筑互相遮挡情况，没有细化到屋顶设备，且光伏潜力的评估没有关联建筑用电量，实际推广的指导意义较低。近年来，也出现了一些利用交互网络平台甚至手机应用进行光伏模拟的方法，但多使用精度较低的正射影像或谷歌地球影像，分辨率最高为1米左右，无法分析细节，且正射影像无法识别屋顶设备的高度和建筑立面，具有技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于参数化分析的校园建筑光伏潜力评估方法，可以有效提升校园尺度建筑群光伏潜力评估的效率和准确性。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于参数化分析的校园建筑光伏资源评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：建立评估区域建筑三维数字化模型；

步骤二：分析确定光伏设施可安装面积；

步骤三：发电量与资金投入成本计算；

步骤四：结合校园用电量预测光伏替代情景，将光伏发电量与能源审计得出的校园能耗进行对比分析，得出不同尺度级别光伏解决方案。

优选地，在步骤一中，包括以下步骤：1.根据所收集的建筑数据平面图结合建筑层数信息，在Rhino中建立建筑体块模型；

2.使用多旋翼无人机对建筑进行倾斜摄影测量，获取屋顶的女儿墙、已有设备、立面开窗和外部遮挡的厘米级图像；

3.内业建模。

优选地，所述内业建模包括以下步骤：1.根据无人机拍摄图像和近景摄影图像，结合建筑体块尺寸标注确定屋顶主要设备和其他遮挡物的三维尺寸、门窗洞口的数量和尺寸；

2.在Rhino中建筑体块上建立女儿墙、屋顶设备和门窗洞口的模型。

优选地，在步骤二中，包括以下步骤：1.使用Rhino的参数化插件GrasshopperLadybug进行阴影和日照时长分析；2.在日照时数分析和约束大于等于三小时的基础上，进行光伏可用面积的参数化计算。

优选地，在步骤三中，包括以下步骤：1.在PVsyst系统中选择项目设计开始设置相关参数；2.光伏发电量计算结果可由如下公式验证：