[发明专利]一种民居坡屋面光伏阵列的设计方法及系统

摘要

本发明公开了一种民居坡屋面光伏阵列的设计方法，主要根据得出屋顶组件设计，再根据计算数据添加每列的阴影间距，得出每列组件在绘图上坐标位置；选择障碍物形状后，对障碍物和屋顶裁剪部分进行尺寸标注；将障碍物覆盖的组件进行删除；生成设计图，完成组件排布方式的建模设计，能够对于民居家庭的坡屋面进行光伏阵列的设计，使其屋顶空间最大化利用，达到最优的发电效率；同时还提供一种民居坡屋面光伏阵列的设计系统，包括信息输入模块，计算及设计模块，绘图模块，显示模块，能够让非本领域技术人员通过系统输入条件参数而得出最佳设计方案，省略其繁复的计算过程。

主权项

一种民居坡屋面光伏阵列的设计方法，其特征在于采用如下步骤：步骤1）构建模型：1‑1）缩放绘制：根据屋顶的基础形状，勘测屋顶的实际长、宽、高参数，之后计算缩放比例s =l1/L1；其中l1为建模屋顶的缩放长度，L1为勘测屋顶的实际长度；再通过屋顶的实际宽度W和实际高度H，由缩放比例s，通过w=s×W及h=s×H分别计算出建模屋顶的缩放宽度w和缩放高度h1；并以光伏组件实际间距D1计算出缩放间距d1，d1=s×D1；通过上述方法缩放绘制，构建得出屋顶最大基础形状；1‑2）光伏组件排布设计：根据屋顶实际情况归类分为矩形、三角形、梯形及多边形；矩形屋顶：矩形起点边界值为该矩形左下角坐标加上组件缩放间距，再循环累加，每次加上组件缩放宽度和缩放间距，在累加到大于或等于矩形缩放宽度时跳出循环，并且当组件起始点大于等于矩形高度减去组件间距时说明超出屋顶高度，并将每次累加获得的新坐标记录到数组对象中跳出循环；三角形屋顶：截取屋顶底边线长度一半的值除以三角形屋顶高度，以三角形屋顶高度减去组件高度加组件间距，得出当前行排放组件起始坐标为= 缩放高度* (屋顶底边线长度/三角形屋顶高度)，同理得出终点坐标获取当前行摆放组件最大宽度；以此循环累加组件宽度和组件间距，并将每次组件坐标值记录在数组对象中，当大于等于当前行最大宽度时跳出循环；梯形及多边形可将其拆分为矩形和三角形用上述方法混合计算出组件排放坐标并记录在数组对象中；通过上述方法设计组件排布，绘制计算出组件在该屋顶单排排布的最大数值，并计算出每块组件在画布上的像素坐标值，绘制出屋顶能够排布组件的最大数值；步骤2）平屋顶组件排布阴影间距计算：确定各参数，通过式（Ⅰ），得出太阳高度角α（Ⅰ）式中，φ为当地纬度；δ为太阳赤纬角；ω为时角；通过式（Ⅱ），得出计算太阳方位角β（Ⅱ）；通过式（Ⅲ），得出阵列垂直高度h（Ⅲ）；式中，θ为组件倾角；l为前排光伏组件斜面长度；通过式（Ⅳ），得出阵列阴影长度 L（Ⅳ）；通过式（Ⅴ），得出前后排阵列的间距d（Ⅴ）；通过式（Ⅵ），得出中心间距D（Ⅵ）；步骤3）根据步骤1）得出屋顶组件设计，再根据步骤2）计算数据添加每列的阴影间距，得出每列组件在绘图上坐标位置；选择障碍物形状后，输入障碍物在屋顶距屋顶左边和下方的距离会根据步骤1）所计算得出的缩放比例得出障碍物在画布上的像素坐标点绘制出障碍物；步骤4）对障碍物和屋顶裁剪部分进行尺寸标注；将障碍物覆盖的组件进行删除；生成设计图，完成组件排布方式的建模设计。