一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法技术

本发明专利技术公开了一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，包括以下步骤：1)计算当光伏设备阵列朝向角γ改变后，南北方向上和东西方向上的光伏阵列排布间距dNS'及dWE'；2)选取m个光伏阵列的朝向角γi，分别计算m个光伏阵列朝向角γi时对应能够排布的光伏设备台数Qi；并建立光伏阵列朝向角γi与光伏设备排布台数Qi之间的关系模型；3)计算光伏阵列朝向角γi与单台光伏设备全年接收太阳辐射量Hsingle(γi)之间的关系模型；得到光伏电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)与γi之间的关系模型；4)将光伏电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)最大时，对应的阵列朝向角γi作为光伏阵列的最佳朝向角γopt；5)形成光伏场地中光伏设备的阵列排布方案。该方法能够结合光伏场地朝向实现光伏设备的阵列式优化排布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏电站建设
，涉及一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法。
技术介绍
电站选址时，部分建设场地与正南方向会存在一定偏转角，在这类场地中传统的光伏阵列排布朝向多与场地朝向一致，这样的排布方案会减少光伏设备接收到的太阳辐射量，降低光伏电站的发电量。因此，结合场地的朝向特征，以电站全年接收太阳辐射量最大为目标设计跟踪式光伏阵列的优化排布方法，对光伏电站的建设具有重要指导意义。2013年周长友在文献“周长友，杨智勇，杨胜铭.北坡场地光伏电站阵列间距设计[J].华电技术.2013，35(6)：14-17.”中以传统阵列间距排布方法为基础，在北坡场地结合建筑物朝向角、场地坡度、地势等因素设计了固定式光伏设备的排布方法。2014年张朝辉、李鹏等人在文献“张朝晖，白永祥，焦翠坪等.坡面光伏阵列间距确定[J].电力科学与工程.2014，30(5)：50-55.”中以周长友的研究成果为依据，推导了南坡面上光伏阵列排布间距的计算方法，最终建立了在不同纬度、坡面朝向及坡度的场地中光伏阵列排布间距的参数查找表，指导光伏电站建设。水平地面上排布光伏设备时，阵列的排布间距是由前排光伏面板的最高点与后排光伏面板最低点之间的高度差得出。而坡面上安装光伏设备与水平面不同，前后排光伏面板的高度差随设备间距变化，因此上述研究成果不能指导水平地面上光伏阵列的排布间距设计。2015年赵大乐在文献“赵大乐，龚春景，王思平等.固定式光伏阵列安装方位角对发电量影响的研究[J].电力与能源.2015，36(5)：666-669”中、粱双在文献“梁双，胡学浩，张东霞，徐连峰.基于综合价值的固定式光伏阵列朝向与倾角优化方法[J].2012，36(20)：39-43”中分别建立了阵列朝向角及其它因素与光伏系统发电量之间的数学关系模型，提出了一种针对固定式光伏阵列设备朝向的优化设计方法。同年，唐亚杰在文献“唐亚杰，袁龙威，支少锋.坡地光伏电站光伏方阵间距设计[J].江苏电机工程.2015，34(3)：58-60.”中提出不同朝向的坡面上固定式光伏阵列的间距计算公式，但这些方法只针对固定式光伏设备，且未考虑场地朝向对光伏阵列排布结果的影响。综上所述，考虑建设场地实际地形特征的光伏阵列排布方法较少，已有研究成果多数针对坡面上固定式光伏设备的排布而提出；水平面上跟踪式光伏阵列的排布设计不能沿用坡面场地的相关方法，因此，急需研究针对跟踪式光伏阵列在有朝向场地内的合理排布方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，该方法能够结合光伏场地朝向特征实现光伏阵列的合理、优化排布。为达到上述目的，本专利技术所述的结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法包括以下步骤：1)设南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE，光伏阵列朝向角为γ时，南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS'，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE'，其中，所述光伏阵列朝向角γ为光伏阵列朝向与正南方向的夹角；2)在[0°,s]的范围内等间距选取m个光伏阵列朝向角γi，其中，i＝1,2,…,m，s为场地朝向角，计算光伏阵列朝向角为γi时场地内能够排布的光伏设备总台数Qi，构建数据集(γi,Qi)；并建立光伏阵列朝向角γi与可排布光伏设备总台数Qi之间的关系模型；3)当光伏阵列朝向角为γi时，求解光伏阵列朝向角γi与单台光伏设备全年接收太阳辐射量Hsingle(γi)之间的关系模型，得到光伏电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)＝QiHsingle(γi)；4)将Htotal(γi)最大时对应的光伏阵列朝向角γi作为光伏阵列的最佳朝向角γopt；5)根据步骤4)得到的光伏阵列最佳朝向角γopt计算南北方向上光伏设备的阵列式排布间距、东西方向上光伏设备的阵列式排布间距，完成光伏场地中光伏设备的阵列式排布。步骤1)中，当光伏阵列朝向角γ改变后，南北方向上光伏设备的阵列式排布间距dNS'为：东西方向上光伏设备的阵列式排布间距dWE'为：步骤2)的具体操作为：S21)设光伏电站建设场地呈矩形结构，L及W为光伏电站建设场地的长度和宽度，A、B、C、D为光伏电站建设场地的四个角点，s为光伏电站建设场地的朝向角，在[0°,s]的范围内等间距选取m个光伏阵列的朝向角γi,(i＝1,2,…,m)；S22)以光伏电站建设场地的角点为起点，绘制与光伏电池面板法向量在地面上的投影线相垂直的定位辅助线，将该定位辅助线在垂直于它的方向上向点D平移，设平移过程中定位辅助线与四边形ABCD的边相交于点E及F，当线段EF的长度为一台光伏设备的长度时，停止平移定位辅助线，则以点E及F为基准确定首排光伏设备的排布位置；S23)将当前的定位辅助线在垂直于它的方向上向点D平移dNS'距离，设此时定位辅助线与四边形ABCD相交于点E'及F'，线段E'F'的长度为d，光伏设备的长度为l，对的计算结果取整，则取整结果做为第二排光伏设备的排布台数；S24)重复步骤S23)，依次计算光伏场地内其余各排可排布光伏设备的台数，直至线段E'F'的长度d小于等于一台光伏设备的长度l为止，得到光伏阵列朝向角为γi时光伏场地内可排布的光伏设备总台数Qi；S25)重复步骤S22)、S23)及S24)，直至m个光伏阵列的朝向角γi全部遍历完为止，得到数据集(γi,Qi),i＝1,2,…,m；S26)建立光伏阵列的朝向角γi与场地内可排布光伏设备总台数Qi之间的关系模型。光伏阵列朝向角为γi时，单台光伏设备全年接收的太阳辐射量Hsingle(γi)为：其中，ts及te分别为光伏设备运行起止时间，α、β及φ分别为太阳高度角、太阳方位角及光伏设备安装倾角，N为日序，Itotal为单台光伏设备接收的太阳辐射强度，α、β及φ均为t的函数。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法在具体操作时，先求解选取的m个光伏阵列的朝向角为γi时光伏场地能够排布的光伏设备台数Qi，再计算光伏阵列的朝向角γi与单台光伏设备全年接收太阳辐射量Hsingle(γi)之间的关系模型，从而求解出每一个光伏阵列朝向角γi对应的光伏发电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)；在m个Htotal(γi)结果数据中选取Htotal(γi)最大时对应的光伏阵列朝向角γi作为光伏阵列的最佳朝向角γopt；然后计算光伏阵列朝向角为γopt时，光伏阵列的南北方向排布间距dNS'、东西方向排布间距dWE'，形成光伏场地中跟踪式光伏设备的阵列式排布方案。同时本专利技术通过建立光伏阵列朝向角与场地内可排布光伏设备总台数、单台光伏设备全年接收太阳辐射量之间的关系模型，并以光伏电站全年接收的太阳辐射量最大为目标求出的光伏阵列最佳朝向角，能够保证光伏面板在阴影相互不遮挡的前提下充分利用光伏场地，减少土地浪费，最大限度的接收太阳辐射量，有效提高光伏电站的经济收益。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2(a)为与正南方向有偏转角的光伏场地示意图；图2(b)为与正东方向有偏转角的光伏场地示意图；图3(a)为光伏场地正南朝向时光伏设备阵列的东西方向、南北方向的排布间距示意图；图3(b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE，光伏阵列朝向角为γ时，南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS'，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE'，其中，所述光伏阵列朝向角γ为光伏阵列朝向与正南方向的夹角；2)在[0°,s]的范围内等间距选取m个光伏阵列朝向角γi，其中，i＝1,2,…,m，s为场地朝向角，计算光伏阵列朝向角为γi时场地内能够排布的光伏设备总台数Qi，构建数据集(γi,Qi)；并建立光伏阵列朝向角γi与可排布光伏设备总台数Qi之间的关系模型；3)当光伏阵列朝向角为γi时，求解光伏阵列朝向角γi与单台光伏设备全年接收太阳辐射量Hsingle(γi)之间的关系模型，得到光伏电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)＝QiHsingle(γi)；4)将Htotal(γi)最大时对应的光伏阵列朝向角γi作为光伏阵列的最佳朝向角γopt；5)根据步骤4)得到的光伏阵列最佳朝向角γopt计算南北方向上光伏设备的阵列式排布间距、东西方向上光伏设备的阵列式排布间距，完成光伏场地中光伏设备的阵列式排布。...

【技术特征摘要】
1.一种结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE，光伏阵列朝向角为γ时，南北方向上光伏设备的阵列式排布间距为dNS'，东西方向上光伏设备的阵列式排布间距为dWE'，其中，所述光伏阵列朝向角γ为光伏阵列朝向与正南方向的夹角；2)在[0°,s]的范围内等间距选取m个光伏阵列朝向角γi，其中，i＝1,2,…,m，s为场地朝向角，计算光伏阵列朝向角为γi时场地内能够排布的光伏设备总台数Qi，构建数据集(γi,Qi)；并建立光伏阵列朝向角γi与可排布光伏设备总台数Qi之间的关系模型；3)当光伏阵列朝向角为γi时，求解光伏阵列朝向角γi与单台光伏设备全年接收太阳辐射量Hsingle(γi)之间的关系模型，得到光伏电站全年接收的太阳辐射量Htotal(γi)＝QiHsingle(γi)；4)将Htotal(γi)最大时对应的光伏阵列朝向角γi作为光伏阵列的最佳朝向角γopt；5)根据步骤4)得到的光伏阵列最佳朝向角γopt计算南北方向上光伏设备的阵列式排布间距、东西方向上光伏设备的阵列式排布间距，完成光伏场地中光伏设备的阵列式排布。2.根据权利要求1所述的结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，其特征在于，步骤1)中，当光伏阵列朝向角γ改变后，南北方向上光伏设备的阵列式排布间距dNS'为：东西方向上光伏设备的阵列式排布间距dWE'为：3.根据权利要求1所述的结合场地朝向的跟踪式光伏阵列排布方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：S21)设光伏电站建设场地呈矩形结构，L及W为光伏电站建设场地的长度和宽度，A、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔月萍，张璋，戚艳军，谢心谦，徐启明，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61