一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法技术

本发明专利技术公开了一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法，包括以下步骤：A、实测地形图；B、根据地形的坡度朝向将坡体分块划分不同的区域，即将相似坡度及朝向的坡面划为一个区域，形成区域集合；C、对区域集合的坡度进行东西向分量坡度和南北向分量坡度的计算，具体东西向分量坡度、南北向分量坡度由山坡倾角及朝向计算得到；D、朝向选择，E、坡度选择，F、方阵长度选择，G、方阵纵向方向选择。最后可通过软件进行专门的模拟，本申请的好处是能够实现合理的地形布置，充分利用荒地，实现最优的度电成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法


[0001]本专利技术涉及光伏电站组件布置方法
，尤其是一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法。

技术介绍

[0002]光伏电站都建设在一马平川的平地，场地的自然坡度都很小，随着时间的推移经济的发展，以及双碳的背景下，目前很多荒山坡地也要被充分利用起来建设光伏电站，为了充分利用荒地，实现最优的度电成本，合理的布置则成为重中之重。对此，本领域存在对该技术的研究。
[0003]例如，中国专利文献中，专利号为CN2019103321524于2019年8月23日公开的一种基于DEM的山地光伏布置方案优化方法及系统，包括以下步骤：S1：获取DEM数据文件；S2：坡度特征提取；S3：坡向特征提取；S4：光伏组件列阵间距计算；S5：布置区地形条件判断；S6：光伏布置区选取。以及实现其步骤的对应模块。但是现有技术中的布置方案缺少对光伏布置倾角的具体方案，而且较为笼统，地形不仅有南北朝向，还有东西朝向和混合朝向，现有技术中并没有对整体的地形进行充分的考虑，只是考虑了向南向阳平面的光伏矩阵设置，而在实际地形中，考虑到施工成本，显然结合地形进行的合理设计才能更好的降低成本。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中的上述不足，本申请公开了一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法，能够实现合理的地形布置，充分利用荒地，实现最优的度电成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出以下技术方案。
[0006]一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法，其特征是，包括以下步骤：A、实测地形图；B、根据地形的坡度朝向将坡体分块划分不同的区域，即将相似坡度及朝向的坡面划为一个区域，形成区域集合；C、对区域集合的坡度进行东西向分量坡度和南北向分量坡度的计算，具体东西向分量坡度、南北向分量坡度由山坡倾角及朝向计算得到，转换公式如下：β
n
‑
s
＝atan(cos(α)
·
tan(β))
ꢀꢀꢀ
(1)β
e
‑
w
＝atan(sin(α)
·
tan(β))
ꢀꢀꢀ
(2)式(1)、(2)中：α：坡面的方位角，正南为0，朝西为正，β：坡的倾角，南坡为正，阴坡为负，β
n
‑
s
坡面的南北向分量的坡度，β
e
‑
w
坡面的东西向分量的坡度；D、朝向选择，对于朝北向的坡面，在北纬30
‑
40
°
地区，不超过5
°‑
10
°
，否则避免在北坡布置光伏方阵；
E、坡度选择，限值为25
‑
30
°
，优先坡度小于限值的区域；F、方阵长度选择，完成初步筛选，优先考虑一整串组件组成一个方阵；G、方阵纵向方向选择，坡度小于坡度限值时，方阵呈纵向水平，朝正南方向布置；在坡度大于坡度限值时，方阵纵向与坡面平行。
[0007]当坡面坡度较大时，方阵若仍然如纵向水平、朝正南向布置就会很困难，会带来巨大的土方平整量或/和耗钢量，本申请通过对地形的划分，根据地形坡度和朝向，获得对方阵布置的最优解，实现发电量的最优化，可靠利用荒地。
[0008]作为优选，在坡体仅南北向有坡度时，假设一长度为H的物体在某天某一时刻的影子长度在东西、南北方向的分量分别为L和C，L和C由公式(1
‑
1)和(1
‑
2)计算得知，冬至日上午9点或下午3点时的C/H值定义为当地的影子倍率，用τ表示，C＝H
·
ctg(γ
S
)
·
cos(ψ
s
)
ꢀꢀꢀ
(1
‑
1)L＝H
·
ctg(γ
S
)
·
sin(ψ
s
)
ꢀꢀꢀ
(1
‑
2)其中：γ
S
：太阳高度角，可由公式(1
‑
3)计算得到；ψ
s
：太阳方位角，可由公式(1
‑
4)计算得到；sinγ
S
＝sinδsinφ+cosδcosφcosω
ꢀꢀꢀ
(1
‑
3)3)ω＝15
×
(TO
‑
12)
‑
(LL
‑
LH)
ꢀꢀꢀ
(1
‑
6)公式(1
‑
3)至(1
‑
6)中：φ：当地纬度，北半球为正，南半球为负，δ：太阳赤纬角，d
n
：当日在一年中的序数，范围为：1～366，TO：当地时区下的时间，以小时为单位，如上午9点半为T0＝9.5，LL：当地的经度，LH：当地时区对应的经度，sign(φ)：φ为正时，sign(φ)＝1；φ为负时，sign(φ)＝
‑
1；φ为0时，sign(φ)＝0；当场地南北向存在坡度时，光伏方阵前后排的间距D可由公式(1
‑
7)计算得到：式中，θ为南北向坡度，南低北高时为正，南高北低时为负；D
’
为方阵在南北向的投影长度；
τ为当地的影子倍率；H
’
为方阵前后端的高差。
[0009]适应北半球的地理位置，阳光大部分从南照射，在南北坡向的坡体可以忽略南北向的元素，因此设置的方式较为简单。
[0010]作为优选，当东西相邻的固定式方阵标高相同时，方阵东西向间距采用100
‑
200mm。在这个间距条件下就可以避免相邻方阵之间的光线干扰，精简方阵的布置方案，提高布置效率。
[0011]作为优选，当场地在东西、南北向的坡度小于3％时，光伏方阵按照朝向正南、东西纵向水平的方案布置。精简方阵的布置方案，提高布置效率。
[0012]作为优选，两个东西向相邻的方阵，两个方阵的高差为H，在给定时刻，当两个方阵东西向间距为De
‑
w时，正好不遮挡；根据高差H计算出相应的东西向间距De
‑
w，根据计算值指导光伏方阵的布置，避免遮挡对发电量的影响；对相邻方阵高差H，有：H＝(L+D
e
‑
w
)
·
tan(θ
e
‑
w
)
ꢀꢀꢀ
(2
‑
2)其中，L为方阵的长度；D
e
‑
w
为方阵东西向净间距tan(θ
e
‑
w
)为坡面东西向坡度(一律为正)其中，太阳高度角γ
S
，太阳方位角ψ
s
，固定式方阵的倾角β；在计算出东西向间距之后，计算南北向间距，h
′
＝W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法，其特征是，包括以下步骤：A、实测地形图；B、根据地形的坡度朝向将坡体分块划分不同的区域，即将相似坡度及朝向的坡面划为一个区域，形成区域集合；C、对区域集合的坡度进行东西向分量坡度和南北向分量坡度的计算，具体东西向分量坡度、南北向分量坡度由山坡倾角及朝向计算得到，转换公式如下：β
n
‑
s
＝atan(cos(α)
·
tan(β))
ꢀꢀ
(l)β
e
‑
w
＝atan(sin(α)
·
tan(β))
ꢀꢀ
(2)式(1)、(2)中：α：坡面的方位角，正南为0，朝西为正，β：坡的倾角，南坡为正，阴坡为负，β
n
‑3坡面的南北向分量的坡度，β
e
‑
w
坡面的东西向分量的坡度；D、朝向选择，对于朝北向的坡面，在北纬30
‑
40
°
地区，不超过5
°‑
10
°
，否则避免在北坡布置光伏方阵；E、坡度选择，限值为25
‑
30
°
，优先坡度小于限值的区域；F、方阵长度选择，完成初步筛选，优先考虑一整串组件组成一个方阵；G、方阵纵向方向选择，坡度小于坡度限值时，方阵呈纵向水平，朝正南方向布置；在坡度大于坡度限值时，方阵纵向与坡面平行。2.根据权利要求1所述的一种适应山地地形的光伏电站组件的布置方法，其特征是，所述在坡体仅南北向有坡度时，假设一长度为H的物体在某天某一时刻的影子长度在东西、南北方向的分量分别为L和C，L和C由公式(1
‑
1)和(1
‑
2)计算得知，冬至日上午9点或下午3点时的C/H值定义为当地的影子倍率，用τ表示，C＝H
·
ctg(γ
S
)
·
cos(ψ
S
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
1)L＝H
·
ctg(γ
S
)
·
sin(ψ
S
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
2)其中：γ
S
：太阳高度角，可由公式(1
‑
3)计算得到；ψ
S
：太阳方位角，可由公式(1
‑
4)计算得到；sinγ
S
＝sinδsinφ+cosδcosφcosω
ꢀꢀ
(1
‑
3)3)ω＝15
×
(TO
‑
12)
‑
(LL
‑
LH)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
6)公式(1
‑
3)至(1
‑
6)中：φ：当地纬度，北半球为正，南半球为负，δ：太阳赤纬角，d
n
：当日在一年中的序数，范围为：1～366，
TO：当地时区下的时间，以小时为单位，如上午9点半为T0＝9.5，LL：当地的经度，LH：当地时区对应的经度，sign(φ)：φ为正时，sign(φ)＝1；φ为负时，sign(φ)＝
‑
1；φ为0时，sign(φ)＝0；当场...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯飞，郑康，王惠祥，沈洪流，林嘉豪，孙铠，张音楠，林丽君，张乐群，陈彦翔，
申请(专利权)人：中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：