一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法及系统技术方案

本发明专利技术属于光伏技术领域，提供一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法及系统，包括：计算一天中所述障碍物外轮廓形状的任一顶点在对应时角下的阴影矢量；在设定时间范围内将每个时角下的阴影矢量的端点连接，得到所述障碍物该顶点一天中的阴影区域；分别计算障碍物该顶点在冬至日一天中的阴影区域；计算所述障碍物该顶点在夏至日一天中的阴影区域；将第一阴影区域和第二阴影区域的外包顶点连接，得到该顶点全年的阴影区域；计算各个顶点全年的阴影区域，将各个顶点全年的阴影区域的外包顶点连接，得到障碍物全年的阴影区域。本发明专利技术基于项目所在地纬度，根据障碍物外形及高度，快速准确的计算出全年的阴影范围。准确的计算出全年的阴影范围。准确的计算出全年的阴影范围。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法及系统


[0001]本专利技术涉及光伏
，特别涉及一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法及系统。

技术介绍

[0002]在分布式光伏项目中(通常为5.8MW以下的光伏项目)，由于面积有限，而且周围有各种各样的障碍物，会给光伏组件带来阴影。距离障碍物越远，阴影时间越短，可使用面积也越小，相应的装机容量也越小，故需要在阴影遮挡时间和装机容量之间找到一个平衡点，使分布式光伏项目的利益最大化。
[0003]在寻找平衡点的过程中，需要根据方位角、时角、纬度、障碍物高度来计算某一日期的某一个障碍点一天当中从早到晚的阴影变化曲线，再由所有这些障碍点所得到的阴影变化曲线共同组成障碍物整体在某一日期的阴影范围，最后再计算在其它日期的阴影范围，来共同组成此障碍物最终的全年的阴影遮挡区域，计算量庞大。
[0004]目前行业内通常是根据障碍物的特殊点，例如障碍物各角点，在BIPV项目中，常见的障碍物如气楼、烟囱、女儿墙。计算某一固定时点的阴影长度，之后再根据方位角进行旋转，经过数十次的分别计算后，所得到的阴影也是基本地每一个特殊点的单独阴影，无法用于自动化排布工作，且过程耗时耗力，大大增加了分布式项目的设计成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对这种问题，本专利技术提供了一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法及系统，致力于光伏组件的自动化排布，降低设计成本。
[0006]为了实现本专利技术以上目的，本专利技术是通过以下技术实现的：
[0007]一方面，本专利技术提供一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法，包括：
[0008]计算一天中所述障碍物外轮廓形状的任一顶点在对应时角下的阴影矢量；
[0009]在设定时间范围内将每个时角下的阴影矢量的端点连接，得到所述障碍物该顶点一天中的阴影区域；分别计算所述障碍物该顶点在冬至日一天中的阴影区域，记为第一阴影区域；计算所述障碍物该顶点在夏至日一天中的阴影区域，记为第二阴影区域；将所述第一阴影区域和第二阴影区域的外包顶点连接，得到该顶点全年的阴影区域；
[0010]计算各个顶点全年的阴影区域，将各个顶点全年的阴影区域的外包顶点连接，得到所述障碍物全年的阴影区域。
[0011]在一些实施方式中，所述计算一天中所述障碍物外轮廓形状的任一顶点在对应时角下的阴影矢量，包括：
[0012]根据障碍物当日的太阳直射点纬度、日照辐射的当前时角，计算所述当前时角的太阳高度角；
[0013]利用所述太阳直射点纬度、所述当前时角、所述当前时角的太阳高度角，计算当日所述当前时角的太阳方位角；
[0014]基于所述当前时角的太阳高度角和所述当前时角的太阳方位角，计算所述当前时角在东西方向的阴影长度以及所述当前时角在南北方向的阴影长度；
[0015]根据所述当前时角在东西方向的阴影长度以及所述当前时角在南北方向的阴影长度，计算障碍物该顶点在当前时角下的阴影矢量。
[0016]在一些实施方式中，还包括：所述障碍物当日的太阳直射点纬度是通过将全年划分为5个区间，所述区间包括春分之前、春分
‑
夏至、夏至
‑
秋分、秋分
‑
冬至、冬至之后；根据当日所在区间计算太阳直射点纬度。
[0017]在一些实施方式中，所述计算不同区间的太阳直射点纬度，包括：
[0018]当时间处于春分前，n<＝78时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：
[0019][0020]其中，
‑
23.5为南回归线纬度
‑
23
°
26
’
的近似值
‑
23.5
°
，10为前一年冬至到1月1日之间的10天，88为冬至到春分之间的88天。
[0021]当时间处于春分到夏至之间，n>78且n<＝171时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：
[0022][0023]其中，23.5为北回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
，78为1月1日到春分之间的78天，93为冬春分到夏至之间的93天。
[0024]当时间处于夏至到秋分之间，n>171且n<＝265时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：
[0025][0026]其中，23.5为北回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
，171为1月1日到秋分之间的171天，94为夏至到秋分之间的94天。
[0027]当时间处于秋分到冬至之间，n>265且n<＝355时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：
[0028][0029]其中，23.5为南回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
265为1月1日到秋分之间的265天90为秋分到冬至之间的90天。
[0030]当时间处于冬至之后，n>355时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：
[0031][0032]其中，N0为所述太阳直射点纬度，n为积日，
‑
23.5为南回归线纬度
‑
23
°
26
’
的近似值
‑
23.5
°
，355为1月1日到冬至之间的355天，88为冬至到春分之间的88天。
[0033]在一些实施方式中，所述计算所述当前时角的太阳高度角，包括：
[0034]通过以下计算公式计算所述当前时角的太阳高度角H：
[0035]H＝arcsin(sin(N1)*sin(N0)+cos(N1)*cos(N0)*cos(θ))；
[0036]其中，N0为太阳直射点纬度，N1为所述障碍物的纬度，θ为所述当前时角。
[0037]在一些实施方式中，所述计算所述当前时角的太阳方位角，包括：
[0038]通过以下计算公式计算所述当前时角的太阳方位角：
[0039][0040]其中，α0为所述当前时角的太阳方位角。
[0041]在一些实施方式中，所述计算所述当前时角在东西方向的阴影长度以及所述当前时角在南北方向的阴影长度，计算障碍物该顶点在当前时角下的阴影矢量，包括：
[0042]通过以下计算公式计算所述当前时角在南北方向的阴影长度L
ns0
：
[0043][0044]通过以下计算公式计算所述当前时角在东西方向的阴影长度L
ew0
：
[0045][0046][0047]其中，L为所述障碍物的建筑物的长度，为所述障碍物外轮廓顶点在对应时角下的阴影矢量。
[0048]在一些实施方式中，所述光伏组件安装在建筑物上，若建筑物方位角α1不为0，计算所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法，其特征在于，包括：计算一天中所述障碍物外轮廓形状的任一顶点在对应时角下的阴影矢量；在设定时间范围内将每个时角下的阴影矢量的端点连接，得到所述障碍物该顶点一天中的阴影区域；分别计算所述障碍物该顶点在冬至日一天中的阴影区域，记为第一阴影区域；计算所述障碍物该顶点在夏至日一天中的阴影区域，记为第二阴影区域；将所述第一阴影区域和第二阴影区域的外包顶点连接，得到该顶点全年的阴影区域；计算各个顶点全年的阴影区域，将各个顶点全年的阴影区域的外包顶点连接，得到所述障碍物全年的阴影区域。2.根据权利要求1所述的光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法，其特征在于，所述计算一天中所述障碍物外轮廓形状的任一顶点在对应时角下的阴影矢量，包括：根据障碍物当日的太阳直射点纬度、日照辐射的当前时角，计算所述当前时角的太阳高度角；利用所述太阳直射点纬度、所述当前时角、所述当前时角的太阳高度角，计算当日所述当前时角的太阳方位角；基于所述当前时角的太阳高度角和所述当前时角的太阳方位角，计算所述当前时角在东西方向的阴影长度以及所述当前时角在南北方向的阴影长度；根据所述当前时角在东西方向的阴影长度以及所述当前时角在南北方向的阴影长度，计算障碍物该顶点在当前时角下的阴影矢量。3.根据权利要求1所述的光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法，其特征在于，还包括：所述障碍物当日的太阳直射点纬度是通过将全年划分为5个区间，所述区间包括春分之前、春分
‑
夏至、夏至
‑
秋分、秋分
‑
冬至、冬至之后；根据当日所在区间计算太阳直射点纬度。4.根据权利要求3所述的光伏组件的障碍物阴影区域的生成方法，其特征在于，所述计算不同区间的太阳直射点纬度，包括：当时间处于春分前，n<＝78时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：其中，
‑
23.5为南回归线纬度
‑
23
°
26
’
的近似值
‑
23.5
°
，10为前一年冬至到1月1日之间的10天，88为冬至到春分之间的88天；当时间处于春分到夏至之间，n>78且n<＝171时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：其中，23.5为北回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
，78为1月1日到春分之间的78天，93为冬春分到夏至之间的93天；当时间处于夏至到秋分之间，n>171且n<＝265时，所述太阳直射点纬度的计算公式为：其中，23.5为北回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
，171为1月1日到秋分之间的171天，94为夏至到秋分之间的94天；当时间处于秋分到冬至之间，n>265且n<＝355时，所述太阳直
射点纬度的计算公式为：其中，23.5为南回归线纬度23
°
26
’
的近似值23.5
°
265为1月1日到秋分之间的265天90为秋分到冬至之间的90天；当时间处于冬至之后，n&a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春庆，邬亮，
申请(专利权)人：江苏中信博新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：