本發(fā)明屬于光伏電站測算的，主要涉及了一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著能源需求的日益增長，可再生能源如太陽能的開發(fā)利用受到了廣泛關(guān)注，其中光伏發(fā)電作為一種清潔、高效、可再生的能源形式，具有廣闊的發(fā)展前景。光伏農(nóng)業(yè)作為一種新興產(chǎn)業(yè)，不僅能夠提供新的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，還能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高農(nóng)業(yè)的綜合效益。

2、茶樹作為一種喜陰的植物，過度的陽光直射反而會(huì)降低產(chǎn)業(yè)質(zhì)量和產(chǎn)量。在茶樹生長環(huán)境的上方建設(shè)光伏發(fā)電設(shè)施，既能保證茶樹在適度光照的條件下生長，也能充分利用茶園的土地資源。

3、目前，國內(nèi)多地已經(jīng)開展了光伏與茶園相結(jié)合的試點(diǎn)工作建設(shè)。云南西雙版納茶園51mw項(xiàng)目是中國首座與茶園結(jié)合的太陽能光伏電站，在茶樹上架設(shè)透明雙玻組件，既不影響茶樹生長，還能實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)與光伏產(chǎn)業(yè)的互補(bǔ)，據(jù)報(bào)道，該項(xiàng)目每年可為茶農(nóng)增加收入約300元/畝；浙江中新能源與浙江茶葉研究所合作，2017年，在富陽西郵村基地上建立了固定支架和平單軸跟蹤支架兩套光伏發(fā)電系統(tǒng)；由此可見，光伏與茶園相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展空間。

4、茶園內(nèi)光伏陣列的排布方式變化，會(huì)導(dǎo)致茶葉接收光照幅度的大小和均勻性，均對(duì)茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生影響。因此，如何優(yōu)化光伏陣列的排列規(guī)律，以優(yōu)化茶園的光照條件，成為茶光互補(bǔ)模式推廣必須解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鮮少有如何優(yōu)化光伏陣列，從而優(yōu)化茶園光照，提高茶樹成長的問題，提供一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法及系統(tǒng)，首先收集茶樹高度和光伏陣列的安裝信息，建立不同分布規(guī)律的光伏陣列模型，所述分布規(guī)律包括但不限于間距正弦分布、中間寬兩邊窄分布、中間窄兩邊寬分布、正態(tài)分布、遞增分布、遞減分布；然后分別模擬夏季和冬季的光照輻射條件下茶葉接收輻射量的變化規(guī)律，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律；再根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)比不同光伏陣列排列規(guī)律下的光照效果，確定有益于茶樹生長茶葉輻射量均勻性提升的光伏板分布規(guī)律；同時(shí)考慮全球適用性的影響，根據(jù)客戶輸入的茶園經(jīng)緯度信息，輸出對(duì)應(yīng)地區(qū)的最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律；最后根據(jù)優(yōu)化結(jié)果展示并輸出最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律及詳細(xì)的分析報(bào)告。本發(fā)明方法不僅可以提高茶樹的光照條件，提升光照均勻性，促進(jìn)茶樹的生長，還能夠最大化光伏茶園的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)光伏茶園產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法，包括如下步驟:

3、s1,信息采集：收集影響茶園輻射量均勻性的數(shù)據(jù)信息，所述數(shù)據(jù)信息至少包括茶樹高度和光伏陣列的安裝信息；

4、s2，建立光伏陣列模型：根據(jù)步驟s1收集的茶樹高度確立光伏陣列模型中光伏板的高度，建立不同分布規(guī)律的光伏陣列模型；所述分布規(guī)律包括但不限于間距正弦分布、中間寬兩邊窄分布、中間窄兩邊寬分布、正態(tài)分布、遞增分布、遞減分布；

5、s3，光照模擬：根據(jù)步驟s2中不同的分布規(guī)律，分別模擬夏季和冬季的光照輻射條件下茶葉接收輻射量的變化規(guī)律，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律；

6、s4，優(yōu)化分析：根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)比不同光伏陣列排列規(guī)律下的光照效果，確定有益于茶樹生長茶葉輻射量均勻性提升的光伏板分布規(guī)律；

7、s5，全球適用性分析：根據(jù)客戶輸入的茶園經(jīng)緯度信息，輸出對(duì)應(yīng)地區(qū)的最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律；

8、s6，輸出信息：展示并輸出最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律及詳細(xì)的分析報(bào)告。

9、作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟s2中利用rh?i?no軟件建立光伏陣列模型，其中，單片光伏板的規(guī)格尺寸2278mm*1134mm*35mm，傾斜角25°，每行共有2*16個(gè)光伏板，一共有16行光伏陣列。

10、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述步驟s3中通過grasshopper插件對(duì)每種分布規(guī)律下的光伏陣列進(jìn)行光照模擬，通過ladybug插件導(dǎo)入氣象數(shù)據(jù)，通過添加太陽輻射電池組件i?nc?i?dent?rad?i?at?i?on獲取光伏板下方的輻射量，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律。

11、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述步驟s4具體為：選擇i?nc?i?dent?rad?i?at?i?on元件輸出的最低平均輻射量進(jìn)行分析，通過l?i?st?item元件將輸出的l?egend序列中數(shù)據(jù)提取出來，通過merge元件將提取的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)集中，得到優(yōu)化后的不同規(guī)律下光伏板下方茶樹所接收到的最低平均輻射量。

12、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還采取的技術(shù)方案是：一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化系統(tǒng)，至少包括輸入模塊、建模模塊、模擬模塊、優(yōu)化分析模塊、全球適用性分析模塊和輸出模塊，

13、所述輸入模塊：用于輸入和接收影響茶園輻射量均勻性的信息數(shù)據(jù)；

14、所述建模模塊：根據(jù)不同光伏板的分布規(guī)律，建立光伏陣列模型，對(duì)茶樹的光照進(jìn)行計(jì)算；

15、所述模擬模塊：考慮季節(jié)變化，分別模擬夏季和冬季的光照輻射條件下茶葉接收輻射量的變化規(guī)律，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律；

16、所述優(yōu)化分析模塊：根據(jù)模擬模塊的模擬結(jié)果，對(duì)比不同光伏陣列排列規(guī)律下的光照效果，確定有益于茶樹成長的光伏板分布規(guī)律；

17、所述全球適用性分析模塊：通過改變經(jīng)緯度，模擬全球不同地區(qū)的太陽輻射量，輸出對(duì)應(yīng)地區(qū)的最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律；

18、所述輸出模塊：將優(yōu)化分析后最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律的結(jié)果以圖形或表格形式展示給用戶，并生成詳細(xì)的分析報(bào)告。

19、作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述模擬模塊中，還包括太陽高度角、方位角和陰影遮擋的模擬考量因素。

20、作為本方明的另一種改進(jìn)，還包括環(huán)境因素分析模塊，用于分析溫度、濕度和風(fēng)速對(duì)茶園輻射量均勻性的影響，評(píng)估光伏組件間距。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

22、(1)本發(fā)明方法可用于全球地理位置的光伏陣列排布優(yōu)化，通過改變經(jīng)緯度信息，模擬不同地區(qū)的太陽輻射條件，可得到各地區(qū)的光伏茶園定制化的最優(yōu)排布設(shè)計(jì)方案。

23、(2)本發(fā)明方法充分考慮了不同時(shí)間段(如日出至日落)內(nèi)的光照輻射情況和現(xiàn)實(shí)的環(huán)境情況，提供了更加全面和準(zhǔn)確的光照效率分析，大大提升了優(yōu)化方案的有效性和高效性。

24、(3)本發(fā)明方法的光伏板分布規(guī)律可根據(jù)用戶需求進(jìn)行自定義、設(shè)置和調(diào)整，靈活方便，更加適應(yīng)實(shí)際需求。

25、(4)本發(fā)明方法的光伏茶園陣列排布設(shè)計(jì)方法不僅提高了茶樹的光照條件，還可提升光照均勻性，均可促進(jìn)茶樹的生長，能夠最大化光伏茶園的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)光伏茶園產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。。

技術(shù)特征：

1.一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟:

2.如權(quán)利要求1所述的一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s2中利用rhino軟件建立光伏陣列模型，其中，單片光伏板的規(guī)格尺寸2278mm*1134mm*35mm，傾斜角25°，每行共有2*16個(gè)光伏板，一共有16行光伏陣列。

3.如權(quán)利要求1所述的一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s3中通過grasshopper插件對(duì)每種分布規(guī)律下的光伏陣列進(jìn)行光照模擬，通過ladybug插件導(dǎo)入氣象數(shù)據(jù)，通過添加太陽輻射電池組件incident?radiation獲取光伏板下方的輻射量，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律。

4.如權(quán)利要求1所述的一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s4具體為：選擇incident?radiation元件輸出的最低平均輻射量進(jìn)行分析，通過list?item元件將輸出的legend序列中數(shù)據(jù)提取出來，通過merge元件將提取的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)集中，得到優(yōu)化后的不同規(guī)律下光伏板下方茶樹所接收到的最低平均輻射量。

5.一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：至少包括輸入模塊、建模模塊、模擬模塊、優(yōu)化分析模塊、全球適用性分析模塊和輸出模塊，

6.如權(quán)利要求5所述的一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述模擬模塊中，還包括太陽高度角、方位角和陰影遮擋的模擬考量因素。

7.如權(quán)利要求5所述的一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：還包括環(huán)境因素分析模塊，用于分析溫度、濕度和風(fēng)速對(duì)茶園輻射量均勻性的影響，評(píng)估光伏組件間距。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種提升光伏茶園輻射量均勻性的光伏組件間距優(yōu)化方法及系統(tǒng)，首先收集茶樹高度和光伏陣列的安裝信息，建立不同分布規(guī)律的光伏陣列模型；然后分別模擬夏季和冬季的光照輻射條件下茶葉接收輻射量的變化規(guī)律，選出茶葉接收輻射量變化幅度最小的排列規(guī)律；再根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)比不同光伏陣列排列規(guī)律下的光照效果，確定有益于輻射量均勻性提升的光伏板分布規(guī)律；考慮全球適用性的影響，根據(jù)客戶輸入的茶園經(jīng)緯度信息，輸出對(duì)應(yīng)地區(qū)的最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律；最后根據(jù)優(yōu)化結(jié)果展示并輸出最優(yōu)光伏陣列排列規(guī)律及詳細(xì)的分析報(bào)告。本發(fā)明方法可以提升光照均勻性，促進(jìn)茶樹的生長，還能夠最大化光伏茶園的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：安少帥,周國明,牛晨暉,陳大慶,朱靜,姚正陽,李鋒,張艷飛,李振文,滕洪順,常一帆,王依燃,肖華鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華能江蘇綜合能源服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10