一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏組件布置通過對受光面上平均年總輻射量的預(yù)測，選定光伏組件布置的方位角及其方位角下的最佳傾角，使光伏組件平均年發(fā)電量最大。若光伏組件不能保證最佳傾角布置，則光伏電站會有一定的發(fā)電量損失。
[0003]目前山地光伏組件布置有兩種方法:
第一種:每個光伏陣列用支架調(diào)整到同一標(biāo)高，所有光伏組件正南最佳傾角布置，保證最大發(fā)電量，存在的不足之處在于，所有的光伏陣列呈階梯狀布置在山面上，山的坡度越大，陣列兩邊支架的高差越大，浪費(fèi)支架用量并增大了施工難度。
[0004]第二種:光伏組件隨坡就勢布置在山面上，光伏組件方位角隨山勢改變，光伏組件像帽子一樣帶著山體上，存在的不足之處在于，由于方位角的改變將犧牲部分發(fā)電量，即沒有有效利用光伏資源，而且由于光伏陣列的方位角多種多樣，很難在測繪圖上定位光伏陣列的位置及標(biāo)高，最終只能靠施工單位現(xiàn)場調(diào)節(jié)，不便于設(shè)計施工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法，能夠大幅節(jié)省光伏組件的支架，并能夠有效利用光伏資源。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:
一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法，在山體上將光伏組件正南最佳傾角布置，其特征在于:在最佳傾角平面內(nèi)，將光伏組件轉(zhuǎn)動角度γ，使光伏組件與山體表面相切，即滿足(HB-HB，)= (?-?.)，HB、He分別表示光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)的高程，B點(diǎn)、C點(diǎn)為光伏組件長邊的兩個端點(diǎn)，Hb,, Hc,分別表示B’點(diǎn)、C’點(diǎn)的高程，B’點(diǎn)、C’點(diǎn)為光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)在山體表面的投影。
[0007]通過山地測繪圖獲得HB，、Hc，。
[0008]本發(fā)明具有的有益效果:
本發(fā)明在山體上將光伏組件正南最佳傾角布置，在最佳傾角平面內(nèi)，將光伏組件轉(zhuǎn)動角度γ，即滿足(Hb-Hb，) = (He-He.)，光伏組件的兩邊支架高度相同，大幅節(jié)省了支架成本，由于光伏組件仍處于最佳傾角平面內(nèi)，充分有效利用了光伏資源。本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有山地地形，并避免了山地光伏組件布置中經(jīng)常出現(xiàn)的陰影遮擋及光資源損失問題。本發(fā)明通過山地測繪圖獲得HB，、HC，，結(jié)合轉(zhuǎn)動角度γ、最佳傾角α、1氏高差之間的關(guān)系，計算獲得轉(zhuǎn)動角度γ，繼而計算獲得光伏組件上各點(diǎn)的坐標(biāo)及粧頂標(biāo)高，更加便于設(shè)計施工。
【附圖說明】
[0009]圖1是山地西南坡光伏組件在正南最佳傾角平面內(nèi)0°轉(zhuǎn)角布置圖； 圖2是山地西南坡光伏組件正南最佳傾角布置的左視圖；
圖3是山地西南坡光伏組件在正南最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動角度γ后布置圖；
圖4是山地西南坡光伏組件在正南最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動角度γ后角后任意一點(diǎn)E與角點(diǎn)B高差計算示意圖；
圖5是山地東南坡光伏組件在正南最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動角度γ后布置圖；
圖6是山地東南坡光伏組件在正南最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動角度γ后角后任意一點(diǎn)E與角點(diǎn)B高差計算示意圖；
圖7是光伏組件在山體投影示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1、圖2所示，山地西南坡光伏組件I在正南最佳傾角平面內(nèi)0°轉(zhuǎn)角布置時(最佳傾角為α )，組件的四個角點(diǎn)分別為六』、(:、0，其在山體表面的投影分別為4’、8’、(:’、D’，因光伏組件是采取正南無轉(zhuǎn)角布置，組件角點(diǎn)B和C (即光伏組件長邊的兩個端點(diǎn)B和C)的高程一致，即Hb=Hc;組件角點(diǎn)B、C在山體表面的投影B’、C’的高程Ηβ’和Hc’從山地測繪圖直接讀取(若投影點(diǎn)在等高線上，則直接讀取該等高線的高程；若投影點(diǎn)不在等高線上，則線性插值計算)，經(jīng)計算，(Hb-HbOXHc-Hc,),即光伏組件兩邊的支架高度不同，從而導(dǎo)致組件支架的浪費(fèi)。
[0011]如圖3所示，在最佳傾角平面內(nèi)，將光伏組件轉(zhuǎn)動角度γ，使光伏組件與山體表面相切，即滿足(HB-HB，)= (?-?.)，ΗΒ、Ηε分別表示光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)的高程，B點(diǎn)、C點(diǎn)為光伏組件長邊的兩個端點(diǎn)，Hb,, Hc,分別表示B’點(diǎn)、C’點(diǎn)的高程，B’點(diǎn)、C’點(diǎn)為光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)在山體表面的投影。通過山地測繪圖獲得HB，、HC，，結(jié)合轉(zhuǎn)動角度γ、最佳傾角a、HB、Hc高差之間的關(guān)系，計算獲得轉(zhuǎn)動角度γ，繼而計算獲得光伏組件上各點(diǎn)的坐標(biāo)及粧頂標(biāo)高。
[0012]通過如下方法計算HB、Hc高差以及光伏組件在最佳傾角平面任意一點(diǎn)與角B點(diǎn)的高差。
[0013]如圖4所示，光伏組件在最佳傾角平面WXYZ內(nèi)轉(zhuǎn)動角度γ后，最佳傾角平面上任意一點(diǎn)E與角點(diǎn)B的高差計算如下:在組件傾角平面WXYZ內(nèi)，過B點(diǎn)畫一條與線BC夾角為γ的輔助線KL，連接點(diǎn)B和點(diǎn)Ε，由空間解析幾何可計算出線BE的長度Lbe和線BE與線BC的夾角β。在組件傾角平面WXYZ內(nèi)，過E點(diǎn)畫一條垂直于KL的垂線EF，假設(shè)線EF的長度為Lef。E點(diǎn)在水平面JKLM內(nèi)的投影為點(diǎn)Ε’，連接點(diǎn)E和點(diǎn)Ε’，點(diǎn)F和點(diǎn)Ε’，假設(shè)線ΕΕ’的長度為Lee,，線EF和線E’ F的夾角即光伏組件的最佳傾角a。由上可知點(diǎn)E與角點(diǎn)B的高差即線EE’的長度Lee，，線EE’的長度Lee.由下式計算獲得
LEE’=LBE*sin (β + γ ) * sin a ( γ <90° )。
[0014]如圖5、圖6所示，山地東南坡光伏組件的布置原理同山地西南坡光伏組件，如圖6所示，此時，最佳傾角平面上任意一點(diǎn)E與角點(diǎn)B的高差Lee.由下式計算獲得
LEE’=LBE*sin(0-γ)* sin a ( γ <90° )
下面通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0015]采用PVS程序進(jìn)行建模。根據(jù)實(shí)際測量得出山體南向坡度約為18°，北偏東15°。光伏組件布置以雙排40片為例，如果依舊采用現(xiàn)有正南最佳傾角布置，即使一側(cè)光伏組件貼地布置，另一側(cè)的支架長度也將達(dá)到11.112m*sin(15° )=2.88米，這將大幅度增加支架的使用量。通過采用本發(fā)明方法布置，不僅大幅節(jié)省支架，而且光資源損失率僅為1.4%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法，在山體上將光伏組件正南最佳傾角布置，其特征在于:在最佳傾角平面內(nèi)，將光伏組件轉(zhuǎn)動角度γ，使光伏組件與山體表面相切，即滿足(?-?,) = (Hc-Hc,)，HB、He分別表示光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)的高程，B點(diǎn)、C點(diǎn)為光伏組件長邊的兩個端點(diǎn)，Hb,, Hc,分別表示B’點(diǎn)、C’點(diǎn)的高程，B’點(diǎn)、C’點(diǎn)為光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)在山體表面的投影。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:通過山地測繪圖獲得HB，、Hc，。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種山地光伏組件三維最佳傾角布置方法，在山體上將光伏組件正南最佳傾角布置，其特征在于：在最佳傾角平面內(nèi)，將光伏組件轉(zhuǎn)動角度γ，使光伏組件與山體表面相切，即滿足(HB-HB’)=(HC-HC’)，HB、HC分別表示光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)的高程，B點(diǎn)、C點(diǎn)為光伏組件長邊的兩個端點(diǎn)，HB’、HC’分別表示B’點(diǎn)、C’點(diǎn)的高程，B’點(diǎn)、C’點(diǎn)為光伏組件B點(diǎn)、C點(diǎn)在山體表面的投影。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN105427183
【申請?zhí)枴緾N201510747501
【發(fā)明人】徐俊, 鄭偉恩, 王世英, 易云峰
【申請人】杭州國電能源環(huán)境設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月6日