光伏系統(tǒng)陰影計(jì)算方法

1、.光伏系統(tǒng)陰影計(jì)算方法二、實(shí)例分析這里以上文圖1 某南北坡向屋頂?shù)木匦翁齑盀槔M(jìn)行說(shuō)明，并進(jìn)一步給大家介紹坡面影長(zhǎng)理論公式的應(yīng)用、理論公式與 CAD的結(jié)合使用及 PVSYST的建模分析法，天窗相關(guān)尺寸參數(shù)參考表 1，圖 5 為對(duì)照示意圖，為了便于分析陰影，將天窗分成南坡和北坡兩部分，因?yàn)檫@兩部分所產(chǎn)生的陰影輪廓是不相同的，天窗北坡部分的陰影區(qū)域只在北坡同一個(gè)平面內(nèi)，可用公式法進(jìn)行計(jì)算， 而南坡部分所產(chǎn)生的陰影可能同時(shí)跨過(guò)南坡和北坡屋面， 因此不是處于同一個(gè)平面內(nèi)， 公式法就不能直接使用， 需要借助于 CAD法。圖 6 為列舉并標(biāo)注的一些關(guān)鍵點(diǎn)，如 F、 I 、 G、J 點(diǎn)可使用公式法， E、

2、H 點(diǎn)需要使用 CAD法。表 1 天窗相關(guān)參數(shù)圖 5 天窗三維示意圖（南北坡面）圖 6 天窗俯視圖和關(guān)鍵點(diǎn)位置列舉1、公式法求解;.通過(guò)（ 1）和（ 2）公式求得南京地區(qū)冬至日太陽(yáng)時(shí)9 時(shí)對(duì)應(yīng)的高度角和方位角，通過(guò)（ 8）和（ 9）公式可求得高度1.15m 的天窗在北坡面上的陰影長(zhǎng)度X和 Y分量值的大小，結(jié)果參考表 2。表 2 天窗北坡面上影長(zhǎng)X和 Y分量值CAD法是個(gè)人比較推崇的方法，可以解決公式法遇到的局限性問(wèn)題，當(dāng)然CAD法也要借助于水平面上影長(zhǎng)公式才能發(fā)揮出來(lái)，這一部分介紹了這種方法計(jì)算天窗北坡和南坡部分的影長(zhǎng)。先通過(guò)（ 3）和（ 4）公式求得高度1.15m 的天窗在水平面上的影長(zhǎng)X

3、和 Y 分量的大小，參考表 3。表 3 天窗在水平面上影長(zhǎng) X 和 Y 分量值CAD法測(cè)算的步驟簡(jiǎn)述如下，對(duì)于北坡部分的影長(zhǎng)計(jì)算，如F 點(diǎn)的投影位置，第一步可先分別畫(huà)出以直角邊長(zhǎng)度1.15m（遮擋物高度） 和 2.31287m（水平面上影長(zhǎng)Y 分量）的直接三角形，參考圖7，接下來(lái)過(guò)直角邊的頂點(diǎn)B 作角度為負(fù) 6°的直線并和斜邊的延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn) M。那么交點(diǎn)與B 點(diǎn)的距離即為坡面影長(zhǎng)的Y分量長(zhǎng)度（以 B 點(diǎn)作為參考原點(diǎn)），使用 CAD的測(cè)量功能量出即可， 如本案例實(shí)測(cè) Y分量長(zhǎng)度為2.94898m，與理論計(jì)算值吻合。第二步畫(huà)出以直角邊長(zhǎng)度1.15m 和 2.20231m 的直接三角形

4、，參考圖8，測(cè)量出圖 7 光線和坡面的交點(diǎn)M距離遮擋物最低點(diǎn)所在水平面的高度，本案例量測(cè)的高度為0.30825m。過(guò) L 點(diǎn)作高度為0.30825m 的線段 LQ，過(guò) Q作水平線與斜邊FL 的延長(zhǎng)線交于P點(diǎn)，過(guò) P點(diǎn)作 PN垂直于直角邊 FB，則 PN為 X分量長(zhǎng)度，本例實(shí)測(cè)長(zhǎng)度2.79262m，與理論計(jì)算值吻合。圖 7 天窗北坡部分F 點(diǎn)投影的Y分量求解圖8 天窗北坡部分F 點(diǎn)投影的X分量求解;.最后選擇冬至日太陽(yáng)時(shí)9 時(shí)對(duì)天窗的陰影進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，圖18 為陰影模擬結(jié)果，對(duì)于陰影的長(zhǎng)度可使用軟件中的直尺工具進(jìn)行測(cè)量。圖 18 冬至日 9 時(shí)陰影模擬結(jié)果4、 PVSYST仿真和 CAD法測(cè)量結(jié)

5、果比較PVSYST仿真的優(yōu)點(diǎn)在于其可視化效果較強(qiáng)，其缺點(diǎn)在于建模需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，另外模擬后還需要對(duì)影長(zhǎng)進(jìn)行手動(dòng)的拉線測(cè)量，圖19 為 CAD法繪制的陰影區(qū)域，對(duì)其中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的長(zhǎng)度進(jìn)行了標(biāo)注，PVSYST模擬結(jié)果的手動(dòng)測(cè)量值參考圖20。從兩者數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，結(jié)果非常接近，PVSYST測(cè)量的精度只顯示兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)位置，但實(shí)際工程中厘米級(jí)別的誤差基本可以忽略，因此也滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求了。;.圖 19 陰影區(qū)域CAD法測(cè)算（單位：mm）（A）（ B）（C）（ D）圖 20PVSYST模擬結(jié)果手動(dòng)測(cè)量值（單位：m）;.小結(jié)文章通過(guò)數(shù)學(xué)角度針對(duì)坡屋面上的遮擋物影長(zhǎng)公式進(jìn)行了求解，并指出公式應(yīng)用存在的局限性，結(jié)合實(shí)際案例對(duì)天窗的陰影進(jìn)行了精確的分析，介紹了公式法、CAD法和 PVSYST建模法的應(yīng)用并對(duì)三種方法求解的結(jié)果進(jìn)行了比較，公式法和 CAD法兩者在本質(zhì)上其實(shí)是相通的，因此值也是相同的。PVSYST法模擬時(shí)軟件計(jì)算的冬至日9 時(shí)太陽(yáng)高度角和方位角的值和公式計(jì)算非常吻合，因此模擬結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確性。相比之下，PVSYST建模過(guò)程稍麻煩些，公式法和 CAD法則更為簡(jiǎn)便。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)不同的屋面選擇不同的方法，如水平屋面可使用理論公式計(jì)算，而對(duì)于坡屋面， 若遮擋產(chǎn)生的陰影區(qū)域在同一平面內(nèi)，可使用