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一種山地光伏電站布置方法

文檔序號:6515687閱讀:1668來源:國知局
一種山地光伏電站布置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電站布置方法,具體涉及一種山地光伏電站布置方法。本發(fā)明應(yīng)用Google地球軟件和ArcGIS軟件完成坡地建模,生成TIN地形圖,減少了人力和物力的耗費(fèi);通過日照分析軟件對該山地區(qū)域的TIN地形圖進(jìn)行模擬計算,提高了發(fā)電量計算的準(zhǔn)確性;充分依托山地走勢,沿山體布置光伏陣列,減少了支架用鋼量以及占地面積,降低了施工難度,節(jié)省了大量資金,且對發(fā)電量影響不大;通過日照分析軟件對該山地區(qū)域的TIN地形圖進(jìn)行陰影輪廓分析,確定出陣列的定位點,為北半球坡地光伏陣列提供了一種有效、便捷的方法。
【專利說明】一種山地光伏電站布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電站布置方法,具體涉及一種山地光伏電站布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大型地面電站的場址一般選擇在地勢平坦的地區(qū)或者北高南低的山地上,在預(yù)期規(guī)劃時,需要反復(fù)進(jìn)行實地勘測地形,耗費(fèi)大量人力和財力。
[0003]在地形平緩的平原地帶建設(shè)光伏電站,可局部進(jìn)行場平,東西方向陣列不會產(chǎn)生陰影遮擋,整個場址內(nèi)受日照情況大體相同,不會有“陰面陽面”之分,在確定光伏陣列前后排間距時,應(yīng)避免前排方陣遮擋后排方陣,否則在遮蔭部分不但沒有電力輸出,而且要消耗電力,形成局部發(fā)熱,產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”,根據(jù)項目所在地的地理緯度、太陽運(yùn)動情況、高度差等可由以下公式計算出最大陰影長度D。
[0004]D= cos β XH/tan (arcsin α )
sin a =sin Φ sin δ +cos Φ cos δ cos ω
sin β =cosδsin ω/cos α
式中,φ為當(dāng)?shù)鼐暥?在北半球為正,南半球為負(fù));
H為前排陣列(或其他遮擋物)最高點與后排組件最低位置的高度差;
S為冬至日的太陽赤緯角,為-23.5° ; ω為時角,上午9:00和下午3:00的時角為±45° ; α為太陽高度角; β為太陽方位角。
[0005]由于國有未利用土地有限,國有未利用土地大部分為山地,地勢復(fù)雜,場地坡度陡峭,山體本身會產(chǎn)生“陰陽面”,并非所有地域都能保證每天受日照6小時(9:00-15:00),單憑地形圖很難分析出各個區(qū)域受日照的情況,不能準(zhǔn)確確定光伏陣列的布置區(qū)域,且大面積場平造價很高,不現(xiàn)實,在這種情況下布置光伏陣列不能按照上述公式計算,給光伏陣列的布置帶來了極大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠、經(jīng)濟(jì)、易實施的山地光伏電站布置方法。
[0007]為解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明包括以下步驟:
①通過Google地球?qū)I(yè)版軟件生成所選區(qū)域坡地`的等高線地形圖;
②利用ArcGIS軟件進(jìn)行三維景觀建模,將等高線地形圖中的地形點以及等高線進(jìn)行賦值,生成TIN地形圖,即不規(guī)則三角網(wǎng)地形圖,完成坡地建模;
③通過日照分析軟件對TIN地形圖進(jìn)行日照分析,可得出山體各個部分受日照的情況,確定受日照6小時(9:0(T15:00)的區(qū)域,根據(jù)該區(qū)域確定光伏電站的裝機(jī)容量; ④山體受日照6小時的區(qū)域即為光伏陣列的可布置區(qū)域,利用日照分析軟件對光伏陣列進(jìn)行建模,將光伏陣列沿著山體布置;
⑤采用沿山體方式布置光伏陣列時,利用日照分析軟件進(jìn)行模擬,通過模擬光伏陣列任意面的瞬時陰影輪廓,分析出前排陣列在各個時刻的陰影范圍,從而確定出后排光伏陣列的定位點。
[0008]當(dāng)步驟④中光伏陣列沿山體布置,所采用的方位不是最佳方位正南方向時,光伏陣列的方位角應(yīng)在正南方向±20°范圍內(nèi)變化。
[0009]本發(fā)明的積極效果如下:本發(fā)明應(yīng)用Google地球軟件和ArcGIS軟件完成坡地建模,生成TIN地形圖,減少了人力和物力的耗費(fèi);通過日照分析軟件對該山地區(qū)域的TIN地形圖進(jìn)行模擬計算,提高了發(fā)電量計算的準(zhǔn)確性;充分依托山地走勢,沿山體布置光伏陣列,減少了支架用鋼量以及占地面積,降低了施工難度,節(jié)省了大量資金,且對發(fā)電量影響不大;通過日照分析軟件對該山地區(qū)域的TIN地形圖進(jìn)行陰影輪廓分析,確定出陣列的定位點,為坡地光伏陣列提供了一種有效、便捷的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例中工程勘測地形圖的等高線地形圖;
圖2為本發(fā)明實施例中三維建模后生成的TIN地形圖;
圖3為本發(fā)明實施例中根據(jù)日照分析確定的可布置光伏陣列區(qū)域;
圖4為本發(fā)明實施例中前后排間距2.5m時的陣列陰影模擬圖;
圖5為本發(fā)明實施例中前后排間距3m時的陣列陰影模擬圖;
在圖中:1等高線、2不規(guī)則三角、3遮擋陰影、A日照時間滿足6小時區(qū)域、B日照時間低于6小時區(qū)域。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明包括以下步驟:
①通過Google地球?qū)I(yè)版軟件生成所選區(qū)域坡地的等高線地形圖;
②利用ArcGIS軟件進(jìn)行三維景觀建模,將等高線地形圖中的地形點以及等高線進(jìn)行賦值,生成TIN地形圖,即不規(guī)則三角網(wǎng)地形圖,完成坡地建模;
③通過日照分析軟件對TIN地形圖進(jìn)行日照分析,可得出山體各個部分受日照的情況,確定受日照6小時(9:0(T15:00)的區(qū)域,根據(jù)該區(qū)域確定光伏電站的裝機(jī)容量;
④山體受日照6小時的區(qū)域即為光伏陣列的可布置區(qū)域,利用日照分析軟件對光伏陣列進(jìn)行建模,將光伏陣列沿著山體布置;
⑤采用沿山體方式布置光伏陣列時,利用日照分析軟件進(jìn)行模擬,通過模擬光伏陣列任意面的瞬時陰影輪廓,分析出前排陣列在各個時刻的陰影范圍,從而確定出后排光伏陣列的定位點。
[0012]本發(fā)明中的山地光伏電站布置以北半球山地為例說明,北半球山地的最好采光方位為正南方向;同理,南半球山地的最好采光方位為正北方向。
[0013]當(dāng)步驟④中光伏陣列沿山體布置,所采用的方位不是最佳方位正南方向時,光伏陣列的方位角應(yīng)在正南方向±20°范圍內(nèi)變化。[0014]根據(jù)日照分析軟件計算得出,光伏陣列的方位角在正南方向±20°范圍內(nèi)變化時,發(fā)電量損失小于2%,即對發(fā)電量影響不大。
[0015]在本發(fā)明中,利用日照分析軟件進(jìn)行模擬光伏陣列位置,當(dāng)確定出的方位角超出正南方向±20°時,則放棄對該山地規(guī)劃建設(shè)光伏電站的想法,繼續(xù)對備選區(qū)域進(jìn)行模擬分析,直至確定出合適區(qū)域為止。
[0016]本發(fā)明中的日照分析軟件可采用天正日照、眾智日照、三維日照分析以及pvsyst等軟件。
[0017]下面針對某一實際設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)描述,本部分的描述僅是示范性和解釋性,不應(yīng)視為本發(fā)明公開技術(shù)內(nèi)容的限制。
[0018]圖1為北半球某實際項目的勘測地形圖,電站位于山坡南側(cè)坡地,北高南低,通過Google地球?qū)I(yè)版軟件處理后,生成由若干等高線和等高點組成的地形圖。
[0019]利用ArcGIS軟件進(jìn)行三維景觀建模,將圖1中等高線地形圖中的地形點以及等高線進(jìn)行賦值,生成TIN地形圖,即不規(guī)則三角網(wǎng)地形圖,完成坡地建模,如圖2所示。
[0020]對TIN地形圖上的多點進(jìn)行日照情況分析,得出山體各個區(qū)域受日照情況,分別用字母表示出來。如圖3所示,A區(qū)域代表受日照時間滿足6小時(9:00-15:00),該區(qū)域為光伏陣列的可布置區(qū)域,B區(qū)域代表受日照時間低于6小時(9:00-15:00),該區(qū)域不能布置光伏陣列。
[0021]根據(jù)地形地勢的特點,利用日照分析軟件進(jìn)行三維模擬,在山地上的可布置區(qū)域沿坡體走勢布置太陽光伏板并模擬陣列區(qū)陣列的前后左右間距。
[0022]如圖4所示,模擬前排陣列在9:0(T15:00對后排陣列的陰影遮擋范圍,當(dāng)前后間距為2500mm時,在13:30分前排陣列會對后排陣列產(chǎn)生遮擋,因此應(yīng)加大前后間距,經(jīng)過模擬前后間距調(diào)整為3000mm,此時對后排不產(chǎn)生遮擋,即可確定安裝點,布置效果如圖5所示。
[0023]本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行了闡述,以上實施案例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出,對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾;這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種山地光伏電站布置方法,其特征在于其包括以下步驟: ①通過Google地球?qū)I(yè)版軟件生成所選區(qū)域坡地的等高線地形圖; ②利用ArcGIS軟件進(jìn)行三維景觀建模,將等高線地形圖中的地形點以及等高線進(jìn)行賦值,生成TIN地形圖,即不規(guī)則三角網(wǎng)地形圖,完成坡地建模; ③通過日照分析軟件對TIN地形圖進(jìn)行日照分析,可得出山體各個部分受日照的情況,確定受日照6小時(9:0(T15:00)的區(qū)域,根據(jù)該區(qū)域確定光伏電站的裝機(jī)容量; ④山體受日照6小時的區(qū)域即為光伏陣列的可布置區(qū)域,利用日照分析軟件對光伏陣列進(jìn)行建模,將光伏陣列沿著山體布置; ⑤采用沿山體方式布置光伏陣列時,利用日照分析軟件進(jìn)行模擬,通過模擬光伏陣列任意面的瞬時陰影輪廓,分析出前排陣列在各個時刻的陰影范圍,從而確定出后排光伏陣列的定位點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地光伏電站布置方法,其特征在于:當(dāng)步驟④中光伏陣列沿山體布置,所采用的方位不是最佳方位正南方向時,光伏陣列的方位角應(yīng)在正南方向±20°范圍內(nèi)變化。
【文檔編號】G06T7/00GK103559738SQ201310486997
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】郝楊, 郭東凱, 董曉青, 宋素欣, 王亮, 任旭光, 張艷婧 申請人:河北能源工程設(shè)計有限公司
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