[发明专利]基于Arcgis的光伏阵列阴影计算方法

说明书

本发明涉及光伏电站领域，公开了一种基于Arcgis的光伏阵列阴影计算方法，使得研究人员能够确定任意时间段内前排光伏组件的阴影对后排光伏组件的遮挡情况。本发明通过对太阳的方向向量、组件支架、地面进行建模，从而推导出光伏组件的边缘点到地面投影点的变换矩阵，通过前后组件阴影的重合区域通过变换矩阵求逆准确得到后排组件的被遮挡的区域。本发明适用于对地势非常复杂的山地区域的光伏电站。

技术领域

本发明涉及光伏电站领域，特别涉及基于Arcgis的光伏阵列阴影计算方法。

背景技术

目前按照《光伏发电站设计规范GB50797-2012》中对光伏方阵布置的要求：光伏方阵各排、列的布置间距应保证每天9:00～15:00(当地真太阳时)时间段内前、后、左、右互补遮挡。

由于研究光伏组件的阴影的主要目的为研究前排光伏组件对后排组件的遮挡问题。由此，目前国内的主要研究方向为在保证前排组件对后排组件不遮挡的情况下光伏组件布置的最小间距。此最小间距以当地冬至日真太阳时9:00～15:00时无遮挡为目标，不能具体的分析在其他时间段内前排光伏组件的阴影对后排光伏组件的遮挡情况。

同时，目前的公式仅能对分析在理想的平地、南坡或者北坡下的光伏组件阴影，由于山地光伏地形、地势非常复杂，微地形和微地貌很多。使用上述常规的分析方法无法实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于Arcgis的光伏阵列阴影计算方法，使得研究人员能够确定任意时间段内前排光伏组件的阴影对后排光伏组件的遮挡情况。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：基于Arcgis的光伏阵列阴影计算方法，包括步骤：

建立三维坐标系o-xyz；

建立太阳法向量S(S_x,S_y,S_z)在三维坐标系中的数学模型；

通过Arcgis软件获取光伏支架的任意三个角点在三维坐标系中的坐标，根据获取的光伏支架的任意三个角点坐标求得光伏支架的平面方程T(T_x,T_y,T_z),建立光伏支架的平面在三维坐标系中的数学模型；

通过Arcgis软件获取坡面的任意三个点在三维坐标系中的坐标，根据获取的光伏地面的任意三个点的坐标求得坡面的平面方程G(G_x,G_y,G_z)，建立坡面在三维坐标系中的数学模型；

根据太阳法向量的数学模型、坡面的的数学模型、光伏支架的平面的数学模型计算光伏组件边缘点T(T_x,T_y,T_z)在坡面上的投影点V(V_x,V_y,V_z)的变化矩阵M；

利用变化矩阵M计算前后两排光伏阵列的边缘点在坡面上的投影点；

根据前后两排光伏阵列的边缘点在坡面上的投影点确定前后两排光伏阵列的阴影交集；

若所述阴影交集不是空集，则获取所述阴影交集的顶点；

根据阴影交集的顶点以及变换矩阵M求逆得到前排阵列在后排阵列上的遮挡区域的顶点，连接所有的前排阵列在后排阵列的遮挡区域的顶点，从而得到前排阵列在后排阵列的遮挡区域。

进一步的，所述变换矩阵M为：

其中，N＝S_x·G_x+S_y·G_y+S_z·G_z。