光伏系統(tǒng)陰影計算方法

1、.光伏系統(tǒng)陰影計算方法二、實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行說明，并進一步給大家介紹坡面影長理論公式的應(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，因為這兩部分所產(chǎn)生的陰影輪廓是不相同的，天窗北坡部分的陰影區(qū)域只在北坡同一個平面內(nèi)，可用公式法進行計算， 而南坡部分所產(chǎn)生的陰影可能同時跨過南坡和北坡屋面， 因此不是處于同一個平面內(nèi)， 公式法就不能直接使用， 需要借助于 CAD法。圖 6 為列舉并標注的一些關(guān)鍵點，如 F、 I 、 G、J 點可使用公式法， E、

2、H 點需要使用 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)鍵點位置列舉1、公式法求解;.通過（ 1）和（ 2）公式求得南京地區(qū)冬至日太陽時9 時對應(yīng)的高度角和方位角，通過（ 8）和（ 9）公式可求得高度1.15m 的天窗在北坡面上的陰影長度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X和 Y分量值CAD法是個人比較推崇的方法，可以解決公式法遇到的局限性問題，當(dāng)然CAD法也要借助于水平面上影長公式才能發(fā)揮出來，這一部分介紹了這種方法計算天窗北坡和南坡部分的影長。先通過（ 3）和（ 4）公式求得高度1.15m 的天窗在水平面上的影長X

3、和 Y 分量的大小，參考表 3。表 3 天窗在水平面上影長 X 和 Y 分量值CAD法測算的步驟簡述如下，對于北坡部分的影長計算，如F 點的投影位置，第一步可先分別畫出以直角邊長度1.15m（遮擋物高度） 和 2.31287m（水平面上影長Y 分量）的直接三角形，參考圖7，接下來過直角邊的頂點B 作角度為負 6°的直線并和斜邊的延長線相交于一點 M。那么交點與B 點的距離即為坡面影長的Y分量長度（以 B 點作為參考原點），使用 CAD的測量功能量出即可， 如本案例實測 Y分量長度為2.94898m，與理論計算值吻合。第二步畫出以直角邊長度1.15m 和 2.20231m 的直接三角形

4、，參考圖8，測量出圖 7 光線和坡面的交點M距離遮擋物最低點所在水平面的高度，本案例量測的高度為0.30825m。過 L 點作高度為0.30825m 的線段 LQ，過 Q作水平線與斜邊FL 的延長線交于P點，過 P點作 PN垂直于直角邊 FB，則 PN為 X分量長度，本例實測長度2.79262m，與理論計算值吻合。圖 7 天窗北坡部分F 點投影的Y分量求解圖8 天窗北坡部分F 點投影的X分量求解;.最后選擇冬至日太陽時9 時對天窗的陰影進行動態(tài)模擬，圖18 為陰影模擬結(jié)果，對于陰影的長度可使用軟件中的直尺工具進行測量。圖 18 冬至日 9 時陰影模擬結(jié)果4、 PVSYST仿真和 CAD法測量結(jié)

5、果比較PVSYST仿真的優(yōu)點在于其可視化效果較強，其缺點在于建模需要耗費一定的時間，另外模擬后還需要對影長進行手動的拉線測量，圖19 為 CAD法繪制的陰影區(qū)域，對其中幾個關(guān)鍵點之間的長度進行了標注，PVSYST模擬結(jié)果的手動測量值參考圖20。從兩者數(shù)據(jù)對比來看，結(jié)果非常接近，PVSYST測量的精度只顯示兩個小數(shù)點位置，但實際工程中厘米級別的誤差基本可以忽略，因此也滿足實際的設(shè)計要求了。;.圖 19 陰影區(qū)域CAD法測算（單位：mm）（A）（ B）（C）（ D）圖 20PVSYST模擬結(jié)果手動測量值（單位：m）;.小結(jié)文章通過數(shù)學(xué)角度針對坡屋面上的遮擋物影長公式進行了求解，并指出公式應(yīng)用存在的局限性，結(jié)合實際案例對天窗的陰影進行了精確的分析，介紹了公式法、CAD法和 PVSYST建模法的應(yīng)用并對三種方法求解的結(jié)果進行了比較，公式法和 CAD法兩者在本質(zhì)上其實是相通的，因此值也是相同的。PVSYST法模擬時軟件計算的冬至日9 時太陽高度角和方位角的值和公式計算非常吻合，因此模擬結(jié)果也具有較高的準確性。相比之下，PVSYST建模過程稍麻煩些，公式法和 CAD法則更為簡便。在實際設(shè)計時可根據(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算，而對于坡屋面， 若遮擋產(chǎn)生的陰影區(qū)域在同一平面內(nèi)，可使用