[發(fā)明專利]一種基于作物生長模式的光伏溫室太陽能分配方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310024320.6
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103163904A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳教料;胥芳;張立彬;譚大鵬;艾青林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;H02N6/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

1.一種基于作物生長模式的光伏溫室太陽能分配方法，其特征在于：所述分配方法包括以下步驟：

1）建立基于溫室作物的光照需求模型、光伏電池等效數(shù)學模型和作物冠層的光環(huán)境數(shù)學模型，其中，

所述光伏電池等效數(shù)學模型和基于溫室作物的光照需求模型由下列物理模型表示：在溫室作物單葉氣孔阻力r_s，忽略CO₂濃度的微小影響，采用濕度因素和阻止在設(shè)定的葉溫度下增加氣孔阻力，得出的關(guān)系如下：

rs=rminf(Is‾)f(Tc)f(Xc-Xa)]]>

其中，為單位葉面積的平均短波輻射；T_c單位是℃；x單位是gm^-3；r_min最小氣孔阻力最優(yōu)系數(shù)；

根據(jù)作物生長整個過程的需求，對光伏面板面積a，b值，以及面板個數(shù)進行有效的約束；

所述作物冠層的光環(huán)境數(shù)學模型的建立過程：根據(jù)不同光伏電池陣列面積、布局和角度等對太陽光直接輻射、散射輻射的影響，并考慮作物生長對輻射影響等因素，基于雙向光線跟蹤技術(shù)，建立光伏電池陣列影響下的室內(nèi)光環(huán)境模型；

溫室光伏面板影響下的改進雙向光線跟蹤技術(shù)采用整體光照模型表示為:

I=kcG+∫sIi′dωi[kdKd(N0·L0)+kmKm(N0·H0)n]+∫sIi′dωiπ[kd′Kd′|(N0·L0)|+ktKt(N0·H0)n]]]>

（1）

式中，k_cG為傳統(tǒng)光線跟蹤技術(shù)求出的光伏溫室內(nèi)部輻射強度，G為室外太陽輻射強度，k_c為遮擋材料的透光率。如果被光伏面板遮檔，則k_c為光伏面板的透光率；如無遮擋，k_c的為溫室覆蓋材料的透光率；第二項為對光源經(jīng)鏡面反射后形成的所有間接點光源求和；第三項為對光源經(jīng)規(guī)則透射后產(chǎn)生的所有間接點光源求和；I_i'是間接點光源的入射光亮度；K_d為漫反射率;K_d′為漫透射率;k_d為漫反射系數(shù);k_d'為漫透射系數(shù);K_m為鏡面反射率;k_m為鏡面反射系數(shù);K_t為規(guī)則透射率;k_t為規(guī)則透射系數(shù);N₀為單位法向量;L₀為單位光線向量;dω_i為入射角的立體角。室外光源假設(shè)為理想的點光源，針對電池面板安裝對作物冠層的光環(huán)境影響進行有效的建模，確定位置比例系數(shù)K_i；并利用整體光照明模型計算作物冠層的光照強度和光環(huán)境部分，選取作物生長周期內(nèi)關(guān)鍵時期不同氣候條件下太陽直射的關(guān)鍵角度作為模擬的對象；

2）建立多參數(shù)、多變量、非線性耦合對時間微分方程，通過微分方程的求解實現(xiàn)不同光照強度、光照角度和溫度條件下，并結(jié)合優(yōu)化算法對光伏溫室電池陣列進行設(shè)計和調(diào)控，實現(xiàn)滿足溫室作物生長條件下光伏電池最大發(fā)電量的太陽能能量合理分配。