[發明專利]一種建筑光伏系統中太陽能資源的計算方法

有效

• 申請號: 201410019272.6
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103778331B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 張曉威;劉巖;趙志朋;王艷會;劉輝;耿麗麗
• 申請（專利權）人: 河北省電力勘測設計研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙)13123
• 代理人: 劉笑

1.一種建筑光伏系統中太陽能資源的計算方法，其特征在于所述計算方法包括以下步驟：

步驟1）、計算區域網格化：在計算機中構建建筑模型，在建筑模型上選取計劃進行太陽能資源計算的計算區域，設計一包含計算區域的理論計算框，將理論計算框劃分成若干個小的網格，選擇每個網格的中心點作為計算點；

步驟2）、計算各個計算點單時點在不考慮遮擋時獲取的太陽能輻射強度值：所述單時點是指將全年按時間間隔平均劃分成的若干個時間段，以單時點為基礎計算單元，根據各計算點在單時點的大氣透明度P和光學大氣質量m，通過理論計算公式得出各個計算點單時點獲取的太陽能輻射強度值；

步驟3）、獲取各個計算點在單時點的太陽能資源數值：通過天文計算得出在單時點的太陽高度角el和太陽方位角az，確定單時點時各個計算點的入射光線，當入射光線與周圍建筑物相交叉時，該計算點在這一單時點的太陽能資源取值為0；當入射光線與周圍建筑沒有交叉點，該計算點在單時點的太陽能資源取值為由步驟2）計算的太陽能輻射強度值；

步驟4）、獲取各個計算點全年的太陽能資源：根據步驟3）得到各個計算點的單時點的太陽能資源數值，對各個計算點進行全年太陽能資源的積分求和，得到各個計算點全年的太陽能資源數值；

步驟5）、繪制太陽能資源柵格圖：根據步驟4）得到的各個計算點的太陽能資源數值，在理論計算框中將太陽能資源數值相等的計算點相連，相鄰兩個數值相等的計算點之間采用插值法補充數據，繪制得到計算區域的太陽能資源柵格圖。

2.根據權利要求1所述的一種建筑光伏系統中太陽能資源的計算方法，其特征在于：所述步驟2）中，太陽能輻射強度值的理論計算公式為：I=ε₀×ISC×P×m，公式中，ε₀—地球軌道的偏心修正系數；ISC—太陽常數，定義為1367W/m²；P—大氣透明度；m—光學大氣質量。

3.根據權利要求1或2任一項所述的一種建筑光伏系統中太陽能資源的計算方法，其特征在于：所述步驟2）中的時間間隔為一小時。

4.根據權利要求3所述的一種建筑光伏系統中太陽能資源的計算方法，其特征在于確定太陽高度角和太陽方位角的天文計算的步驟為：

a1、根據計算公式JD=2432916.5+年數增量×365+年數增量中的閏年數+日+小時/24計算得到當前日期JD；

其中，常數2432916.5是1949年1月1日為0000的當前日期JD；年數增量=年-1949，此處年是指當前的年份；日是指一年中的第幾天；小時是指世界時UT表示的小時；年數增量中的閏年數為年數增量/4之后的整數部分；

a2、根據a1中計算的當前日期JD，利用公式逐步計算得到單時點太陽的黃道經度和黃道傾角，所述公式包括：

計算參數n=JD-2451545，

平均經度L=280.460+0.985647×n，其中0≤L<360°，

平均近點角g=357.528+0.9856003×n，其中0≤g<360°，

黃道經度λ=L+1.915×sin（g）+0.020×sin（2g），其中0≤l<360°，

黃道傾角ep=23.439-0.0000004×n；

a3、根據a2中計算的黃道經度λ和黃道傾角ep，計算出單時點的天球坐標的赤經ra和赤緯dec：

ra=arctan[cos（ep）×sin（λ）/cos（λ）]，

dec=arcsin[sin（ep）×sin（λ）]；

a4、將天球坐標轉換成地方坐標：根據公式逐步計算得到時角ha，所述公式包括：

格林威治平均恒星時GMST=6.697375+0.0657098242×n+小時，其中0≤GMST<24h；

地方平均恒星時LMST=GMST+東經/15；

時角ha=LMST-ra，其中，-12≤ha<12h，在太陽到達子午線之前，ha取負值；

a5、將由步驟a3得到的赤經ra和赤緯dec及由步驟4得到的時角ha通過下面的公式轉換成太陽高度角el和太陽方位角az，

el=arcsin[sin（dec）×sin（lat）+cos（dec）×cos（lat）×cos（ha）]，

az=arcsin[-cos（dec）×sin（ha）/cos（el）]，

其中，太陽方位角正北為0；通過東方為正。