[發明專利]跟蹤式光伏設備的陣列式排布方法

有效

• 申請號: 201410049072.5
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103823927A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 孔月萍;代冰輝;許啟明;景紅梅;雷紅濤;路婷婷;李歡東
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種跟蹤式光伏設備的陣列式排布方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，建立跟蹤式光伏設備的三維模型：在三維建模環境下，定義XYZ空間直角坐標系，其中X軸正向為正東，Z軸正向為正南，由X軸和Z軸確定的平面與地面平行，Y軸垂直于X軸與Z軸，將坐標系的原點定義為光伏面板的支點，建立跟蹤式光伏設備的三維模型；

步驟二，建立旋轉變換模型：采用如下旋轉變換矩陣，其中θ為旋轉參數角，R_X、R_Y、R_Z分別為光伏面板繞X、Y、Z軸的旋轉變換矩陣；

RX=10000cosθsinθ00-sinθcosθ00001,]]>RY=cosθ0-sinθ00100sinθ0cosθ00001,]]>RZ=cosθsinθ00-sinθcosθ0000100001]]>

步驟三，確定光伏面板的復合旋轉變換模型：根據光伏設備的跟蹤方式，確定光伏面板的旋轉方向，進而確定光伏面板的復合旋轉變換矩陣R，R為R_X、R_Y、R_Z中一種或一種以上的組合；

步驟四，選取陰影計算的關鍵點：選擇光伏面板的所有邊界角點作為陰影計算的關鍵點，記為V(V_x,V_y,V_z)；

步驟五，計算關鍵點的陰影坐標，具體如下：

步驟S50，根據太陽的高度角和方位角，計算太陽的方向向量：設太陽高度角為α，方位角為β，其計算方法如下式，其中為光伏電站所在地的緯度，δ和ω分別為太陽赤緯角和時角；

記太陽的方向向量為S＝[S_x,S_y,S_z]，則有：

Sx=cosα·sinβSy=sinαSz=cosα·cosβ]]>

步驟S51，利用點法式構造地平面方程：地平面的點法式方程如下式，其中N=[N_x,N_y,N_z]為地平面的法向量，x,y,z為方程參數，Nw為常數項；

N_x×x+N_y×y+N_z×z+N_w=0

步驟S52，構造關鍵點與其陰影點間的計算關系式：根據太陽的方向向量S和地平面的法向量N構造關鍵點在地面上的投影變換矩陣M；

M=NySy+NzSz-NySx-NzSx-NwSx-NxSyNxSx+NzSz-NzSy-NwSy-NxSz-NySzNxSx+NySy-NwSz000NxSx+NySy+NzSz]]>

由投影變換矩陣M和復合旋轉變換矩陣R，可得關鍵點V(V_x,V_y,V_z)與其在地面上的陰影點V'(V_x',V_y',V_z')間的計算關系式為V'＝M·R·V；

步驟六，繪制關鍵點全年的陰影位置軌跡線，計算相鄰光伏設備的間距，具體如下：

步驟S60，繪制陰影位置軌跡線：在三維建模環境下，按照光伏設備的跟蹤運行起始時刻，根據關系式V'＝M·R·V計算單臺光伏面板上所有關鍵點的陰影坐標，繪制出每一個關鍵點全年的陰影位置軌跡線；

步驟S61，計算相鄰光伏設備的東西方向最小間距：設單臺光伏面板最東側陰影軌跡線與最西側陰影軌跡線分別為f_E(z)與f_W(z)，記f_E(z)上任意兩點的坐標為(x_E1,z_E1)和(x_E2,z_E2)，f_W(z)上任意兩點的坐標為(x_W1,z_W1)和(x_W2,z_W2)，則有：

fE(z)=xE2-xE1zE2-zE1(z-zE1)+xE1]]>

fW(z)=xW2-xW1zW2-zW1(z-zW1)+xW1]]>

當f_E(z)和f_W(z)中的z取值相同時，可得東西方向相鄰光伏設備的最小間距：

d_EW＝f_E(z)-f_W(z)

步驟S62，計算相鄰光伏設備南北方向的最小間距：設單臺光伏面板上所有關鍵點陰影軌跡線中，最南端端點與最北端端點的Z軸坐標分別為z_S和z_N，則南北方向相鄰光伏設備的最小間距為：

d_NS＝z_S-z_N

步驟七，給出光伏設備的陣列式排布結果：以相鄰光伏設備間東西方向的最小間距d_EW和南北方向的最小間距d_NS，結合光伏電站的建設場地形狀和尺寸對光伏設備進行陣列式排布。