一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法的制作方法

本发明涉及一种光伏布置算法，具体来讲是一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，尤其适用于小型山地光伏电站。

背景技术：

随着环保工作在我国地位的不断提升，清洁能源的开发和利用正在逐步渗透到生活的各个领域，在很多方面取代传统能源。太阳能作为绿色能源，目前正在得到广泛推广。这种取之不尽的清洁能源，越来越得到重视。同时我国也是一个农业大国，大量的平整土地需要用来作为农业用地，而不能用来建设光伏电站，因此对不平整的土地，甚至是山地的合理利用就至关重要。

在荒山土地上建设光伏电站，光伏组件布置的合理性至关重要。既要在有限的土地面积上尽量多布置光伏组件，又要满足国家规范对于日照利用的要求，使光伏电站能够最大限度的发电，同时做到有效的利用土地和太阳能两种资源。在此条件下，针对山地等不平整土地上光伏组件的布置算法具备十分重要的现实意义。

技术实现要素：

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，从而充分利用不平整土地，节约成本，提高能源利用率。

本发明是这样实现的，构造一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，其特征在于：对地形图进行分析，等高线的走向不同，代表了不同的地形；竖向等高线表示东西坡（3），横向等高线表示南北坡（1）；根据等高线的走向，将整块的等高线划分成不同朝向的地块。

根据本发明所述的一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，其特征在于：在不同的地块里，从一条等高线向同地块里另一条较远的等高线作垂线（2），通过对这条垂线进行分析，能够得到该垂线的三维距离（4）、高差（5）和与垂直或水平方向的夹角，即可得到此地块的方位角（6）。

根据本发明所述的一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，其特征在于：通过对不同地块里垂线的三维距离（4）、高差（5）和方位角（6）进行综合计算，能够得到该地块的坡度（7），进一步计算则能够得到该地块方位角的南北分量（8）和东西分量（9）。

根据本发明所述的一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，其特征在于：通过对地形详细的划分、分析和计算之后，将所得到的数据输入到专业的光伏模拟软件pvsystem的模拟模块当中，模拟在项目地点、不同的坡度和方位角的情况下，光伏组件产生的阴影情况，通常情况下，每年冬至日的阴影情况是最不利的，同时为了满足规范的冬至日日照时数要求，在此采取模拟在冬至日那天的日照情况，从而得出南北向的组件间距。

本发明具有如下优点：本发明公开了一种在山地及坡地等不平整地形上布置光伏组件的算法，尤其适用于小型山地光伏电站；本发明通过对现场近期实际勘测的地形图进行细致的分析，将项目用地按等高线的走向划分成若干地块，之后进一步细化，在具体划分的若干地块中，通过对等高线做进一步的处理和分析，得到该地块的方位角和高差等信息，再通过算法，对地块方位角和距离及高差等参数进行综合计算，得到该地块的坡度及方位角的东西、南北分量；最后通过专业软件的模拟，得到在项目地点的该种地形条件下，能够满足国家规范要求的光伏组件南北向间距，最终通过整合，得到光伏组件的布置方案。

本发明还有如下的有益效果：本发明计算精确、操作方便、节约成本。达到了充分利用不平整土地的目的，经过模拟，能够合理的利用山地布置光伏组件，并使其在国家规范要求的时间范围内最大限度的接受太阳光的照射，大大提高了光伏电站建设的适用性和发电量。

附图说明

图1为本发明的地块划分示意图；

图2为本发明的地形分析示意图；

图3为本发明的坡度及方位角计算示意图；

图4为本发明的软件日照阴影模拟示意图。

其中：1、横向等高线所表示的南北坡；2、等高线之间所做的垂直线；3、竖向等高线所表示的东西坡；4、垂线两端点的三维距离；5、垂线两端的高差；6、垂线与水平线的夹角；7、所计算地块的坡度；8、所计算地块方位角的南北分量；9、所计算地块方位角的东西分量。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种基于地形图分析、人工计算和软件模拟的山地光伏布置算法，从而充分利用不平整土地，节约成本，提高能源利用率。具体实现如下；

如图1所示，本实施例对地形图进行分析，等高线的走向不同，代表了不同的地形。竖向等高线表示东西坡3，横向等高线表示南北坡1。根据等高线的走向，将整块的等高线划分成不同朝向的地块。

如图2所示，在不同的地块里，从一条等高线向同地块里较远的另一条等高线作垂线2，通过对这条垂线进行分析，我们可以得到该垂线两端点之间的三维距离4、高差5和与垂直或水平方向的夹角6。

如图3所示，通过对不同地块里垂线两端点之间的三维距离4、高差5和垂直方向夹角6进行综合计算，可以得到该地块方位角和坡度7，进一步计算则可以得到方位角的南北分量8和东西分量9。

如图4所示，通过对地形详细的划分、分析和计算之后，将所得到的数据输入到专业的光伏模拟软件pvsystem的模拟模块当中，模拟在项目地点、不同的坡度和方位角的情况下，光伏组件产生的阴影情况。通常情况下，每年冬至日的阴影情况是最不利的，同时为了满足规范的冬至日日照时数要求，我们采取模拟在冬至日那天的日照情况，从而得出南北向的组件间距。

本发明的有益效果如下：本发明计算精确、操作方便、节约成本。达到了充分利用不平整土地的目的，经过模拟，能够合理的利用山地布置光伏组件，并使其在国家规范要求的时间范围内最大限度的接受太阳光的照射，大大提高了光伏电站建设的适用性和发电量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种在山地及坡地等不平整地形上布置光伏组件的算法，通过对现场近期实际勘测的地形图进行细致的分析，将项目用地按等高线的走向划分成若干地块，之后进一步细化，在具体划分的若干地块中，通过对等高线做进一步的处理和分析，得到该地块的方位角和高差等信息，再通过算法，对地块方位角和距离及高差等参数进行综合计算，得到该地块的坡度及方位角的东西、南北分量；最后通过专业软件的模拟，得到在项目地点的该种地形条件下，能够满足国家规范要求的光伏组件南北向间距，最终通过整合，得到光伏组件的布置方案。本发明计算精确、操作方便、节约成本。达到了充分利用不平整土地的目的。

技术研发人员：白竸文;马畅
受保护的技术使用者：信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司
技术研发日：2019.05.28
技术公布日：2019.08.16