光伏系统设计中阴影测量的方法及其阴影测量仪器

摘要

本发明公开了一种光伏系统设计中阴影测量的方法及其阴影测量仪器，方法的步骤如下：提供一阴影测量仪器，该阴影测量仪器具有一光源体；根据目标物所在地理位置的纬度、赤纬角和时间段，得到此时太阳的太阳高度角和太阳方位角；保持阴影测量仪器呈水平状态，并对阴影测量仪器相对于目标物进行位置调节，将光源体对目标物的照射模拟成太阳对目标物的照射；选取目标物边缘的多个关键点；打开光源体，并对光源体的照射方向进行调节，使其照射每个目标物上的每个关键点，从而得到关键点对应的投影点；通过参考各种形状遮挡物的投影轨迹并结合该目标物的投影点，绘画出目标物的阴影遮挡面积。通过本发明方法能够验证光伏发电系统中各种屋顶的去除阴影遮挡面积和支架安装间距的合理性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏系统设计中阴影测量的方法及其阴影测量仪器，属于光伏系统 设计技术领域。

背景技术

目前，随着国内分布式发电的发展，由于单个项目小、项目预算少，所以就要求在 项目的设计和施工进行创新以减少整体的运营成本、提高项目的回收能力，积极推动光 伏分布式发电市场爆发。在现阶段，光伏系统的设计只有具有一定的学历和经验的设计 人员才能进行设计，以保证设计的合理性。在设计中，由于屋顶多样化，同时需要模拟 太阳的运行轨迹进行计算阴影，设计人员经常对计算阴影深感痛苦，由于其计算过程涉 及多个三角函数，建立3D模型才能计算出阴影遮挡的轨迹和面积，这是光伏设计中耗 时最长、计算最困难的模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光伏系统设计中阴影 测量的方法，通过该方法能够验证光伏发电系统中各种屋顶的去除阴影遮挡面积和支架 安装间距的合理性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光伏系统设计中阴影测量的方 法，该方法的步骤如下：

(1)提供一阴影测量仪器，该阴影测量仪器具有一照射方向可调的光源体；

(2)根据目标物所在地理位置的纬度、赤纬角和时间段，得到此时太阳的太阳高 度角和太阳方位角；

(3)保持阴影测量仪器呈水平状态，并对阴影测量仪器相对于目标物进行位置调 节，使阴影测量仪器的光源体相对于目标物的方位角等于太阳方位角，其高度角等于太 阳高度角，从而将光源体对目标物的照射模拟成太阳对目标物的照射；

(4)选取目标物边缘的多个关键点；

(5)打开光源体，并对光源体的照射方向进行调节，使其照射每个目标物上的每 个关键点，从而得到关键点对应的投影点；

(6)通过参考各种形状遮挡物的投影轨迹并结合该目标物的投影点，从而绘画出 目标物的阴影遮挡面积。

进一步提供了一种阴影测量仪器的具体结构以便更好地测量阴影面积，所述的阴影 测量仪器还具有角度盘、指南针和水平仪，水平仪和指南针均安装在角度盘上，角度盘 的边缘部刻制有用于指示方位角的角度刻度线组，指南针的正南方向对准角度盘上的某 一角度刻度线，并且该角度刻度线作为零方位角的参考角度刻度线；在所述的步骤(3) 中，通过水平仪来确定阴影测量仪器呈水平状态，所述的光源体相对于目标物的方位角 的调节方法为：将目标物对准角度盘上的另一角度刻度线，确保该角度刻度线与参考角 度刻度线的夹角等于太阳方位角。

进一步提供了一种光源体的具体结构以便其能够照射目标物上选取的各个关键点， 所述的光源体为旋转红外发射器，它包括红外发射源、云台球体、旋转体、底盘、旋转 体驱动机构和云台球体驱动机构，底盘安装在角度盘的中心处，旋转体可旋转地支承在 底盘上，云台球体可活动地安装在旋转体的顶部，所述的红外发射源安装在云台球体上， 旋转体驱动机构驱动旋转体相对于底盘旋转，云台球体驱动机构驱动云台球体相对于旋 转体活动。

本发明还提供了一种该光伏系统设计中阴影测量的方法中使用的阴影测量仪器，它 包括角度盘、指南针、水平仪和照射方向可调的光源体，角度盘的边缘部刻制有用于指 示方位角的角度刻度线组，光源体安装在角度盘的中心处，水平仪和指南针均安装在角 度盘上，并且指南针的正南方向对准作为零方位角参考的一角度刻度线。

进一步，所述的光源体为旋转红外发射器，它包括红外发射源、云台球体、旋转体、 底盘、旋转体驱动机构和云台球体驱动机构，底盘安装在角度盘的中心处，旋转体可旋 转地支承在底盘上，云台球体可活动地安装在旋转体的顶部，所述的红外发射源安装在 云台球体上，旋转体驱动机构驱动旋转体相对于底盘旋转，云台球体驱动机构驱动云台 球体相对于旋转体活动。

采用了上述技术方案后，本发明的方法根据得到的太阳的太阳高度角和太阳方位 角，使光源体设置在太阳的相对位置处，将太阳发光模拟为光源体的发光，从而照射目 标物，再参考各种形态遮挡物的投影轨迹，并结合其投影点，从而绘制出目标物的阴影 遮挡面积，验证光伏发电系统设计中各种屋顶的去除阴影遮挡面积和支架安装间距的合 理性。

附图说明

图1为本发明的阴影测量仪器的结构示意图；

图2为本发明的光源体的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本 发明作进一步详细的说明。

一种光伏系统设计中阴影测量的方法，该方法的步骤如下：

(1)提供一阴影测量仪器，该阴影测量仪器具有一照射方向可调的光源体；

(2)根据目标物所在地理位置的纬度、赤纬角和时间段，得到此时太阳的太阳高 度角和太阳方位角；

(3)保持阴影测量仪器呈水平状态，并对阴影测量仪器相对于目标物进行位置调 节，使阴影测量仪器的光源体相对于目标物的方位角等于太阳方位角，其高度角等于太 阳高度角，从而将光源体对目标物的照射模拟成太阳对目标物的照射；

(4)选取目标物边缘的多个关键点；

(5)打开光源体，并对光源体的照射方向进行调节，使其照射每个目标物上的每 个关键点，从而得到关键点对应的投影点；

(6)通过参考各种形状遮挡物的投影轨迹并结合该目标物的投影点，从而绘画出 目标物的阴影遮挡面积。

如图1、2所示，阴影测量仪器还具有角度盘1、指南针2和水平仪3，水平仪3和 指南针2均安装在角度盘1上，角度盘1的边缘部刻制有用于指示方位角的角度刻度线 组1-1，指南针2的正南方向对准角度盘1上的某一角度刻度线，并且该角度刻度线作 为零方位角的参考角度刻度线；在步骤(3)中，通过水平仪3来确定阴影测量仪器呈 水平状态，所述的光源体相对于目标物的方位角的调节方法为：将目标物对准角度盘1 上的另一角度刻度线，确保该角度刻度线与参考角度刻度线的夹角等于太阳方位角。

如图2所示，光源体为旋转红外发射器，它包括红外发射源4、云台球体5、旋转 体6、底盘7、旋转体驱动机构和云台球体驱动机构，底盘7安装在角度盘1的中心处， 旋转体6可旋转地支承在底盘7上，云台球体5可活动地安装在旋转体6的顶部，红外 发射源4安装在云台球体5上，旋转体驱动机构驱动旋转体6相对于底盘7旋转，云台 球体驱动机构驱动云台球体5相对于旋转体6活动。通过旋转图2所示的球体粗调按钮 8，也就是通过云台球体驱动机构调节云台球体5相对于旋转体6的位置，通过旋转图2 所示的旋转体控制旋钮9，也就是通过旋转体驱动机构调节旋转体6相对于底盘7的位 置。

本发明的工作原理如下：

本发明的方法根据得到的太阳的太阳高度角和太阳方位角，使光源体设置在太阳的 相对位置处，将太阳发光模拟为光源体的发光，从而照射目标物，再参考各种形态遮挡 物的投影轨迹，并结合其投影点，从而绘制出目标物的阴影遮挡面积，验证光伏发电系 统设计中各种屋顶的去除阴影遮挡面积和支架安装间距的合理性。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制 本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。