CN103294865B - 太阳能发电系统的设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能发电系统设计方法及系统，该方法包括应用地理位置信息采集模块采集地理位置信息，根据所采集的地理位置信息遍历气象信息数据库，查找地理位置信息所在地的气象信息，将气象信息传送至设计数据库，应用水平角度测量模块测量太阳能电池板安装的水平角度信息，将水平角度信息传送至设计数据库，设计数据库根据气象信息与水平角度信息在模型数据库中查找计算模型，并计算生成工程设计数据，将工程设计数据传送至移动终端。该系统包括地理位置信息采集模块、水平角度测量模块及移动设备服务器、数据服务器，数据服务器内设有设计数据库及模型数据库。本发明能减低太阳能发电站的设计费用，缩短设计周期，有益于发电站的设计。

Description

太阳能发电系统的设计方法及系统

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，具体是涉及太阳能发电系统的设计方法以及设计系统。

背景技术

随着人们对环境的关注，越来越多人们开始使用清洁、干净、无污染的能源，太阳能作为一种清洁的新型能源越来越受到人们的关注，太阳能的使用也越来越广泛。

人们对太阳能的应用，主要是将太阳能转换成电能使用，因此太阳能发电是现在最为常见的太阳能利用方式。应用太阳能进行发电，需要使用太阳能电池板将太阳能转换成电能，并将电能经过逆变、变压、稳压等处理后将电能传输至用电设备。

然而，由于各地的太阳日照情况不同，且太阳照射角度不同，都会影响太阳能电池板的发电量。为了使太阳能电池板发电量最大，通常需要根据太阳能电池板安装地的气象信息，如日照强度、太阳方位角、逐云信息等，计算太阳能电池板合适的安装位置与安装的水平角度。

现在太阳能发电站设计太阳能发电系统时，往往需要充分考虑安装地点的气象信息，并通过复杂的计算来确定太阳能安装版的安装水平角度。目前，太阳能发电站设计太阳能电池板的放置水平角度时，均由专业人员到太阳能发电站现场考察，通过查询太阳能电池板的安装地的日照强度、太阳方位角、逐云信息、温度信息等气象信息情况，并根据工作经验确定太阳能电池板的最佳安装水平角度。由于太阳能板的最佳安装水平角度需要经过多次调试才能确定，因此专业人员往往需要多次往返太阳能发电站的施工现场。

但是，由于太阳能发电站遍布全国大江南北，若每一个太阳能发电站均由专业人员多次亲自到现场采集数据并调试安装太阳能板，不但造成太阳能发电站的设计、建设周期过长，还因专业人员来回往返施工现场而导致的设计成本增加。

现有一些太阳能设计软件，如RETScreen、NASA等，设有数据数据库以及模型数据库，人们自行将太阳能电池板安装地的气象信息输入到设计软件，设计软件即根据经验数据以及已有的计算模型，计算出相应的工程设计数据，如选用的太阳能电池板的材料、面积、安装的水平角度、预计月平均或年平均累积发电量等。

现有的一些太阳能发电站的设计也建立数据服务器，如图1所示，数据服务器10内设有设计数据库11以及模型数据库12，设计数据库11内存储有多种太阳能电池板材料的单位面积发电量等数据，模型数据库12内存储有多个计算模型，设计人员将太阳能电池板安装地的气象信息输入到数据服务器10内，通过查找设计数据库11与模型数据库12的数据并进行计算后，获得工程设计数据，如选用的太阳能电池板材料、面积、安装的水平角度等。

但是，应用数据服务器10对太阳能发电系统进行设计，仍需要专业人员到现场采集大量的气象信息，且需要使用专业的仪器测量太阳能电池板的安装水平角度，采集相关信息后，需要将信息录入到数据服务器10中。获取计算结果后，专业人员还需要返回施工现场指导太阳能发电系统的建设，导致建设周期长、建设费用高，影响太阳能发电站的建设。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种建设周期短且建设费用低的太阳能发电系统的设计方法。

本发明的另一目的是提供一种避免设计人员多次往返施工现场的太阳能发电系统的设计系统。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的太阳能发电系统的设计方法包括应用地理位置信息采集模块采集地理位置信息，根据所采集的地理位置信息遍历气象信息数据库，查找地理位置信息所在地的气象信息，并将气象信息传送至设计数据库，应用水平角度测量模块测量太阳能电池板安装的水平角度信息，将水平角度信息传送至设计数据库，设计数据库根据气象信息与水平角度信息在模型数据库中查找计算模型，并计算生成工程设计数据，将工程设计数据传送至移动终端。

由上述方案可见，设计人员通过地理位置信息采集模块以及水平角度测量模块将太阳能电池板的安装地的地理位置信息以及太阳能电池板的安装水平角度信息传送至气象数据库以及设计数据库，即可以在短时间内获得工程设计数据，避免由专业人员多次往返施工现场，降低太阳能发电站的建设成本，也缩短其建设周期。

一个优选的方案是，采集地理位置信息及水平角度信息后，将地理位置信息及水平角度信息传送至移动设备服务器，移动设备服务器通过无线网络将地理位置信息传送至气象数据库，并通过无线网络将水平角度信息传送至设计数据库。

由此可见，由于地理位置信息以及水平角度信息均通过无线网络传输，信息的传输速度快，有利于设计人员及时获取设计工程数据。

进一步的方案是，水平角度测量模块所测量的水平角度信息包括二个以上的水平角度数据。

可见，设计人员可以在现场模拟太阳能电池板多个不同的安装的水平角度，水平角度测量模块将测量的每一个水平角度的数据发送至数据数据库，由此计算出最佳的水平角度。

为实现上述的另一目的，本发明提供的太阳能发电系统的设计系统具有数据服务器，其包括设计数据库以及模型数据库，该设计系统还包括用于采集地理位置信息的地理位置信息采集模块、用于测量太阳能电池板安装的水平角度信息的水平角度测量模块，还设有移动设备服务器，用于将地理位置信息传送至气象信息数据库，将水平角度信息传送至数据服务器的设计数据库，并将设计数据库计算生成的工程设计数据发送至移动终端。

由上述方案可见，设计人员通过地理位置采集模块以及水平角度测量模块采集太阳能电池板安装地的地理位置信息、太阳能电池板安装的水平角度信息，并通过移动设备服务器传送至气象信息数据库以及设计数据库，由设计数据库计算出设计工程数据，并返回至设计人员的移动终端，避免设计人员多次往返太阳能发电站的施工现场，缩短太阳能发电站的设计、施工周期，也降低其设计、施工费用。

附图说明

图1是现有太阳能发电设计数据库与模型数据库的结构框图。

图2是本发明太阳能发电系统的设计系统实施例的结构框图。

图3是本发明太阳能发电系统的设计方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的太阳能发电系统的设计方法是用于太阳能发电站的设计，主要涉及太阳能电池板的设计，如太阳能电池板的安装的水平角度、采用的材料、面积等计算。

参见图2，本发明的太阳能发电系统包括设计人员使用的移动终端20、移动设备服务器25以及数据服务器27，并应用气象信息数据库26的数据。

移动终端20为移动电话、平板电脑等移动设备，并设有全球定位系统（GlobalPositioning System，GPS）模块21以及重力加速度传感器22。全球定位系统模块21作为地理位置信息采集模块，用于采集移动终端20所在地的地理位置信息，包括经度以及纬度的信息。这样，设计人员使用移动终端20的全球定位系统模块21即可确定太阳能发电站每一块太阳能电池板安装地点的经纬度信息。

重力加速度传感器22可以测量移动终端20放置的方向以及水平角度，因此其是太阳能发电系统的水平角度测量模块。设计人员使用移动终端模拟太阳能电池板安装的水平角度，即太阳能电池板与地平面之间的夹角。当然，设计人员可以模拟太阳能电池板多个不同的水平角度，重力加速度传感器22测量出多个不同的水平角度数据，形成一组水平角度信息。

移动终端20采集太阳能电池板安装地的地理位置信息以及太阳能电池板安装的水平角度信息后，将采集到的信息发送至移动设备服务器25。移动设备服务器25是一个运行在后台的服务器，通过无线方式接收数据，并将接收的数据通过无线网络传送到特定的设备。本实施例中，移动设备服务器25可以通过GPRS网络、3G网络或者WIFI等无线网络收发数据，无线网络连接至广域网并与气象信息数据库26、数据服务器27进行通信。

气象信息数据库26为美国宇航局（National Aeronautics and SpaceAdministration，NASA）提供的多年的气象资源数据库，该数据库包含各个地区多年的气象资源数据，如某一地区的太阳辐射量、风速、降水量、多年平均气温等，本发明主要应用该数据库提供的某一地区的多年平均日照强度数据、太阳方位角数据、逐云信息、地表温度等。

移动终端20将全球定位系统模块21采集的地理位置信息发送至移动设备服务器25，移动设备服务器25根据地理位置信息遍历气象信息数据库26查找太阳能电池板安装地的气象信息，并将查询得到的气象信息发送至数据服务器27。

数据服务器27包括设计数据库28以及模型数据库29，设计数据库28中存储有多个不同厂家生产的不同型号的太阳能电池板的工作参数，如单位面积的发电量、使用材料等，模型数据库29存储有多个计算模型，如使用不同型号的太阳能电池板在特定气象信息、安装的水平角度等条件下计算出一年的太阳能发电量。设计数据库28与模型数据库29与现有的设计数据库、模型数据库相同，跟现有的光伏系统设计分析软件，如RETScreen、NASA等的分析数学模型相似，不再赘述。

当然，数据服务器27能够根据设定的每年发电量以及太阳能电池板安装地的气息信息，计算出太阳能板最佳的安装水平角度、使用面积等，并根据不同型号的太阳能板的单价计算出总费用，形成太阳能发电系统的工程设计数据。数据服务器27将工程设计数据发送至移动设备服务器25，移动设备服务器25通过无线方式将工程设计数据发送至设计人员的移动设备上。

下面结合图3说明太阳能发电系统的设计方法。首先，设计人员通过移动终端上的全球定位系统模块采集太阳能电池板安装地的地理位置信息。然后，使用移动终端模拟太阳能电池板安装位置，由重力加速度传感器测量模拟的太阳能电池板的安装水平角度。移动终端将采集的地理位置信息以及太阳能电池板安装的水平角度信息通过无线方式发送至移动设备服务器，即执行步骤S1。

移动设备服务器接收到地理位置信息后，遍历气象信息数据库，查询地理位置信息所在地的气象信息，如太阳辐射强度、地表温度等气象资源数据，并将查询到的气象信息发送至数据服务器，即执行步骤S2。

移动设备服务器还将重量加速度传感器所测量的太阳能电池板安装的水平角度信息一并发送数据服务器，数据服务器应用设计数据库以及模型数据库内的数据计算出工程设计数据，如一年的发电量或者最佳的安装水平角度、使用材料、预计费用等，即执行步骤S3。

设计人员使用移动终端模拟太阳能电池板的多个不同的安装位置，因此重力加速度传感器测量的水平角度信息可能发生改变，因此，步骤S4中，移动设备服务器将判断水平角度信息是否改变，如是，则执行步骤S5，基于更改后的水平角度信息重新计算工程设计数据，并执行步骤S6，移动设备服务器将工程设计数据发送至设计人员使用的移动终端。

当然，移动终端也可以一次发送包含有多个水平角度数据的水平角度信息至移动设备服务器，数据服务器可以基于多个水平角度数据分布计算相应的工程设计数据。

步骤S4中，若移动设备服务器判断水平角度信息没有改变，则直接执行步骤S6，将数据服务器计算的工程设计数据发送至移动终端。这样，设计人员无需多次往返太阳能发电站的施工现场，仅仅通过移动终端上的全球定位系统模块以及重力加速度传感器采集简单的数据，通过数据服务器的计算即可以获得工程设计数据，指导太阳能电池板的现场安装、调试工作。太阳能电池板的安装、调试速度快、费用低，降低太阳能发电站的设计、施工周期，也降低其设计、施工成本。

当然，上述的实施例仅是本发明较佳的实施方式，实际应用时，还可以有更多的改变，例如，移动终端可以通过有线方式与移动设备服务器进行数据交换；或者，移动终端将采集的数据直接发送至数据服务器，而需要移动设备服务器对数据进行中转处理，这样的改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如移动终端类型的改变、地理位置信息与水平角度信息采集先后顺序的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.太阳能发电系统的设计方法，其特征在于：包括

应用移动终端的地理位置信息采集模块采集地理位置信息，将所述地理位置信息传送至后台的移动设备服务器，所述移动设备服务器通过无线网络将所述地理位置信息传送至气象信息数据库，根据所采集的地理位置信息遍历所述气象信息数据库，查找所述地理位置信息所在地的气象信息，并将所述气象信息传送至设计数据库；

应用所述移动终端的水平角度测量模块测量太阳能电池板安装的水平角度信息，将所述水平角度信息传送至所述移动设备服务器，通过所述无线网络将所述水平角度信息传送至所述设计数据库；

所述设计数据库根据所述气象信息与所述水平角度信息在模型数据库中查找计算模型，并计算生成工程设计数据，将所述工程设计数据传送至所述移动终端。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统的设计方法，其特征在于：

所述水平角度测量模块所测量的所述水平角度信息包括二个以上的水平角度数据。

3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统的设计方法，其特征在于：

所述地理位置信息采集模块为所述移动终端的全球定位系统模块。

4.根据权利要求1所述的太阳能发电系统的设计方法，其特征在于：

所述水平角度测量模块为所述移动终端的重力加速度传感器。

5.太阳能发电系统的设计系统，包括

数据服务器，其包括设计数据库以及模型数据库；

其特征在于：所述设计系统还包括

地理位置信息采集模块，设置于移动终端上，用于采集地理位置信息；

水平角度测量模块，设置于所述移动终端上，用于测量太阳能电池板安装的水平角度信息；

移动设备服务器，所述移动设备服务器是一个运行在后台的服务器，用于将所述地理位置信息传送至气象信息数据库，将所述水平角度信息传送至所述数据服务器的所述设计数据库，并将所述设计数据库计算生成的工程设计数据发送至所述移动终端。

6.根据权利要求5所述的太阳能发电系统的设计系统，其特征在于：

所述移动设备服务器通过无线网络将所述地理位置信息与所述水平角度信息分别发送至所述气象信息数据库与所述数据服务器。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能发电系统的设计系统，其特征在于：

所述水平角度信息包括二个以上的水平角度数据。

8.根据权利要求5或6所述的太阳能发电系统的设计系统，其特征在于：

所述地理位置信息采集模块为所述移动终端的全球定位系统模块。

9.根据权利要求5或6所述的太阳能发电系统的设计系统，其特征在于：

所述水平角度测量模块为所述移动终端的重力加速度传感器。