CN103559738A - 一种山地光伏电站布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电站布置方法，具体涉及一种山地光伏电站布置方法。本发明应用Google地球软件和ArcGIS软件完成坡地建模，生成TIN地形图，减少了人力和物力的耗费；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行模拟计算，提高了发电量计算的准确性；充分依托山地走势，沿山体布置光伏阵列，减少了支架用钢量以及占地面积，降低了施工难度，节省了大量资金，且对发电量影响不大；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行阴影轮廓分析，确定出阵列的定位点，为北半球坡地光伏阵列提供了一种有效、便捷的方法。

Description

一种山地光伏电站布置方法

技术领域

本发明涉及一种电站布置方法，具体涉及一种山地光伏电站布置方法。

背景技术

目前大型地面电站的场址一般选择在地势平坦的地区或者北高南低的山地上，在预期规划时，需要反复进行实地勘测地形，耗费大量人力和财力。

在地形平缓的平原地带建设光伏电站，可局部进行场平，东西方向阵列不会产生阴影遮挡，整个场址内受日照情况大体相同，不会有“阴面阳面”之分，在确定光伏阵列前后排间距时，应避免前排方阵遮挡后排方阵，否则在遮荫部分不但没有电力输出，而且要消耗电力，形成局部发热，产生“热斑效应”，根据项目所在地的地理纬度、太阳运动情况、高度差等可由以下公式计算出最大阴影长度D。

D= cosβ×H/tan(arcsinα)

sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω

sinβ=cosδsinω/cosα

式中，φ为当地纬度(在北半球为正，南半球为负)；

H为前排阵列（或其他遮挡物）最高点与后排组件最低位置的高度差；

δ为冬至日的太阳赤纬角，为-23.5°；

ω为时角，上午9:00 和下午3:00 的时角为±45°；

α为太阳高度角；

β为太阳方位角。

由于国有未利用土地有限，国有未利用土地大部分为山地，地势复杂，场地坡度陡峭，山体本身会产生“阴阳面”，并非所有地域都能保证每天受日照6小时（9：00~15：00），单凭地形图很难分析出各个区域受日照的情况，不能准确确定光伏阵列的布置区域，且大面积场平造价很高，不现实，在这种情况下布置光伏阵列不能按照上述公式计算，给光伏阵列的布置带来了极大的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠、经济、易实施的山地光伏电站布置方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明包括以下步骤：

①通过Google地球专业版软件生成所选区域坡地的等高线地形图；

②利用ArcGIS软件进行三维景观建模，将等高线地形图中的地形点以及等高线进行赋值，生成TIN地形图，即不规则三角网地形图，完成坡地建模；

③通过日照分析软件对TIN地形图进行日照分析，可得出山体各个部分受日照的情况，确定受日照6小时（9：00~15：00）的区域，根据该区域确定光伏电站的装机容量；

④山体受日照6小时的区域即为光伏阵列的可布置区域，利用日照分析软件对光伏阵列进行建模，将光伏阵列沿着山体布置；

⑤采用沿山体方式布置光伏阵列时，利用日照分析软件进行模拟，通过模拟光伏阵列任意面的瞬时阴影轮廓，分析出前排阵列在各个时刻的阴影范围，从而确定出后排光伏阵列的定位点。

当步骤④中光伏阵列沿山体布置，所采用的方位不是最佳方位正南方向时，光伏阵列的方位角应在正南方向±20°范围内变化。

本发明的积极效果如下：本发明应用Google地球软件和ArcGIS软件完成坡地建模，生成TIN地形图，减少了人力和物力的耗费；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行模拟计算，提高了发电量计算的准确性；充分依托山地走势，沿山体布置光伏阵列，减少了支架用钢量以及占地面积，降低了施工难度，节省了大量资金，且对发电量影响不大；通过日照分析软件对该山地区域的TIN地形图进行阴影轮廓分析，确定出阵列的定位点，为坡地光伏阵列提供了一种有效、便捷的方法。

附图说明

图1为本发明实施例中工程勘测地形图的等高线地形图；

图2 为本发明实施例中三维建模后生成的TIN地形图；

图3为本发明实施例中根据日照分析确定的可布置光伏阵列区域；

图4 为本发明实施例中前后排间距2.5m时的阵列阴影模拟图；

图5 为本发明实施例中前后排间距3m时的阵列阴影模拟图；

在图中：1等高线、2不规则三角、3遮挡阴影、A日照时间满足6小时区域、B 日照时间低于6小时区域。

具体实施方式

本发明包括以下步骤：

①通过Google地球专业版软件生成所选区域坡地的等高线地形图；

②利用ArcGIS软件进行三维景观建模，将等高线地形图中的地形点以及等高线进行赋值，生成TIN地形图，即不规则三角网地形图，完成坡地建模；

③通过日照分析软件对TIN地形图进行日照分析，可得出山体各个部分受日照的情况，确定受日照6小时（9：00~15：00）的区域，根据该区域确定光伏电站的装机容量；

④山体受日照6小时的区域即为光伏阵列的可布置区域，利用日照分析软件对光伏阵列进行建模，将光伏阵列沿着山体布置；

⑤采用沿山体方式布置光伏阵列时，利用日照分析软件进行模拟，通过模拟光伏阵列任意面的瞬时阴影轮廓，分析出前排阵列在各个时刻的阴影范围，从而确定出后排光伏阵列的定位点。

本发明中的山地光伏电站布置以北半球山地为例说明，北半球山地的最好采光方位为正南方向；同理，南半球山地的最好采光方位为正北方向。

当步骤④中光伏阵列沿山体布置，所采用的方位不是最佳方位正南方向时，光伏阵列的方位角应在正南方向±20°范围内变化。

根据日照分析软件计算得出，光伏阵列的方位角在正南方向±20°范围内变化时，发电量损失小于2%，即对发电量影响不大。

在本发明中，利用日照分析软件进行模拟光伏阵列位置，当确定出的方位角超出正南方向±20°时，则放弃对该山地规划建设光伏电站的想法，继续对备选区域进行模拟分析，直至确定出合适区域为止。

本发明中的日照分析软件可采用天正日照、众智日照、三维日照分析以及pvsyst等软件。

下面针对某一实际设计方案进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应视为本发明公开技术内容的限制。

图1为北半球某实际项目的勘测地形图，电站位于山坡南侧坡地，北高南低，通过 Google地球专业版软件处理后，生成由若干等高线和等高点组成的地形图。

利用ArcGIS软件进行三维景观建模，将图1中等高线地形图中的地形点以及等高线进行赋值，生成TIN地形图，即不规则三角网地形图，完成坡地建模，如图2所示。

对TIN地形图上的多点进行日照情况分析，得出山体各个区域受日照情况，分别用字母表示出来。如图3所示，A区域代表受日照时间满足6小时（9：00~15：00），该区域为光伏阵列的可布置区域，B区域代表受日照时间低于6小时（9：00~15：00），该区域不能布置光伏阵列。

根据地形地势的特点，利用日照分析软件进行三维模拟，在山地上的可布置区域沿坡体走势布置太阳光伏板并模拟阵列区阵列的前后左右间距。

如图4所示，模拟前排阵列在9:00~15：00对后排阵列的阴影遮挡范围，当前后间距为2500mm时，在13：30分前排阵列会对后排阵列产生遮挡，因此应加大前后间距，经过模拟前后间距调整为3000mm，此时对后排不产生遮挡，即可确定安装点，布置效果如图5所示。

本文中应用了具体个例对本发明提供的技术方案进行了阐述，以上实施案例的说明只是用于帮助理解本发明提供的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰；这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种山地光伏电站布置方法，其特征在于其包括以下步骤：

①通过Google地球专业版软件生成所选区域坡地的等高线地形图；

②利用ArcGIS软件进行三维景观建模，将等高线地形图中的地形点以及等高线进行赋值，生成TIN地形图，即不规则三角网地形图，完成坡地建模；

③通过日照分析软件对TIN地形图进行日照分析，可得出山体各个部分受日照的情况，确定受日照6小时（9：00~15：00）的区域，根据该区域确定光伏电站的装机容量；

④山体受日照6小时的区域即为光伏阵列的可布置区域，利用日照分析软件对光伏阵列进行建模，将光伏阵列沿着山体布置；

⑤采用沿山体方式布置光伏阵列时，利用日照分析软件进行模拟，通过模拟光伏阵列任意面的瞬时阴影轮廓，分析出前排阵列在各个时刻的阴影范围，从而确定出后排光伏阵列的定位点。

2.根据权利要求1所述的一种山地光伏电站布置方法，其特征在于：当步骤④中光伏阵列沿山体布置，所采用的方位不是最佳方位正南方向时，光伏阵列的方位角应在正南方向±20°范围内变化。

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