CN115098915A - 一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法 - Google Patents

一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法 Download PDF

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CN115098915A
CN115098915A CN202210710001.XA CN202210710001A CN115098915A CN 115098915 A CN115098915 A CN 115098915A CN 202210710001 A CN202210710001 A CN 202210710001A CN 115098915 A CN115098915 A CN 115098915A
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魏建军
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俞鑫
牛杰
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刘承先
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Abstract

本发明公开了一种参数化的建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，提取主建筑屋顶三维几何特征，绘制屋顶太阳能电池板放置区域的轮廓。根据区域轮廓，构建太阳能电池板阵列初始值。建立太阳能电池板倾斜角和方位角参数，确定电池板倾斜角和方位角的初始值。基于当地的气象信息和主建筑附近其他建筑三维几何特征，计算时间区间内电池板日照辐射量。基于模拟退火算法，对多因素单目标进行优化计算，获得布置最优解。本发明可有效提高屋顶太阳能电池板的发电效率。同时，用户可以依托已有的建筑BIM模型对屋顶太阳能电池板进行快速布置，也可以通过手动修改参数来修改布置，推动了建筑节能减排发展。

Description

一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，特别是一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法。
背景技术
太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，通过安装在建筑屋顶位置发电，达到节能减排目的。建筑屋顶上太阳能电池板排布多采用手工排布，一般仅考虑南北向，而自动排布应用较少。
专利CN107133425B介绍了一种复杂地形光伏方阵的自动布置方法，其方法是通过先计算倾角，而后确定位置。对于屋顶的太阳能电池板布置来说，存在一定特殊性。屋顶地形不复杂，但区域受限影响明显，即需要有限确定区域，并尽可能在屋顶有限的面积上使得太阳能板接收日照辐射量最大。
因此，现有技术需要一种参数化的建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，通过多因素单目标优化计算，得到不同参数的最优解。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于模拟退火算法对太阳能电池板部署参数进行优化，可有效提高屋顶太阳能电池板的发电效率。同时，用户可以依托已有的建筑BIM模型对屋顶太阳能电池板进行快速布置，也可以通过手动修改参数来修改布置，推动了建筑节能减排发展的参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种参数化的建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，包括以下步骤：
S100提取主建筑屋顶三维几何特征，绘制屋顶太阳能电池板放置区域的轮廓。
S200根据区域轮廓，构建太阳能电池板阵列并设置阵列初始值。
S300建立太阳能电池板倾斜角和方位角参数，确定电池板倾斜角和方位角的初始值。
S400基于当地的气象信息和主建筑附近其他建筑三维几何特征，计算时间区间内电池板日照辐射量。
S500基于模拟退火算法，对多因素单目标进行优化计算，获得布置最优解。
进一步的S100具体包括以下步骤
步骤S110：从主建筑的三维几何特征模型中提取屋顶平面的区域模型，包括轮廓线、排水口与排水槽及其他屋顶部件。
步骤S120：对所述步骤S110的屋顶区域模型进行功能划分，确定电池板放置区域。
步骤S130：对所述步骤S120的电池板放置区域绘制屋顶轮廓线，轮廓线可以为一段曲线，也可以为多段曲线。
进一步地，所述主建筑为太阳能电池板放置其屋顶的建筑。
进一步地，所述三维几何特征为建筑的BIM模型，模型可以仅为建筑体量，但屋顶区域轮廓需明确。
进一步地，所述放置区域为屋顶的太阳能电池板布置位置，区域可以分块。
进一步的S200具体包括以下步骤
步骤S210：对所述步骤S130的轮廓线填充成面，使用四边形网格对面进行划分，网格的x方向和y方向数量设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的定位点。
步骤S220：对所述步骤S210的网格，选取轮廓线内所有网格点，以网格点为中心生成矩形，矩形长x，宽y设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的尺寸。
步骤S230：对所述步骤S220的所有矩形选取四个顶点，选择所有轮廓线外顶点，确定这些轮廓线外顶点所属的矩形，排除这些矩形。
进一步地，所述太阳能电池板阵列包括电池板的大小和数量，也包含电池板在区域轮廓内的位置。
进一步地，所述阵列初始值为用户初步确定的太阳能电池板阵列数值，用户可手动修正，利用算法确保电池板大小不会重叠，电池板位置不会超出轮廓。
进一步地，步骤S200是基于Rhino和Grasshopper来实现的。
进一步地，步骤S230是基于Python编程语言开发与Grasshopper来实现
进一步的S300具体包括以下步骤
步骤S310：根据所述步骤S200的矩形进行倾斜角旋转，电池板平面与屋顶XY面的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的倾斜角度θ，设定初始值。
步骤S320：根据所述步骤S200的矩形进行方位角旋转，电池板平面与正南向矢量的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的方位角γ，设定初始值。
进一步：所述倾斜角角度为电池板平面与屋顶XY面的夹角，同时电池板底边约束在屋顶XY面上。
进一步：所述方位角角度为电池板平面与正南向矢量的夹角，同时电池板底边约束在屋顶XY面上。
进一步地，步骤S300是基于Rhino和Grasshopper来实现的。
进一步的S400具体包括以下步骤
步骤S410：确定主建筑位置，获得主建筑当地气象信息。
步骤S420：确定日照的初始时间和结束时间，设为可调整的控制参数，作为太阳辐射强度计算的时间区间，设定初始值。
步骤S430：根据所述步骤S410的当地气象信息和步骤S420的日照时间区间，计算太阳高度角h和太阳方位角α
Figure BDA0003707466180000031
其中：
h为太阳高度角，单位为度
Figure BDA0003707466180000032
为地区地理纬度，单位为度
δ为地球赤纬，单位为度
ω为太阳时角，单位为度
Figure BDA0003707466180000033
其中：
α为太阳方位角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
δ为地球赤纬，单位为度
ω为太阳时角，单位为度
步骤S440：确定主建筑附近的其他建筑三维几何特征，获得附近建筑模型整体轮廓。
步骤S450：根据所述步骤S300的所有电池板模型，所述步骤S430的太阳高度角，所述步骤S440的所有主建筑附近建筑整体轮廓，导入Ladybug，获取水平面太阳日照辐射强度IH。
JH＝IDH+Idh
其中：
IH为水平面总体日照辐射强度，单位kwh/m2
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2
步骤S460：根据所述步骤S430的太阳高度角h和太阳方位角α，所述步骤S310电池板的倾斜角度θ，所述步骤S320电池板的方位角γ，计算太阳入射角β
cosβ＝cosθsinh+sinθcoshcos(α-γ)
其中：
β为太阳入射角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
θ为电池板倾斜角，单位为度
γ为电池板方位角，单位为度
根据太阳入射角β，计算太阳能电池板平面的总体日照辐射强度Iθ，设为分析初始值。不考虑反射辐射强度。
Iθ＝IDθ+Idθ
IDθ＝IDH cosβ
Figure BDA0003707466180000041
其中：
Iθ为太阳能电池板总体日照辐射强度，单位kwh/m2
IDθ为太阳能电池板直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idθ为太阳能电池板散射日照辐射强度，单位kwh/m2
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2
β为太阳入射角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
θ为电池板倾斜角，单位为度
进一步：所述当地气象信息为当地气象信息的epw文件，包括当地位置经纬度，太阳直接辐射量，太阳散射辐射量等。
进一步：所述主建筑附近其他建筑三维几何特征为主建筑周边，可能遮挡太阳光线的建筑模型BIM信息，包括但不限于楼房、高架桥等。
进一步：所述时间区间为用户自定义时间区间值，精确到小时。
进一步：所述日照辐射量为太阳能板面积计算的辐射总量，单位Wh/m3
进一步地，步骤S400是基于Rhino和Grasshopper以及Ladybug来实现的，Ladybug为Grasshopper的插件，过程中基于Python开发相应电池。
进一步的S500具体包括以下步骤
步骤S510：根据所述步骤S400的日照辐射强度算法，在Grasshopper中，使用Python开发算法电池，基于模拟退火算法建立多参数优化模型，模型和相关的数学符号含义如下：cosβij＝cosθi sin h+sinθi cos h cos(α-γj)
Θ＝{θ1，θ2，θ3，…θm}表示太阳能电池板倾斜角的集合。
γ＝{γ1，γ2，γ3，…γn}表示太阳电池板方位角的集合。
A＝{αi|i＝123，…m}表示太阳方位角的集合。
B＝{βij|i＝1，2，3，…m，j＝1，2，3，…n}表示太阳入射角的集合。
Figure BDA0003707466180000051
IDH＝{IDH1，IDH2，IDH3…IDHp}表示时间区间内，不同时间的直射辐射强度组成的集合。
IdH＝{IdH1，IdH2，IdH3…IdHp}表示时间区间内，不同时间的散射辐射强度组成的集合。
设倾斜的太阳能板投影面积不应超出屋顶面积，设定约束条件
Figure BDA0003707466180000061
其中：S为屋顶平面面积，S0为太阳能电池板面积，单位m2
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
Figure BDA0003707466180000062
其中：
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
步骤S520：确定计算目标函数差，计算变换前与变换后目标函数差值为ΔEΔE＝E'-E
其中：
E'表示新解。
E表示旧解。
接受准则为：
Figure BDA0003707466180000063
其中：
P表示接受新解的概率。
t表示迭代次数。
步骤S530：根据所述步骤S520的接受判据，采用牛顿冷却定律的温度衰减函数控制迭代计算，表达式为：
Figure BDA0003707466180000064
其中：
t0为初始迭代次数。
T(t0)为物体初始温度，设为100℃
TC为环境温度，单位℃
k为衰减系数，设为0.025
进一步：所述模拟退火算法是一种确定全局最优解的算法。
进一步：所述多因素太阳能电池板位置，大小，旋转角和方位角。
进一步：所述最优解是日照辐射量在确定时间区间的最大值。
相比于现有技术，本发明的优点在于：1.本发明基于参数建模的方法，考虑了建筑屋顶平面的实际轮廓情况，用户可通过调整相关参数进行快速部署，具有自适应性。
2.本发明使用退火算法对参数进行了优化，动态考虑地区维度的实际日照、太阳能电池板的倾斜角和方位角参数，有效提高屋顶太阳能电池板的发电效率。具有实时性，有效性。
附图说明
图1为本发明的技术路线图。
图2为Grasshopper技术路线图。
图3为太阳能电池板屋顶边缘线自动筛选效果图。
图4为所在地区日照直接辐射强度和间接辐射强度示意图。
图5为建筑屋顶太阳能电池板平面日照辐射强度示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1，2所示，一种建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法。针对建筑屋顶特点，通过参数化建模，快速生成电池板形状，再基于模拟退火法，对多因素单目标优化，使得屋顶单位面积上的日照辐射强度最大。包含以下的顺序步骤：
步骤1，从主建筑的三维几何特征模型中提取屋顶平面的区域模型，包括轮廓线、排水口与排水槽及其他屋顶部件。对屋顶区域模型进行功能划分，确定电池板放置区域。绘制电池板放置区域绘制屋顶轮廓线，轮廓线可以为一段曲线，也可以为多段曲线。轮廓线用Grasshopper的“curve”电池装载，送至下一步。
步骤2，在Grasshopper中将闭合曲线填充成面，使用四边形网格对面进行划分，网格的x方向和y方向数量设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的定位点。选取轮廓线内所有网格点，以网格点为中心生成矩形，矩形长x，宽y设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的尺寸。选取所有矩形的四个顶点，生成组，通过“point in curves”筛选所有屋顶轮廓线外顶点，确定这些轮廓线外顶点所属的矩形，排除这些矩形，剩余矩形即为该屋顶部署的太阳能电池板。排除矩形的示意图如图3所示。网格的x，y值可以调整电池板位置，矩形长x值，宽y值可以调整太阳能板尺寸，将所选矩形用“surface”电池全部装载送至下一步。
步骤3，在Grasshopper中对矩形“surface”进行倾斜角旋转，电池板平面与屋顶XY面的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的倾斜角度θ，设定初始值。同时，对矩形进行方位角旋转，电池板平面与正南向矢量的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的方位角γ，设定初始值。调整后的矩形用“surface”电池全部装载送至下一步。
步骤4，确定主建筑位置，获得主建筑当地气象信息的epw文件。确定日照的初始时间和结束时间，设为可调整的控制参数，作为太阳辐射强度计算的时间区间，设定初始值。根据时间区间，计算太阳高度角h和太阳方位角α
Figure BDA0003707466180000081
其中：
h为太阳高度角，单位为度
Figure BDA0003707466180000082
为地区地理纬度，单位为度
δ为地球赤纬，单位为度
ω为太阳时角，单位为度
Figure BDA0003707466180000083
其中：
α为太阳方位角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
δ为地球赤纬，单位为度
ω为太阳时角，单位为度
确定主建筑附近的其他建筑三维几何特征，获得附近建筑模型整体轮廓，主要是可能遮挡太阳光线的建筑模型BIM信息，包括但不限于楼房、高架桥等。将数据合拼，导入Grasshopper的插件Ladybug，获取水平面太阳日照辐射强度IH。
IH＝IDH+Idh
其中：
IH为水平面总体日照辐射强度，单位kwh/m2
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2
计算太阳入射角β
cosβ＝cosθsinh+sinθcoshcos(α-γ)
其中：
β为太阳入射角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
θ为电池板倾斜角，单位为度
γ为电池板方位角，单位为度
根据太阳入射角β，计算太阳能电池板平面的总体日照辐射强度Iθ，设为分析初始值。不考虑反射辐射强度。相关位置的时间区间内(图例中为南京，7月至9月)，水平面直射日照辐射强度和散射日照辐射强度数据示意图，如图4所示。太阳能电池板总体日照辐射强度计算值如图5所示。
Iθ＝IDθ+Idθ
IDθ＝IDH cosβ
Figure BDA0003707466180000091
其中：
Iθ为太阳能电池板总体日照辐射强度，单位kwh/m2
IDθ为太阳能电池板直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idθ为太阳能电池板散射日照辐射强度，单位kwh/m2
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2
β为太阳入射角，单位为度
h为太阳高度角，单位为度
θ为电池板倾斜角，单位为度
步骤5，基于模拟退火算法建立多参数优化模型，模型和相关的数学符号含义如下：cosβij＝cosθi sin h+sinθi cos h cos(α-γj)
Θ＝{θ1，θ2，θ3，…θm}表示太阳能电池板倾斜角的集合。
γ＝{γ1，γ2，γ3，…γn}表示太阳电池板方位角的集合。
A＝{αi|i＝1，2，3，…m}表示太阳方位角的集合。
B＝{βij|i＝1，2，3，…m，j＝1，23，…n}表示太阳入射角的集合。
Figure BDA0003707466180000101
IDH＝{IDH1，IDH2，IDH3…IDHp}表示时间区间内，不同时间的直射辐射强度组成的集合。
IdH＝{IdH1，IdH2，IdH3…IdHp}表示时间区间内，不同时间的散射辐射强度组成的集合。
设倾斜的太阳能板投影面积不应超出屋顶面积，设定约束条件
Figure BDA0003707466180000102
其中：S为屋顶平面面积，S0为太阳能电池板面积，单位m2
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
Figure BDA0003707466180000103
其中：
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
步骤S520：确定计算目标函数差，计算变换前与变换后目标函数差值为ΔEΔE＝E′-E
其中：
E'表示新解，E表示旧解。
接受准则为：
Figure BDA0003707466180000111
其中：
P表示接收新解的概率，t表示迭代次数。
根据准则，采用牛顿冷却定律的温度衰减函数进行迭代控制，表达式为：
Figure BDA0003707466180000112
其中：
t0为初始迭代次数。
T(t0)为物体初始温度，设为100℃
TC为环境温度，单位℃
k为衰减系数，设为0.025。

Claims (10)

1.一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于步骤包括：
S100：提取主建筑屋顶三维几何特征，绘制屋顶太阳能电池板放置区域的轮廓；
S200：根据区域轮廓，构建太阳能电池板阵列并设置阵列初始值；
S300：建立太阳能电池板倾斜角和方位角参数，确定电池板倾斜角和方位角的初始值；
S400：基于当地的气象信息和主建筑附近其他建筑三维几何特征，计算时间区间内电池板日照辐射量；
S500：基于模拟退火算法，对多因素单目标进行优化计算，获得布置最优解。
2.根据权利要求1所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤S100具体包括以下步骤：
S110：从主建筑的三维几何特征模型中提取屋顶平面的区域模型，包括轮廓线、排水口与排水槽及其他屋顶部件；
S120：对所述步骤S110的屋顶区域模型进行功能划分，确定电池板放置区域；
S130：对所述步骤S120的电池板放置区域绘制屋顶轮廓线，轮廓线为一段曲线，或多段曲线。
3.根据权利要求2所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述主建筑为太阳能电池板放置其屋顶的建筑，所述主建筑的三维几何特征模型为建筑的BIM模型，模型可以仅为建筑体量，但屋顶区域轮廓需明确，所述电池板放置区域为屋顶的太阳能电池板布置位置，区域可以分块。
4.根据权利要求1所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤S200具体包括以下步骤：
S210：对所述步骤S130的轮廓线填充成面，使用四边形网格对面进行划分，网格的x方向和y方向数量设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的定位点；
S220：对所述步骤S210的网格，选取轮廓线内所有网格点，以网格点为中心生成矩形，矩形长x，宽y设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的尺寸；
S230：对所述步骤S220的所有矩形选取四个顶点，选择所有轮廓线外顶点，确定这些轮廓线外顶点所属的矩形，排除这些矩形。
5.根据权利要求4所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤所述太阳能电池板阵列包括电池板的大小和数量、电池板在区域轮廓内的位置，所述阵列初始值为用户初步确定的太阳能电池板阵列数值，用户可手动修正，利用算法确保电池板大小不会重叠，电池板位置不会超出轮廓。
6.根据权利要求1所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤S300具体包括以下步骤：
S310：根据所述步骤S200的矩形进行倾斜角旋转，电池板平面与屋顶XY面的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的倾斜角度θ，设定初始值；
S320：根据所述步骤S200的矩形进行方位角旋转，电池板平面与正南向矢量的夹角设为可调整的控制参数，作为太阳能电池板的方位角γ，设定初始值。
7.根据权利要求6所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤所述倾斜角角度为电池板平面与屋顶XY面的夹角，同时电池板底边约束在屋顶XY面上，所述方位角角度为电池板平面与正南向矢量的夹角，同时电池板底边约束在屋顶XY面上。
8.根据权利要求1所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤S400具体包括以下步骤：
S410：确定主建筑位置，获得主建筑当地气象信息；
S420：确定日照的初始时间和结束时间，设为可调整的控制参数，作为太阳辐射强度计算的时间区间，设定初始值；
S430：根据所述步骤S410的当地气象信息和步骤S420的日照时间区间，计算太阳高度角h和太阳方位角α
Figure FDA0003707466170000021
其中：
h为太阳高度角，单位为度；
Figure FDA0003707466170000023
为地区地理纬度，单位为度；
δ为地球赤纬，单位为度；
ω为太阳时角，单位为度；
Figure FDA0003707466170000022
其中：
α为太阳方位角，单位为度；
h为太阳高度角，单位为度；
δ为地球赤纬，单位为度；
ω为太阳时角，单位为度；
S440：确定主建筑附近的其他建筑三维几何特征，获得附近建筑模型整体轮廓；
S450：根据所述步骤S300的所有电池板模型，所述步骤S430的太阳高度角，所述步骤S440的所有主建筑附近建筑整体轮廓，导入Ladybug，获取水平面太阳日照辐射强度IH；
IH＝IDH+Idh
其中：
IH为水平面总体日照辐射强度，单位kwh/m2；
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2；
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2；
S460：根据所述步骤S430的太阳高度角h和太阳方位角α，所述步骤S310电池板的倾斜角度θ，所述步骤S320电池板的方位角γ，计算太阳入射角β
cosβ＝cosθsinh+sinθcoshcos(α-γ)
其中：
β为太阳入射角，单位为度；
h为太阳高度角，单位为度；
θ为电池板倾斜角，单位为度；
γ为电池板方位角，单位为度；
根据太阳入射角β，计算太阳能电池板平面的总体日照辐射强度Iθ，设为分析初始值，不考虑反射辐射强度
Iθ＝IDθ+Idθ
IDθ＝IDHcosβ
Figure FDA0003707466170000041
其中：
Iθ为太阳能电池板总体日照辐射强度，单位kwh/m2；
IDθ为太阳能电池板直射日照辐射强度，单位kwh/m2；
Idθ为太阳能电池板散射日照辐射强度，单位kwh/m2；
IDH为水平面直射日照辐射强度，单位kwh/m2；
Idh为散射日照辐射强度，单位kwh/m2；
β为太阳入射角，单位为度；
h为太阳高度角，单位为度；
θ为电池板倾斜角，单位为度。
9.根据权利要求8所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤所述当地气象信息为当地气象信息的epw文件，包括当地位置经纬度、太阳直接辐射量太阳散射辐射量，所述主建筑附近其他建筑三维几何特征为主建筑周边，可能遮挡太阳光线的建筑模型BIM信息，所述时间区间为用户自定义时间区间值，精确到小时，所述日照辐射量为太阳能板面积计算的辐射总量，单位Wh/m3。
10.根据权利要求1所述的一种参数化建筑屋顶太阳能电池板布置优化方法，其特征在于所述步骤S500具体包括以下步骤
S510：根据所述步骤S400的日照辐射强度算法，在Grasshopper中，使用Python开发算法电池，基于模拟退火算法建立多参数优化模型，模型和相关的数学符号含义如下：
cosβij＝cosθisinh+sinθicoshcos(α-γj)
Θ＝{θ1，θ2，θ3，…θm}表示太阳能电池板倾斜角的集合；
γ＝{γ1，γ2，γ3，…γn}表示太阳电池板方位角的集合；
A＝{αi|i＝1，2，3，…m}表示太阳方位角的集合；
B＝{βij|i＝1，2，3，…m，j＝1，2，3，…n}表示太阳入射角的集合；
Figure FDA0003707466170000051
IDH＝{IDH1，IDH2，IDH3…IDHp}表示时间区间内，不同时间的直射辐射强度组成的集合；
IdH＝{IdH1，IdH2，IdH3…IdHp}表示时间区间内，不同时间的散射辐射强度组成的集合；
设倾斜的太阳能板投影面积不应超出屋顶面积，设定约束条件
Figure FDA0003707466170000052
其中：S为屋顶平面面积，S0为太阳能电池板面积，单位m2；
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
Figure FDA0003707466170000053
其中：
E为电池板最大总体日照辐射强度，单位kw/m2
S520：确定计算目标函数差，计算变换前与变换后目标函数差值为ΔE
ΔE＝E′-E
其中：
E′表示新解；
E表示旧解；
接受准则为：
Figure FDA0003707466170000054
其中：
P表示接受新解的概率；
t表示迭代次数；
S530：根据所述步骤S520的接受判据，采用牛顿冷却定律的温度衰减函数控制迭代计算，表达式为：
Figure FDA0003707466170000061
其中：
t0为初始迭代次数；
T(t0)为物体初始温度，设为100℃；
TC为环境温度，单位℃；
k为衰减系数，设为0.025。
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