CN115130395B - 一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法，包括：收集信息；计算太阳短波辐射；计算光伏遮挡下水面接受的大气长辐射；计算蒸发散射；计算对流热通量；计算水体向外长波辐射热通量；计算t ₀时刻自由表面总热通量；计算受光伏影响的t ₀→t ₁时刻水体水温变化；计算t ₁时刻受光伏影响的水温。本发明通过水体热量平衡计算方法和各通量分项影响因子受光伏阵列影响的计算公式，针对该封闭水域内的桩基水上光伏电站，依据当地的气象条件和即将建设的光伏阵列布设参数，定量计算水上光伏电站对水温变化的影响，根据此方法计算的水温及水温变化可作为评估光伏电站对水环境影响的依据，为将来光伏电站建成后，对该水域的开发利用提供了科学依据。

Description

一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法

技术领域

本发明涉及一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法，是一种水文观测计算方法，是一种用于水面光伏电站的光伏阵列影响的计算方法。

背景技术

水上光伏电站在水面上布设大量密集的光伏板阵列，光伏板阵列通过遮蔽和吸收太阳短波辐射、改变局部风场等方式，影响水面接受的辐射热和水表蒸发、对流等换热过程，进而改变水体温度。作为水生态的重要环境因子，水温是评估水上光伏电站对水环境影响的重要指标。目前主要基于有限的观测进行光伏电站对水温影响规律的定性分析，缺少系统性的定量计算和评价方法。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法。所述的方法针封闭水域内的桩基水上光伏电站，提出了依据气象条件和光伏阵列布设参数，定量计算水上光伏电站中水温变化的方法，根据此方法计算的水温及水温变化可作为评估光伏电站对水环境影响的依据。

本发明的目的是这样实现的：一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法，所述的方法的步骤如下：

步骤1，收集信息：收集当地水文气象资料，以及预建造的光伏阵列的各项设计数据，光伏阵列设计数据包括：光伏板尺寸、光伏板间距、支柱分布间距；当地水文气象资料包括：太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d；大气长波辐射、气温、云量、湿度、气压、水面风速、水温、水深；

步骤2，计算太阳短波辐射：计算光伏遮挡下水面接受的太阳短波辐射，太阳短波辐射的计算包括如下子步骤：

子步骤2.1，根据收集的信息整理获得太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d；

子步骤2.2，计算天空视域比例因子CF_sky：

式中θ₁、θ₂、θ₃、θ₄分别为计算空隙后板和前板下檐、上檐到积分点的夹角，n为积分区间L的分段数；L为前后阵列之间宽度；ml_max为积分区间左侧最大空隙数；mr_max为积分区间右侧含区分区间本身的最大空隙数；

子步骤2.3，光伏板后檐对应阴影宽度D_h：

D_h＝H_pv·cotα·cosγ

式中α为太阳高度角，γ为太阳方位角，H_pv为光伏板上下沿高度差；

子步骤2.4，计算透过比例因子：直射辐射在前后阵列之间宽度为L内的透过比例因子CF_dir为：

D_pv为光伏板前檐到后檐在水平面投影面中的距离；

子步骤2.5，计算光伏区下垫面总辐射量I_pv：

I_pv＝(I-I_d)CF_dir+I_dCF_sky；

步骤3，计算光伏遮挡下水面接受的大气长辐射：

子步骤3.1，根据收集的信息获得实测大气长波辐射或通过实测的气温、云量计算获得无光伏影响的大气长波辐射值；

大气长波辐射计算公式：

E_a＝εσT_a0 ⁴g(Fc)

式中：ε为发射率；σ为玻尔兹曼常数；T_a0为t₀时刻气温；g(Fc)为云量Fc的函数：

g(Fc)＝(1+0.17Fc²)；

子步骤3.2，根据光伏对天空遮挡的视域因子，收集的云量信息求解光伏区考虑光伏板遮挡后的等效云量系数Fc′：

Fc′＝(1-CFsky)+CF_sky·Fc；

子步骤3.3，计算有光伏影响下的等效云量函数：

g(Fc′)＝(1+0.17Fc′²)；

子步骤3.4，计算有光伏影响下的大气长波辐射E_apv：

E_apv＝E_a·g(F′_C)/g(F_c)；

步骤4，计算蒸发散射：

子步骤4.1，根据收集信息资料获得光伏区风速，采用已有光伏实测水面风速u为风速(m/s)，或依据类似已建光伏区实测风速折减比r_s和拟计算的光伏区附近无光伏影响气象站风速u_c计算：

u＝r_s·u_c

其中：r_s＝u₀/u_c0，

u₀：类似已建光伏区地面或水面风速；u_c0：类似已建光伏区外围附近气象站地面或水面风速；

子步骤4.2，计算水面饱和水汽压力、空气中水汽压力：

t₀时刻水面饱和水汽压力e_s：

e_s＝f(T_s0)

其中：e_a为t₀时刻空气中水汽压力：

e_a＝f(T_a0)

其中：T_s0为t₀时刻水表面温度，T_a0为t₀时刻气温；

水汽压力f(T)计算公式：

其中：T为水表面温度或气温；E₀为纯水平液面饱和水汽压，计算公式：

其中：T_c为水的三相点温度；T为水表面温度或气温；

子步骤4.3，计算蒸发量：顿蒸发公式形式：

E＝f(u)·(e_s-e_a)

其中：e_s为水面饱和水汽压力；e_a为空气中水汽压力；

风速函数f(u)计算：

子步骤4.4，计算蒸发潜热：蒸发潜热L_v(J/kg)计算公式：

L_v＝2.5×10⁶-2.3×10³·T_s0

其中：T_s0为t₀时刻表层水温；

子步骤4.5：蒸发潜热通量Q_E可通过单位时间蒸发量得到：

Q_E＝L_vρE

其中：E为水面单位时间蒸发量；ρ为水体密度(kg/m³)；L_v为蒸发潜热；

步骤5，计算对流热通量：

子步骤5.1：计算波文比b：

b＝0.62·P_a/1000(T_s0－T_a0)/(e_s－e_a)；

子步骤5.2：根据波文比计算对流热通量Q_H：

Q_H＝b·Q_E

其中：Q_E为蒸发热通量；

步骤6，计算水体向外长波辐射热通量E_W：水体向外长波辐射热通量计算公式：

E_w＝εσT_s0 ⁴

步骤7，计算t₀时刻自由表面总热通量F：

F＝I_pv(1-α_s)+E_apv-E_w-Q_E-Q_H

其中，α_s为太阳短波辐射反射比；

步骤8，计算受光伏影响的t₀→t₁时刻水体水温变化ΔT_s：

ΔT_s＝F/(ρ·c·H)

其中：c为水的比热，H为水深；

步骤9，计算t₁时刻受光伏影响的水温T_s1：

T_s1＝T_s0+ΔT_s。

进一步的，子步骤2.1中所述的环境散射辐射值的计算方式包括如下子步骤：

子步骤2.11，计算大气层外辐射量I₀：

其中：E_sc为太阳常数；δ为赤纬角，

为当地纬度，ω为时角，λ为日-地距离变化引起大气层上界太阳辐照度的修正值：

其中，n_d为一年中的日序号；

子步骤2.12，计算晴空指数k_T：

子步骤2.13，计算散射辐射与总辐射之比I_d/I：下垫面散射辐射I_d与总辐射I之比的计算公式：

子步骤2.14，计算散射辐射：

I_d＝I·r_d。

本发明的优点和有益效果是：本发明通过水体热量平衡计算方法，以及一系列各通量分项影响因子受光伏阵列影响的计算公式，针对该封闭水域内的桩基水上光伏电站，依据当地的气象条件和即将建设的光伏阵列布设参数，定量计算水上光伏电站对水温变化的影响，根据此方法计算的水温及水温变化可作为评估光伏电站对水环境影响的依据，为将来光伏电站建成后，对该水域的开发利用提供了科学依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一所述方法多块光伏板公式的参数标注示意图；

图2是本发明实施例一所述方法的流程图；

图3是本发明实施例二所述方法的应用实例计算赣榆鱼塘光伏区水温与实测值对比。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法。所述方法通过水体热量平衡计算，以及一系列各通量分项影响因子受光伏阵列影响的计算公式，针对该封闭水域内的桩基水上光伏电站，依据当地的气象条件和即将建设的光伏阵列布设参数，定量计算水上光伏电站对水温变化的影响。

(一)水体热量平衡计算：

水体温度变化是水体蓄热量变化的直接反映。自然水体的蓄热量变化过程主要来自太阳辐射以及与大气之间的热交换，具体包括水面太阳短波辐射、水体和大气间的长波辐射、蒸发(潜热)和对流(显热)通量，此外底床与水体之间的热交换对水温也对水体能量变化略有影响。对于与外界无流动交换的封闭水体单元，根据能量守恒定律，水体热量平衡采用下式进行计算：

Q_G＝E^*+Q_H+Q_E+Q_b (1)

式中：E*为水体吸收的净辐射(辐射差额)；Q_H为水-气间的对流(显热)通量，即为水表与低层大气之间的对流热交换；Q_E为潜热通量，即水面蒸发热交换；Q_G为水体蓄热变化量，Q_b为底床与水体之间的热交换，底部热交换一般认为是小量，可以忽略。

水体吸收的净辐射E^*表示为：

E^*＝E_g↓ +E_l↓-E_r↑-E_l↑ (2)

式中E_g↓为太阳向下短波辐射，E_r↑为水面短波反射辐射，是总辐射到达水面后，经水面向上反射的那部分短波辐射(可用垂向向下布设的总辐射表测量)。E_l↓为向下长波辐射，E_l↑为向上长波辐射，上述四组分量数据可通过四分量辐射表测量获取。

水体蓄热变化量Q_G采用实测分层水温计算得到：

Q_G＝[(Σρc ·ΔH.T)_t2-(Σρc ·ΔH ·T)_t1]/(t2-t1) (3)

其中ρ为水的密度(kg/m³)，c为水的比热(J/kg℃)，ΔH为水层厚度(m)，T为对应层水温(℃)，即利用实测水温进行水体能量垂向积分，得到对应时刻的水体内能，t2与t1时刻的水体内能差即为水体蓄热量变化值。

蒸发潜热通量Q_E可通过单位时间蒸发量得到：

Q_E＝ L_vρE (4)

其中E为水面单位时间蒸发量(m/s)，L_v为蒸发潜热(J/kg)，表达式为：

L_v＝2.5·10⁶-2.3·10³T_s (5)

式中T_s为表皮水温(℃)。

蒸发量E可以通过实际测量获得，但由于受蒸发皿尺寸效应等影响实测资料准确性难以确定，需要通过其它计算方法进行检验修正。本实施例选用经典的道尔顿蒸发公式：

E＝f(u)·(e_s-e_a) (6)

式中f(u)为风速函数，u为风速(m/s)，e_s为水面饱和水汽压力(hPa)，e_a为空气中水汽压力(hPa)。

风速函数可以采用闵骞修正的风速函数，公式为

对流(显热)通量Q_H可通过波文比方法得到：

Q_H＝0.62·P_a/1000·(T_s－T_a)/(e_s－e_a) (8)

式中P_a为大气压力(hPa)，T_a为气温(℃)。

式(1)中所述各组热通量项受光伏遮挡均会发生变化，其中辐射通量E*的遮挡与光伏板阵列的空间布置有关，短波辐射遮挡还会与太阳角度有关。蒸发和对流散热计算跟气温、湿度和风速相关，其中受光伏板影响较为显著的是风速。因此水上光伏对水温变化影响的计算分析，应主要考虑光伏阵列对太阳短波辐射、大气长波辐射的遮挡效应，及对风速的改变效应。

(二)各通量分项影响因子受光伏阵列影响的计算公式：

i.太阳短波辐射：

根据太阳直射辐射和散射辐射资料计算短波辐射动态遮蔽系数。

散射辐射为各向同性漫射，折减系数采用天空视域因子，对多排缝隙判断该缝隙的空域是否入射到计算单元以及计算入射角度的方法如下：

特定缝隙的散射光能否进入积分单元要判断缝隙左侧板的最低入射角是否大于右侧板的最高入射角，如果是,则该二夹角间的空域为积分单元上可视空域，光线可达，否则该区域空隙被前后板互相遮挡，无法到达积分单元，总的天空视域因子CF_sky计算公式如下：

式中θ₁、θ₂、θ₃、θ₄分别为计算空隙后板和前板下檐、上檐到积分点的夹角，见图1所示，n为积分区间L的分段数，ml_max为积分区间左侧最大空隙数，mr_max为积分区间右侧(含区分区间本身)最大空隙数。图1显示了光伏阵列某个特定单元的垂向立面图，简略的显示了四排光伏板，并将中间的两个光伏板按照由南向北的方向设定为前排光伏板1和后排光伏板2，并将阳光入射方向3设定在入射角α的角度上，将积分点4设在前排光伏板上檐在水面5的投影点(线)上。

直射辐射入射比例可根据太阳高度角和太阳方位角求解光照区比例获得。对于图1显示的特定单元，当单元位于阴影区6时，直射辐射透过比为0，当单元位于光照区7时，直射辐射透过比为1。对于整个光伏区，前后两阵列之间光照区宽度占间距的比值即为直射透过比例。

光伏板后檐对应阴影宽度D_h，如图1所示：

D_h＝H_pv·cotα·cosβ (10)

式中：D_h为光伏板上檐和下檐之间的高度差；α为太阳高度角；β为太阳方位角；α、β与时间有关，可采用相关公式求解。

直射辐射在前后阵列宽度L内的透过比例为：

根据实测的无光伏水域(简称“环境区”)短波总辐射I(总辐射包括直射辐射和散射辐射)和散射辐射值I_d，按照式(9)和(11)计算方法分别计算光伏区散射辐射和直射辐射的动态遮蔽系数，并将二者折减后的值相加得到光伏区总辐射I_pv；

I_pv＝(I-I_d)CF_dir+I_dCF_sky (12)

ii.长波辐射：

光伏板阵列遮挡会减少大气向水体的长波辐射，大气长波辐射公式的一般形式为：

E_a＝εσT_a ⁴g(Fc) (13)

式中ε为发射率，可通过实测气象资料进行率定，σ为玻尔兹曼常数，取值5.67×10^-8(W˙m^-2˙℃^-4)；g(Fc)为云量Fc的函数，常用的形式为：

g(Fc)＝(1+0.17Fc²) (14)

光伏对天空遮挡的比例系数F_pv可以采用太阳短波散射辐射计算的天空视域因子CF_sky：

F_pv＝1-CF_sky (15)

将光伏遮挡区视为云量，光伏区考虑光伏板遮挡后的等效云量系数Fc′为：

Fc′＝F_pv+CF_sky·Fc (16)

将Fc′带入(14)式，再按(13)式求解得到光伏区受遮挡的大气辐射。

iii.风速：

光伏板对风的影响可用风变系数a表征：

a＝u_光伏区/u_无光伏区 (17)

风变系数a与光伏板布置间距、倾角、高度，以及风向等均相关，可通过原型观测统计分析，或者模型试验或数值计算方法获取,已有文献表明，风变系数a取值大约在0.2～1.2之间。之后带入(6)式求解光伏遮挡区的蒸发和对流散热。

在获取上述关键系数后，可确定公式(1)和(2)中各分项的准确计算值，然后带入公式(3)。对(3)式进行向前时间积分，便可获得光伏区水温T的实时变化过程。

本实施例所述方法的具体步骤如下，流程如图2所示：

步骤1，收集信息：收集当地水文气象资料，以及预建造的光伏阵列的各项设计数据，光伏阵列设计数据包括：光伏板尺寸、光伏板间距、支柱分布间距；当地水文气象资料包括：太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d；大气长波辐射、气温、云量、湿度、气压、水面风速、水温、水深。

本实施例是在将要建设光伏电站的封闭区域，进行水文数据收集，包括：太阳辐射量等。同时收集拟建设的光伏电站的各项参数，如光伏板的大小尺寸、间距、支撑柱的高度、间距等。

步骤2，计算太阳短波辐射：计算光伏遮挡下水面接受的太阳短波辐射，太阳短波辐射的计算包括如下子步骤：

子步骤2.1，根据收集的信息整理获得太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d。

太阳辐射总辐射量在一些水文资料比较齐全的地方，可以通过查找获得，但在多数情况下，因此可以通过检测当地的太阳短辐射以及长辐射量计算得到。

子步骤2.2，计算天空视域比例因子CF_sky：

式中θ₁、θ₂、θ₃、θ₄(见图1)分别为计算空隙后板和前板下檐、上檐到积分点的夹角，n为积分区间L的分段数；L为前后阵列之间宽度，即阵列前后两排光伏板之间从前排前檐到后排前檐；ml_max为积分区间左侧最大空隙数；mr_max为积分区间右侧含区分区间本身的最大空隙数。

子步骤2.3，光伏板后檐对应阴影宽度D_h：

D_h＝H_pv·cotα·cosγ

式中α为太阳高度角，γ为太阳方位角，H_pv为光伏板上下沿高度差；

子步骤2.4，计算透过比例因子：直射辐射在前后阵列之间宽度为L内的透过比例因子CF_dir为：

其中：D_pv为光伏板前檐到后檐在水平面投影面中的距离；

子步骤2.5，计算光伏区下垫面总辐射量I_pv：

I_pv＝(I-I_d)CF_dir+I_dCF_sky；

步骤3，计算光伏遮挡下水面接受的大气长辐射：

子步骤3.1，根据收集的信息获得实测大气长波辐射或通过实测的气温、云量计算获得无光伏影响的大气长波辐射值；

大气长波辐射计算公式：

E_a＝εσT_a0 ⁴g(Fc)

式中：ε为发射率，可通过实测气象资料进行率定，默认值取0.97；σ为玻尔兹曼常数，取值5.67×10^-8(W˙m^-2˙℃^-4)；T_a0为t₀时刻气温(K)；g(Fc)为云量Fc的函数：

g(Fc)＝(1+0.17Fc²)；

子步骤3.2，根据光伏对天空遮挡的视域因子，收集的云量信息求解光伏区考虑光伏板遮挡后的等效云量系数Fc′：

Fc′＝(1-CFsky)+CF_sky·Fc；

子步骤3.3，计算有光伏影响下的等效云量函数：

g(Fc′)＝(1+0.17Fc′²)；

子步骤3.4，计算有光伏影响下的大气长波辐射E_apv：

E_apv＝E_a·g(F′_C)/g(F_c)；

步骤4，计算蒸发散射：

子步骤4.1，根据收集信息资料获得光伏区风速，采用已有光伏实测水面风速u为风速(m/s)，或依据类似已建光伏区实测风速折减比r_s和拟计算的光伏区附近无光伏影响气象站风速u_c计算：

u＝r_s·u_c

其中：r_s＝u₀/u_c0，

u₀：类似已建光伏区地面或水面风速；u_c0：类似已建光伏区外围附近气象站地面或水面风速；

子步骤4.2，计算水面饱和水汽压力、空气中水汽压力：

t₀时刻水面饱和水汽压力e_s：

e_s＝f(T_s0)

其中：e_a为t₀时刻空气中水汽压力：

e_a＝f(T_a0)

其中：T_s0为t₀时刻水表面温度(K)，T_a0为t₀时刻气温(K)；t₀时刻是指采样开始的时刻。如果研究白昼的影响，可以将采样起始时间设定为早晨太阳升起前，例如早上5点钟，可以设定时间步长为半小时，计算结束时间为下午太阳落山时，例如下午6点。如果研究昼夜或多日的影响过程，采样起始时间可以设定为拟研究的日分界点，无需特殊限定至某一时刻。

水汽压力f(T)计算公式：

其中：T为水表面温度或气温(K)；E₀为纯水平液面饱和水汽压(hPa)，计算公式：

其中：T_c为水的三相点温度，T_c＝273.16K；T为水表面温度或气温(K)；

子步骤4.3，计算蒸发量：顿蒸发公式形式：

E＝f(u)·(e_s-e_a)

其中：e_s为水面饱和水汽压力(hPa)；e_a为空气中水汽压力(hPa)；

风速函数f(u)计算：

子步骤4.4，计算蒸发潜热：蒸发潜热L_v(J/kg)计算公式：

L_v＝2.5×10⁶-2.3×10³·T_s0

其中：T_s0为t₀时刻表层水温(℃)；

子步骤4.5：蒸发潜热通量Q_E可通过单位时间蒸发量得到：

Q_E＝L_vρE

其中：E为水面单位时间蒸发量(m/s)；ρ为水体密度(kg/m³)；L_v为蒸发潜热(J/kg)；步骤5，计算对流热通量：

子步骤5.1：计算波文比b：

b＝0.62·P_a/1000(T_s0－T_a0)/(e_s－e_a)；

子步骤5.2：根据波文比计算对流热通量Q_H：

Q_H＝b·Q_E

其中：Q_E为蒸发热通量；

步骤6，计算水体向外长波辐射热通量E_W：水体向外长波辐射热通量计算公式：

E_w＝εσT_s0 ⁴

步骤7，计算t₀时刻自由表面总热通量F：

F＝I_pv(1-α_s)+E_apv-E_w-Q_E-Q_H

其中，α_s为太阳短波辐射反射比；可通过实测资料率定，默认取值0.06。

步骤8，计算受光伏影响的t₀→t₁时刻水体水温变化ΔT_s：

ΔT_s＝F/(ρ·c·H)

其中：c为水的比热(J/kg℃)，H为水深(m)；

步骤9，计算t₁时刻受光伏影响的水温T_s1：

T_s1＝T_s0+ΔT_s。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于环境辐射值计算方法的细化。子步骤2.1中所述的环境散射辐射值的计算方式包括如下子步骤：

子步骤2.11，计算大气层外辐射量I₀：

其中：E_sc为太阳常数，取值1367W/m²；δ为赤纬角，

为当地纬度，ω为时角，λ为日-地距离变化引起大气层上界太阳辐照度的修正值：

其中，n为一年中的日序号；

子步骤2.12，计算晴空指数k_T：

子步骤2.13，计算散射辐射与总辐射之比I_d/I：下垫面散射辐射I_d与总辐射I之比的计算公式：

子步骤2.14，计算散射辐射：

I_d＝I·r_d。

应用实例：

应用实例位于江苏省连云港市赣榆区鱼塘上，鱼塘属于封闭静止水域。根据实际光伏板阵列布设，采用对照组鱼塘(未布设光伏阵列的环境区)观测的短波总辐射、短波散射辐射、长波辐射、气压、风速和光伏区鱼塘的风速，通过气象再分析资料CFSv2数据获取的云量系数，利用本实施例所述方法进行光伏区鱼塘水温的计算。计算的水温值与实测值平均在0.5℃以内，如图3所示，计算的水温值与实测值之间的偏差始终保持在特定区间，未随时间出现累积性偏差，说明本实施例的计算公式及参数是合理的，可以用于快速准确的分析封闭或近似封闭水域中光伏电站下垫面水温的影响。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如光伏阵列的排布方式、各种公式的运用、步骤的先后顺序等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种水上光伏对下覆封闭水域水温影响的计算方法，其特征在于，所述的方法的步骤如下：

步骤1，收集信息：收集当地水文气象资料，以及预建造的光伏阵列的各项设计数据，光伏阵列设计数据包括：光伏板尺寸、光伏板间距、支柱分布间距；当地水文气象资料包括：太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d；大气长波辐射、气温、云量、湿度、气压、水面风速、水温、水深；

步骤2，计算太阳短波辐射：计算光伏遮挡下水面接受的太阳短波辐射，太阳短波辐射的计算包括如下子步骤：

子步骤2.1，根据收集的信息整理获得太阳辐射总辐射量I，通过计算或收集获取散射辐射量I_d；

子步骤2.2，计算天空视域比例因子CF_sky：

式中θ₁、θ₂、θ₃、θ₄分别为计算空隙后板和前板下檐、上檐到积分点的夹角，n为积分区间L的分段数；L为前后阵列之间宽度；ml_max为积分区间左侧最大空隙数；mr_max为积分区间右侧含区分区间本身的最大空隙数；

子步骤2.3，光伏板后檐对应阴影宽度D_h：

D_h＝H_pv·cotα·cosγ

式中α为太阳高度角，γ为太阳方位角，H_pv为光伏板上下沿高度差；

子步骤2.4，计算透过比例因子：直射辐射在前后阵列之间宽度为L内的透过比例因子CF_dir为：

其中：D_pv为光伏板前檐到后檐在水平面投影面中的距离；

子步骤2.5，计算光伏区下垫面总辐射量I_pv：

I_pv＝(I-I_d)CF_dir+I_dCF_sky；

步骤3，计算光伏遮挡下水面接受的大气长辐射：

子步骤3.1，根据收集的信息获得实测大气长波辐射或通过实测的气温、云量计算获得无光伏影响的大气长波辐射值；

大气长波辐射计算公式：

E_a＝εσT_a0 ⁴g(Fc)

式中：ε为发射率；σ为玻尔兹曼常数；T_a0为t₀时刻气温；g(Fc)为云量Fc的函数：

g(Fc)＝(1+0.17Fc²)；

子步骤3.2，根据光伏对天空遮挡的视域因子，收集的云量信息求解光伏区考虑光伏板遮挡后的等效云量系数Fc′：

Fc′＝(1-CF_sky)+CF_sky·Fc；

子步骤3.3，计算有光伏影响下的等效云量函数：

g(Fc′)＝(1+0.17Fc′²)；

子步骤3.4，计算有光伏影响下的大气长波辐射E_apv：

E_apv＝E_a·g(F′_C)/g(F_c)；

步骤4，计算蒸发散射：

子步骤4.1，根据收集信息资料获得光伏区风速，采用已有光伏实测水面风速u为风速，或依据已建光伏区实测风速折减比r_s和拟计算的光伏区附近无光伏影响气象站风速u_c计算：

u＝r_s·u_c

其中：r_s＝u₀/u_c0，

u₀：类似已建光伏区地面或水面风速；u_c0：类似已建光伏区外围附近气象站地面或水面风速；

子步骤4.2，计算水面饱和水汽压力、空气中水汽压力：

t₀时刻水面饱和水汽压力e_s：

e_s＝f(T_s0)

其中：T_s0为t₀时刻水表面温度；

e_a为t₀时刻空气中水汽压力：

e_a＝f(T_a0)

其中：T_a0为t₀时刻气温；

水汽压力f(T)计算公式：

其中：T为水表面温度或气温；E₀为纯水平液面饱和水汽压，计算公式：

其中：T_c为水的三相点温度；T为水表面温度或气温；

子步骤4.3，计算蒸发量：顿蒸发公式形式：

E＝f(u)·(e_s-e_a)

其中：e_s为水面饱和水汽压力；e_a为空气中水汽压力；

风速函数f(u)计算：

子步骤4.4，计算蒸发潜热：蒸发潜热L_v计算公式：

L_v＝2.5×10⁶-2.3×10³·T_s0

其中：T_s0为t₀时刻表层水温；

子步骤4.5：蒸发潜热通量Q_E通过单位时间蒸发量得到：

Q_E＝L_vρE

其中：E为水面单位时间蒸发量；ρ为水体密度(kg/m³)；L_v为蒸发潜热；

步骤5，计算对流热通量：

子步骤5.1：计算波文比b：

b＝0.62·P_a/1000(T_s0－T_a0)/(e_s－e_a)；

子步骤5.2：根据波文比计算对流热通量Q_H：

Q_H＝b·Q_E

其中：Q_E为蒸发潜热通量；

步骤6，计算水体向外长波辐射热通量E_W：水体向外长波辐射热通量计算公式：

E_w＝εσT_s0 ⁴

步骤7，计算t₀时刻自由表面总热通量F：

F＝I_pv(1-α_s)+E_apv-E_w-Q_E-Q_H

其中，α_s为太阳短波辐射反射比；

步骤8，计算受光伏影响的t₀→t₁时刻水体水温变化ΔT_s：

ΔT_s＝F/(ρ·c·H)

其中：c为水的比热，H为水深；

步骤9，计算t₁时刻受光伏影响的水温T_s1：

T_s1＝T_s0+ΔT_s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，子步骤2.1中所述的散射辐射量的计算方式包括如下子步骤：

子步骤2.11，计算大气层外辐射量I₀：

其中：E_sc为太阳常数；δ为赤纬角，

为当地纬度，ω为时角，λ为日-地距离变化引起大气层上界太阳辐照度的修正值：

其中，n为一年中的日序号；

子步骤2.12，计算晴空指数k_T：

子步骤2.13，计算散射辐射与总辐射之比I_d/I：下垫面散射辐射I_d与总辐射I之比的计算公式：

子步骤2.14，计算散射辐射量：

I_d＝I·r_d。

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