[发明专利]一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方法

权利要求书

1.一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用多元时空信息得到建筑物矢量信息，根据建筑物矢量信息的几何特征计算出建筑物的屋顶面积，侧立面面积和高度，写入建筑物矢量信息属性中；

步骤2、利用计算几何中多边形求并集算法，根据建筑物矢量信息和高度信息计算建筑物间被阴影遮挡表面积，获得包括屋顶和侧立面的可安装光伏设备的有效可用区域面积；

步骤3、使用固定安装式的光伏设备，计算建筑物屋顶安装光伏设备的最佳倾角和最佳安装间距，并考虑屋顶被阴影遮挡面积，得到建筑物屋顶安装光伏设备的装机容量和光伏潜力；

步骤3.1、计算屋顶安装光伏设备的最佳倾角和最佳间距，具体步骤如下：

步骤3.1.1、计算平屋顶安装光伏设备的最佳倾角和最佳间距；

以年太阳辐射量最大为标准确定的当地的最佳安装倾角，如下式所示：

其中，β_opi表示最佳倾角，通过遍历搜索法得到,G(a)表示在倾角为a的情况下的辐射量；

间距d利用光伏板安装倾角θ、太阳方位角α、太阳高度角h以及光伏板的长度l来计算，具体公式如下：

d＝l·cosθ+l·sinθ·coth·cosα

平面屋顶可利用面积表示平面屋顶总面积减去平面屋顶被阴影遮挡的面积，根据上述公式，推出光伏板面积S_a和平面屋顶可利用面积S_rf的关系，如下所示：

步骤3.1.2、计算坡屋顶安装光伏设备的最佳倾角和最佳间距；

坡屋顶采用平铺的方式进行安装；

步骤3.2、使用建筑物屋顶总面积减去阴影遮蔽的面积，得到建筑物屋顶可安装面积，根据步骤3.1计算得到的光伏设备的最佳倾角和最佳间距，使用太阳能辐射库，计算得到建筑物屋顶的装机容量和发电潜力，具体步骤如下：

计算光伏系统发电量首先需要计算光伏系统的装机容量；在已知建筑光伏可安装面积的情况下，对于屋顶光伏而言，定义填充因子为安装的光伏板面积与提取得到的建筑光伏可安装面积的比值；采用平铺安装方式的坡屋顶的填充因子为1，平屋顶的填充因子由下式计算得到：

PF_hor＝l/d＝[cosθ+(sinθ/tanh)·cosα]^-1

其中，PF_hor表示平屋顶的填充因子，l为光伏板的长度，d为光伏板之间的间距；

基于采用的具体光伏板型号信息，计算得到光伏系统装机容量：

Cap＝S·PF·P_STC/S_panel

其中，Cap表示平屋顶的光伏装机容量，S表示屋顶的面积，P_STC和S_panel分别表示光伏板的额定输出功率和面积；

在得到光伏系统的装机容量之后，结合当地的气象数据以及光伏系统的参数，

根据多元数据中的太阳辐射数据，计算得到发电量：

E＝η_INV·Cap·(G/G_STC)·[1-τ·(T_work-T_STC)]·Δt

其中，E表示一定时间段内的光伏设备发电量，Δt表示时间段的长度，η_INV表示逆变器效率，Cap表示平屋顶的光伏装机总量，G表示光照强度，G_STC表示标准工况下的光照强度，τ表示热损耗效率，T_work表示光伏电池工作温度，T_STC表示标准工况下的光伏电池工作温度。