深入剖析：屋顶光伏系统阴影计算（二）

3、PVSYST建模仿真

PVSYST软件内置了太阳高度角和方位角的计算引擎，如图14所示为通过该软件查阅的南京地区冬至日太阳时9时的太阳高度角和方位角，其值和上文理论计算值也非常吻合。

图14南京地区太阳高度角和方位角PVSYST计算值

在PVSYST阴影建模设置里面，根据天窗的构造选择相应的模型，如图15所示，输入天窗相关参数，设置完后，再建立女儿墙和矩形光伏阵列区域(RectangularPVPlane)，参照图16，具体的建模方法可以参考PVSYST5.X/6.0的使用手册，建模完成后整体的效果参照图17。

图15天窗建模参数设置

图16天窗西(东)立面

图17PVSYST天窗模型

最后选择冬至日太阳时9时对天窗的阴影进行动态模拟，图18为阴影模拟结果，对于阴影的长度可使用软件中的直尺工具进行测量。

图18冬至日9时阴影模拟结果

4、PVSYST仿真和CAD法测量结果比较

PVSYST仿真的优点在于其可视化效果较强，其缺点在于建模需要耗费一定的时间，另外模拟后还需要对影长进行手动的拉线测量，图19为CAD法绘制的阴影区域，对其中几个关键点之间的长度进行了标注，PVSYST模拟结果的手动测量值参考图20。从两者数据对比来看，结果非常接近，PVSYST测量的精度只显示两个小数点位置，但实际工程中厘米级别的误差基本可以忽略，因此也满足实际的设计要求了。

图19阴影区域CAD法测算(单位：mm)

(A)(B)

(C)(D)

图20PVSYST模拟结果手动测量值(单位：m)

小结

文章通过数学角度针对坡屋面上的遮挡物影长公式进行了求解，并指出公式应用存在的局限性，结合实际案例对天窗的阴影进行了精确的分析，介绍了公式法、CAD法和PVSYST建模法的应用并对三种方法求解的结果进行了比较，公式法和CAD法两者在本质上其实是相通的，因此值也是相同的。PVSYST法模拟时软件计算的冬至日9时太阳高度角和方位角的值和公式计算非常吻合，因此模拟结果也具有较高的准确性。相比之下，PVSYST建模过程稍麻烦些，公式法和CAD法则更为简便。在实际设计时可根据不同的屋面选择不同的方法，如水平屋面可使用理论公式计算，而对于坡屋面，若遮挡产生的阴影区域在同一平面内，可使用理论公式或CAD法计算，若不在同一平面内，需使用CAD法，倘若追求动态的可视化效果，可使用PVSYST软件或SketchUp里面的Skelion插件作进一步的分析。