深入剖析:屋顶光伏系统阴影计算(二)
实例分析
这里以上文图1某南北坡向屋顶的矩形天窗为例进行说明,并进一步给大家介绍坡面影长理论公式的应用、理论公式与CAD的结合使用及PVSYST的建模分析法,天窗相关尺寸参数参考表1,图5为对照示意图,为了便于分析阴影,将天窗分成南坡和北坡两部分,因为这两部分所产生的阴影轮廓是不相同的,天窗北坡部分的阴影区域只在北坡同一个平面内,可用公式法进行计算,而南坡部分所产生的阴影可能同时跨过南坡和北坡屋面,因此不是处于同一个平面内,公式法就不能直接使用,需要借助于CAD法。图6为列举并标注的一些关键点,如F、I、G、J点可使用公式法,E、H点需要使用CAD法。
表1天窗相关参数
图5天窗三维示意图(南北坡面)
图6天窗俯视图和关键点位置列举
1、公式法求解
通过(1)和(2)公式求得南京地区冬至日太阳时9时对应的高度角和方位角,通过(8)和(9)公式可求得高度1.15m的天窗在北坡面上的阴影长度X’和Y’分量值的大小,结果参考表2。
表2天窗北坡面上影长X’和Y’分量值
CAD法是个人比较推崇的方法,可以解决公式法遇到的局限性问题,当然CAD法也要借助于水平面上影长公式才能发挥出来,这一部分介绍了这种方法计算天窗北坡和南坡部分的影长。
先通过(3)和(4)公式求得高度1.15m的天窗在水平面上的影长X和Y分量的大小,参考表3。
表3天窗在水平面上影长X和Y分量值
CAD法测算的步骤简述如下,对于北坡部分的影长计算,如F点的投影位置,第一步可先分别画出以直角边长度1.15m(遮挡物高度)和2.31287m(水平面上影长Y分量)的直接三角形,参考图7,接下来过直角边的顶点B作角度为负6°的直线并和斜边的延长线相交于一点M。那么交点与B点的距离即为坡面影长的Y’分量长度(以B点作为参考原点),使用CAD的测量功能量出即可,如本案例实测Y’分量长度为2.94898m,与理论计算值吻合。
第二步画出以直角边长度1.15m和2.20231m的直接三角形,参考图8,测量出图7光线和坡面的交点M距离遮挡物最低点所在水平面的高度,本案例量测的高度为0.30825m。过L点作高度为0.30825m的线段LQ,过Q作水平线与斜边FL的延长线交于P点,过P点作PN垂直于直角边FB,则PN为X’分量长度,本例实测长度2.79262m,与理论计算值吻合。
图7天窗北坡部分F点投影的Y’分量求解图8天窗北坡部分F点投影的X’分量求解
而对于南坡天窗的影长计算稍微复杂,如图6中列举的H和E点,实际的投影位置可能落在北坡,H点的重心线与屋面交于C点,其中|HC|=1.15m。H点的投影位置的求解第一步还是先画出以直角边长度1.15m和2.31287m的直接三角形,参考图9,C点到屋面坡顶的Y分量大小BC=1.5m,则在CAD中过C点画出与底边夹角6度且长度为1.5m的线段CB,作CB的垂直镜像交于斜边于R点,那么HC的影长Y分量是线段CB和BR大小的相加,过R作底边的垂线,量出R到垂足的距离,再按照之前的方法即可求出影长的X’分量,参考图10。
图9天窗南坡部分H点投影的Y’分量求解图10天窗南坡部分H点投影的X’分量求解
同样的,对于屋檐E点在坡面上的投影点方位也可以求出,参考图11和图12。
图11天窗南坡部分E点投影的Y’分量求解图12天窗南坡部分E点投影的X’分量求解
2、阴影区域的绘制
根据上述方法可求得天窗上一系列关键点的影长位置和大小,如图13为通过理论公式和CAD法绘制的天窗在冬至日上午9时的阴影轮廓(蓝色斜纹包络的区域)。
图13天窗冬至日上午9时阴影区域
责任编辑:蒋桂云
-
重新审视“双循环”下的光伏行业
2020-11-02光伏行业,光伏技术,光伏出口 -
能源转型进程中火电企业的下一程
2020-11-02五大发电,火电,煤电 -
国内最高额定水头抽蓄电站2#引水上斜井滑模混凝土施工顺利完成
2020-10-30抽水蓄能电站,长龙山抽水蓄能电站,水力发电
-
能源转型进程中火电企业的下一程
2020-11-02五大发电,火电,煤电 -
资本市场:深度研究火电行业价值
2020-07-09火电,火电公司,电力行业 -
国家能源局印发2020年能源工作指导意见:从严控制、按需推动煤电项目建设
2020-06-29煤电,能源转型,国家能源局
-
高塔技术助力分散式风电平价上网
2020-10-15分散式风电,风电塔筒,北京国际风能大会 -
创造12项世界第一!世界首个柔性直流电网工程组网成功
2020-06-29 清洁能源,多能互补,风电 -
桂山风电项目部组织集体默哀仪式
2020-04-08桂山风电项目部组织
-
国内最高额定水头抽蓄电站2#引水上斜井滑模混凝土施工顺利完成
2020-10-30抽水蓄能电站,长龙山抽水蓄能电站,水力发电 -
今后秦岭生态环境保护区内不再审批和新建小水电站
2020-06-29小水电,水电站,水电 -
3.2GW!能源局同意确定河北新增三个抽水蓄能电站选点规划
2020-06-29抽水蓄能,抽水蓄能电站,国家能源局
-
重新审视“双循环”下的光伏行业
2020-11-02光伏行业,光伏技术,光伏出口 -
官司缠身、高层动荡、工厂停产 “保壳之王”天龙光电将被ST
2020-09-11天龙光电,光伏设备,光伏企业现状 -
央视财经热评丨光伏发电的平价时代到了吗?
2020-08-24储能,光伏储能,平价上网