用于BIPV系统的优化方法及系统技术方案

本发明专利技术属于光伏阵列优化技术领域，具体涉及用于BIPV系统的优化方法及系统。包括如下步骤：S1，建立光伏组件布设场地模型，并确定光伏阵列的全年最优倾角，获得光伏阵列模型；S2，确定朝向季节性可调的最优倾角，对光伏阵列模型进行优化；S3，确定光伏阵列的最优方位角，并对优化后的光伏阵列模型进行优化；S4，确定光伏阵列的最优高度，并对优化后的光伏阵列模型进行优化；S5，确定光伏阵列的最优数量，并对优化后的光伏阵列模型进行优化，获得最终优化后的光伏阵列模型。本发明专利技术具有能够综合考虑不同地区的日照强度差异对光伏板造成的影响，以及用更加方便、智能的软件模拟来使系统更加人性化的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
用于BIPV系统的优化方法及系统


[0001]本专利技术属于光伏阵列优化
，具体涉及用于BIPV系统的优化方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代社会科技技术的进步，建筑光伏BIPV设计的发展也很迅速。然而，由于BIPV的应用和研究体现建筑与电气学科的交叉，其研究难度体现在以下主要方面：
[0003]1.从光伏发电系统角度，一方面在设计阶段，地理气候因素以及太阳辐射的变化往往被忽略，光伏阵列建模和设计仅凭工程经验，导致设计的光伏系统与实际运行效果相差甚远。另一方面，受温度光照强度影响，光伏发电系统最大功率实时变化，现有的跟踪方法往往产生误判，且跟踪误差较大，跟踪速度和精度难以满足需求。
[0004]2.BIPV系统将建筑物由过去单一的供电主体变为发供电综合体，可有效减少建筑物能耗，但同时又为建筑技术提出了许多新要求:建筑外观、优化设备部署、光伏建筑优化设计等。为有效实现光电建设集成，需要把光伏系统视为整个建筑物体系不可分割的一部分，在方案设计、分析流程中把整个光伏系统和建筑物体系当成一个整体加以考量。但是，因为没有正确的计算机辅助设计支撑，整个建筑物体系和整个光伏系统方案及设计流程往往彼此分割，而无法实现真正的整体设计；
[0005]3.受限于BIPV设备所处的复杂环境，光伏阵列不仅会受到诸如树木、电线杆的阴影遮挡，而且还有可能会受到周围较高建筑物的遮挡。局部的阴影遮挡会对光伏设备的输出功率产生不可忽视的影响。
[0006]基于以上研究背景，本课题以张家口地区某120m2的BIPV系统为例，全面考虑当地气候特性和光伏组件的选型和电气特性，基于数值模拟方法对制约发电量的光伏阵列安装方位、倾斜角、遮挡阴影的影响进行分析，进而得到系统的优化设计方案。
[0007]因此，设计一种能够综合考虑不同地区的日照强度差异对光伏板造成的影响，以及用更加方便、智能的软件模拟来使系统更加人性化的用于BIPV系统的优化方法及系统，就显得十分必要。
[0008]例如，申请号为CN201820206260.8的中国专利文献描述的一种用于大型厂房光伏建筑一体化的屋顶发电系统，包括屋脊、光伏发电用的组件、检修通道及引流组件，所述屋脊包括左右两个具有一定坡面的侧脊板，整体呈人字形，所述侧脊板一端交汇为中间脊，另一端设有用于卡扣拼接的边框，所述组件包括单元板，所述单元板包括本体，所述本体上设有发电模块，所述本体一外侧设有各单元板之间拼接用的横向上边框且在对边一侧设有相应拼接用的横向下边框，所述检修通道包括横向检修通道和纵向检修通道，所述检修通道由单元通道板卡扣拼接组成，所述引流组件包括引流导轨和导轨连接件。虽然整个系统的所有设备和构件相互协调使用从而达到一个BIPV系统的搭建、优化、运维一体化建设，但是其缺点在于，因为没有正确的计算机辅助设计支撑，整个建筑物体系和整个光伏系统方案及设计流程往往彼此分割，而无法实现真正的整体设计。

技术实现思路

[0009]本专利技术是为了克服现有技术中，依靠传统工程经验或单一软件辅助设计的做法，无法对BIPV系统更加人性化优化以及优化效果差的问题，提供了一种能够综合考虑不同地区的日照强度差异对光伏板造成的影响，以及用更加方便、智能的软件模拟来使系统更加人性化的用于BIPV系统的优化方法及系统。
[0010]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]用于BIPV系统的优化方法，包括如下步骤：
[0012]S1，在PVsyst软件内建立光伏组件布设场地模型，并确定光伏阵列在光伏组件布设场地内的全年最优倾角，获得光伏阵列模型；
[0013]S2，对全年时间进行划分，并确定朝向季节性可调的最优倾角，对步骤S1的光伏阵列模型进行优化；
[0014]S3，确定光伏阵列的最优方位角，并对步骤S2优化后的光伏阵列模型进行优化；
[0015]S4，确定光伏阵列的最优高度，并对步骤S3优化后的光伏阵列模型进行优化；
[0016]S5，确定光伏阵列的最优数量，并对步骤S4优化后的光伏阵列模型进行优化，获得最终优化后的光伏阵列模型。
[0017]作为优选，步骤S1包括如下步骤：
[0018]S11，依据给定的CAD图纸，在PVsyst软件内建立光伏组件布设场地模型，所述建立光伏组件布设场地模型中，用于铺设光伏组件的面积为屋顶12m
×
15m以及侧方楼梯上层3m
×
8.5m的区域；
[0019]S12，在PVsyst优化界面中，根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到不同倾角下的BIPV系统发电量，并取BIPV系统发电量最大值对应的角度作为全年最优倾角。
[0020]作为优选，步骤S2包括如下步骤：
[0021]S21，将全年的1月
‑
3月，10月
‑
12月划分为冬季，4月
‑
9月划分为夏季；
[0022]S22，对夏季倾角进行仿真：在PVsyst的优化仿真界面，设定仿真时间为4月
‑
9月，并根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到夏季最优倾角的模拟结果并得到夏季的最优倾角；
[0023]S23，对冬季倾角进行仿真：在PVsyst的优化仿真界面，设定仿真时间为10月
‑
3月，并根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到冬季最优倾角的模拟结果并得到冬季的最优倾角。
[0024]作为优选，步骤S3包括如下步骤：
[0025]S31，在PVsyst软件界面上设置方位角参数范围和步长，进行仿真，得到不同方位角下的BIPV系统发电量，并取BIPV系统发电量最大值对应的角度作为光伏阵列最优方向角；
[0026]S32，调整光伏阵列的间距和错位。
[0027]作为优选，步骤S4包括如下步骤：
[0028]S41，在PVsyst软件界面上修改原有的光伏阵列模型，将位于屋顶右侧的光伏阵列向上抬高设定的高度，位于屋顶左侧的光伏阵列同样抬高设定的高度，同时进行仿真，得到更新高度后的光伏阵列模型发电结果；
[0029]S42，重复步骤S41，选取BIPV系统发电量最大值对应的抬高高度作为光伏阵列的
最优高度。
[0030]作为优选，步骤S5包括如下步骤：
[0031]S51，在PVsyst软件界面上设置光伏阵列的间距范围和步长，进行仿真，得到不同间距下的BIPV系统发电量，选取BIPV系统发电量最大值对应的最大光伏阵列的间距，并将最大光伏阵列间距下的光伏阵列的数量作为光伏阵列的最优数量。
[0032]本专利技术还提供了用于BIPV系统的优化系统，包括：
[0033]倾角优化模块，用于在PVsyst软件内建立光伏组件布设场地模型，并确定光伏阵列在光伏组件布设场地内的全年最优倾角，获得光伏阵列模型；
[0034]朝向季节性可调的最优倾角优化模块，用于对全年时间进行划分，并确定朝向季节性可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于BIPV系统的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在PVsyst软件内建立光伏组件布设场地模型，并确定光伏阵列在光伏组件布设场地内的全年最优倾角，获得光伏阵列模型；S2，对全年时间进行划分，并确定朝向季节性可调的最优倾角，对步骤S1的光伏阵列模型进行优化；S3，确定光伏阵列的最优方位角，并对步骤S2优化后的光伏阵列模型进行优化；S4，确定光伏阵列的最优高度，并对步骤S3优化后的光伏阵列模型进行优化；S5，确定光伏阵列的最优数量，并对步骤S4优化后的光伏阵列模型进行优化，获得最终优化后的光伏阵列模型。2.根据权利要求1所述的用于BIPV系统的优化方法，其特征在于，步骤S1包括如下步骤：S11，依据给定的CAD图纸，在PVsyst软件内建立光伏组件布设场地模型，所述建立光伏组件布设场地模型中，用于铺设光伏组件的面积为屋顶12m
×
15m以及侧方楼梯上层3m
×
8.5m的区域；S12，在PVsyst优化界面中，根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到不同倾角下的BIPV系统发电量，并取BIPV系统发电量最大值对应的角度作为全年最优倾角。3.根据权利要求2所述的用于BIPV系统的优化方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21，将全年的1月
‑
3月，10月
‑
12月划分为冬季，4月
‑
9月划分为夏季；S22，对夏季倾角进行仿真：在PVsyst的优化仿真界面，设定仿真时间为4月
‑
9月，并根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到夏季最优倾角的模拟结果并得到夏季的最优倾角；S23，对冬季倾角进行仿真：在PVsyst的优化仿真界面，设定仿真时间为10月
‑
3月，并根据预先设定的角度范围和步长，进行仿真，得到冬季最优倾角的模拟结果并得到冬季的最优倾角。4.根据权利要求3所述的用于BIPV系统的优化方法，其特征在于，步骤S3包括如下步骤：S31，在PVsyst软件界面上设置方位角参数范围和步长，进行仿真，得到不同方位角下的BIPV系统发电量，并取BIPV系统发电量最大值对应的角度作为光伏阵列最优方向角；S32，调整光伏阵列的间距和错位。5.根据权利要求4所述的用于BIPV系统的优化方法，其特征在于，步骤S4包括如下步骤：S41，在PVsyst软件界面上修改原有的光伏阵列模型，将位于屋顶右侧的光伏阵列向上抬高设定的高度，位于屋顶左侧的光伏阵列同样抬高设定的高度，同时进行仿真，得到更新高度后的光伏阵列模型发电结果；S42，重复步骤S41，选取BIPV系统发电量最大值对应的抬高高度作...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟琛，张金江，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：