【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机辅助，特别涉及针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法。
技术介绍
1、分布式光伏行业呈现出蓬勃的发展态势，随着全球对可持续能源的需求不断增长，利用城市建筑屋顶安装光伏发电系统正成为推动绿色能源发展的一个重要方向。
2、然而，不同于开阔地带的集中式光伏电站，城市环境下的分布式光伏系统面临着更为复杂的挑战。
3、城市建筑屋顶形态各异，高低错落，周边高楼林立，这些复杂的建筑环境导致阴影遮挡问题尤为突出。阴影不仅会降低光伏板的发电效率，还可能对系统的稳定性和寿命产生不良影响。
4、因此，在屋顶分布式光伏系统的设计中，对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的阴影分析显得尤为重要。
5、目前，虽然许多三维设计软件都提供了阴影分析功能，但这些功能往往只能提供视觉上的渲染效果，无法精确给出阴影的范围和数据，且不够通用性，这对于需要精确计算和优化的光伏系统设计来说显然是不够的。
6、因此，如何在复杂建筑环境中，利用三维设计软件进行精确的阴影遮挡分析，从而优化屋顶分布式光伏的布局和设计，提高发电效率，确保系统的稳定运行成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，实现的目的是利用三维设计软件进行精确的阴影遮挡分析，从而优化屋顶分布式光伏的布局和设计，提高发电效率，确保系统的稳定运行，不但能使单个光伏系统的性能提升，还
2、为实现上述目的，本专利技术公开了针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，包括如下步骤:
3、步骤1、获取屋顶面分析对象的所有三角网格单元作为第一三角元素ui；将所有第一三角元素ui与相应的法向量norui存放在第一序列集合u；
4、步骤2、获取所述屋顶面分析对象周边的建筑屋模型的所有的组成模型的外部面元素对象，
5、并将获取到的所述外部面元素对象的所有三角网格单元作为第二三角元素zj；
6、将所有第二三角元素zj及相应的法向量norzj存放在第二序列集合z；
7、步骤3、以指定间隔时长，在给定开始时间和结束时间区间中获取所有待分析的光线矢量l'k，并放入光线集合l；
8、步骤4、判断每一所述第一三角元素ui是否为阴影面；
9、步骤5、汇总所有为阴影面的所述第一三角元素ui输出。
10、优选的，所述屋顶面分析对象指具体一栋或多栋建筑物的屋顶面，或者屋顶面上的局部区域。
11、优选的，所述屋顶面分析对象，或所述外部面元素对象的所有三角网格单元的划分过程如下：
12、步骤a1、将组成所述屋顶面分析对象的所有平面均正投影到水平面上；
13、步骤a2、沿所述水平面的x轴和y轴分别划分横向分割线和纵向分割线，得到正方形的网格单元；
14、步骤a3、获取与任一所述平面有交集，或者完全被包含在任一所述平面内的所述网格单元作为待处理网格单元；
15、步骤a4、将所有所述待处理网格单元中完全被包含在任一所述平面内的所述待处理网格单元均沿着对角线分割成两个三角单元，
16、将所有与任一所述平面有交集的所述待处理网格单元均采用delaunay三角剖分算法进行网格划分。
17、优选的，在步骤1中，所述第一序列集合u＝{u1,u2,...,ui,...,un}，且n∈n+，1≤i≤n；
18、每一所述第一三角元素ui均包括三个空间中的互补不重叠且不共线的顶点；
19、第i个所述第一三角元素ui的第m个顶点的第h个坐标值为
20、其中，m∈{1,2,3}，h∈{1,2,3}，均分别表示笛卡尔坐标系中的x、y、z轴方向。
21、更优选的，在步骤2中，所述第二序列集合z＝{z1,z2,...,zj,...,zq}，且q∈n+，1≤j≤n；
22、每一所述第二三角元素zj均包括三个空间中的互补不重叠且不共线的顶点；
23、第j个所述第二三角元素zj的第w个顶点的第t个坐标值为
24、其中，w∈{1,2,3}，t∈{1,2,3}，均分别表示笛卡尔坐标系中的x、y、z轴方向。
25、更优选的，在步骤3中，l＝{l'1,l'2,...,l'k,...,l'p}，且p∈n+，1≤k≤p；
26、其中，l'k为第k个光线矢量，其方向指向光源。
27、更优选的，步骤4具体如下：
28、步骤4.1、找出所有所述光线矢量l'k均无法照射到的所述第一三角元素ui，或者被所述第二三角元素zj遮挡的所述第一三角元素ui；
29、步骤4.2、将所有所述光线矢量l'k均无法照射到的所述第一三角元素ui和所有被所述第二三角元素zj遮挡的所述第一三角元素ui作为阴影面。
30、在某些实施例中，步骤4.1具体如下：
31、步骤4.1.1、将每一所述第一三角元素ui与每一所述光线矢量l'k均做如下运算：
32、若l'k·norui≤0，则表示相应的所述光线矢量l'k照射不到相应的所述第一三角元素ui；
33、找出所有所述光线矢量l'k均照射不到的所述第一三角元素ui并进行标记；
34、步骤4.1.2、对于能够被任一所述光线矢量l'k照射到的的所述第一三角元素ui，均将所述第二序列集合z作为对比序列进行对比，具体为：
35、若
36、或者且
37、或者且
38、则相应的所述第一三角元素ui不会被相应的所述第二三角元素zj遮挡，标记所有会被遮挡的所述第一三角元素ui照射不到后，对于未进行标记的所有所述第一三角元素ui继续执行后续步骤；
39、其中，为光线矢量l'k在笛卡尔坐标系中y轴的坐标值；
40、步骤4.1.3、将剩余的所有所述第一三角元素ui继续与所述第二序列集合z中的所有所述第二三角元素zj进行对比，具体为：
41、若且
42、或者且
43、或者且
44、则相应的所述第一三角元素ui不会被相应的所述第二三角元素zj遮挡，标记所有会被遮挡的所述第一三角元素ui为照射不到后，对于未进行标记的所有所述第一三角元素ui继续执行后续步骤；
45、其中，为光线矢量l'k在笛卡尔坐标系中x轴的坐标值；
46、步骤4.1.4、判断剩下的所有所述第一三角元素ui是否与所述第二序列集合z中任一所述第二三角元素zj相同，若相同，则表示相应的所述第一三角元素ui与相应的所述第二三角元素zj重叠，将相应的所述第一三角元素ui均标记为照射不到后继续后续步骤；
47、步骤4.1.5、将剩余的所有所述第一三角元素ui继续与所述第二序列集合z中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法；其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，所述屋顶面分析对象指具体一栋或多栋建筑物的屋顶面，或者屋顶面上的局部区域。
3.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，所述屋顶面分析对象，或所述外部面元素对象的所有三角网格单元的划分过程如下：
4.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，在步骤1中，所述第一序列集合U＝{u1,u2,...,ui,...,un}，且n∈N+，1≤i≤n；
5.根据权利要求4所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，在步骤2中，所述第二序列集合Z＝{z1,z2,...,zj,...,zq}，且q∈N+，1≤j≤n；
6.根据权利要求5所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，在步骤3中，L＝{l′1,l′2,...,l′k,..
7.根据权利要求6所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，步骤4具体如下：
8.根据权利要求7所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，步骤4.1具体如下：
9.根据权利要求1至8中任一项所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，采用C#语言编程，并在软件EV-Globe中实现。
...【技术特征摘要】
1.针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法；其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，所述屋顶面分析对象指具体一栋或多栋建筑物的屋顶面，或者屋顶面上的局部区域。
3.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，所述屋顶面分析对象，或所述外部面元素对象的所有三角网格单元的划分过程如下：
4.根据权利要求1所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分析方法，其特征在于，在步骤1中，所述第一序列集合u＝{u1,u2,...,ui,...,un}，且n∈n+，1≤i≤n；
5.根据权利要求4所述的针对复杂周围环境下复杂建筑屋顶面的通用阴影分...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，李小杰，
申请(专利权)人：上海电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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