分布式屋顶光伏阴影测算公式及其在电站可行性报告中的应用
一、引言
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随着对清洁能源需求的不断增长，分布式屋顶光伏电站作为一种高效利用太阳能资源的方式，受到了广泛关注，在分布式屋顶光伏电站的规划和建设中，阴影测算至关重要，它直接影响到光伏电站的发电效率和收益，准确的阴影测算能够确保光伏组件合理布局，最大程度减少阴影遮挡，提高光伏发电量。
二、分布式屋顶光伏阴影产生的原因
1、周边建筑物遮挡
- 周围高楼大厦、相邻厂房等建筑物在一天中的不同时段会对屋顶光伏组件产生阴影遮挡，在早晨和傍晚，太阳高度角较低时，距离较近且较高的建筑物可能会大面积遮挡光伏组件。
2、屋顶自身结构物遮挡
- 屋顶上的烟囱、通风口、空调外机等结构物也会造成阴影，这些结构物的位置相对固定，其产生的阴影形状和范围在一天内会随着太阳位置的变化而有规律地改变。
三、阴影测算公式
1、太阳高度角和方位角的计算
- 太阳高度角\(h\)的计算公式为：\(sin h = sin\varphi sin\delta+cos\varphi cos\delta cos\omega\)，(\varphi\)为当地纬度，\(\delta\)为太阳赤纬（可根据日期计算），\(\omega\)为时角（与当地时间相关）。
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- 太阳方位角\(A\)的计算公式为：\(cos A=(sin h sin\varphi - sin\delta)/(cos h cos\varphi)\)。
2、基于投影的阴影长度计算
- 对于垂直于地面的障碍物（如建筑物墙体、烟囱等），其阴影长度\(L\)在水平地面上的投影长度可以用公式\(L = H/tan h\)计算，(H\)为障碍物的高度。
- 对于倾斜的障碍物（如屋顶坡面等），需要先将其投影到水平面上，然后再按照上述公式计算阴影长度，假设倾斜面与水平面的夹角为\(\alpha\)，倾斜面上障碍物高度为\(H'\)，则其在水平面上的等效高度\(H = H'cos\alpha\)，再代入阴影长度公式计算。
3、阴影覆盖面积的计算
- 如果阴影形状较为规则（如矩形、三角形等），可以根据几何公式计算阴影覆盖面积，矩形阴影的面积\(S = 长\times宽\)，三角形阴影的面积\(S=\frac{1}{2}\times底\times高\)，对于不规则形状的阴影，可以将其分割成多个规则形状进行面积计算，然后求和。
四、阴影测算在分布式屋顶光伏电站可行性报告中的重要性
1、优化光伏组件布局
- 通过准确的阴影测算，可以确定屋顶上哪些区域容易受到阴影遮挡，哪些区域光照充足，在布局光伏组件时，就可以避开阴影区域或者采用特殊的布局方式（如分布式布局、调整组件朝向等）来减少阴影影响，对于有烟囱阴影的屋顶，可以将光伏组件围绕烟囱进行环形布局，最大限度利用周围无阴影区域。
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2、精确估算发电量
- 阴影会减少光伏组件接收的有效光照面积，从而降低发电量，根据阴影测算结果，可以精确计算出每个光伏组件实际接收的光照时长和强度，进而准确估算整个电站的发电量，这对于评估电站的投资收益、制定合理的电价策略等具有重要意义。
3、风险评估与应对
- 阴影遮挡可能会导致光伏组件局部过热、发电效率降低等问题，长期来看还可能影响组件的使用寿命，通过阴影测算，可以提前识别这些风险，在可行性报告中提出相应的应对措施，如增加通风设备、采用抗阴影遮挡性能更好的组件等。
五、结论
分布式屋顶光伏阴影测算公式是分布式屋顶光伏电站规划和建设中的重要工具，在编写电站可行性报告时，充分运用阴影测算公式，深入分析阴影影响，对于优化电站布局、准确估算发电量、评估风险等方面具有不可替代的作用，只有做好阴影测算工作，才能确保分布式屋顶光伏电站的高效、稳定运行，提高其在清洁能源领域的竞争力，推动分布式光伏发电产业的健康发展。
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