光伏电站SketchUp阴影计算
一种近景阴影遮挡下的光伏组件辐照计算方法
以下是一种近景阴影遮挡下的光伏组件辐照计算方法：
配置光伏组件参数，计算未遮挡时的光伏组件倾斜面上的逐时太阳辐照量。
将组件和障碍物进行几何建模，计算光线在光伏组件表面的交点及阴影面积。
计算每块光伏组件在不同太阳位置下的直射阴影系数，根据直射阴影系数算出阴影遮挡下的直射辐照量。
根据直射阴影系数积分求得每块组件在不同太阳位置下的散射阴影系数，算出每块组件阴影遮挡下的散射辐照量。
计算得到光伏组件在阴影遮挡下总辐照。
该方法利用光伏组件基本安装条件，考虑光伏组件在近景阴影遮挡下影响，能更准确地计算光伏组件的辐照值。
阴影计算
光伏系统行间距计算
光伏电站功率较大，需要前后排布太阳电池方阵，或当太阳电池方阵附近有高达建筑物或树木的情况下，需要计算建筑物或树木的阴影，以确定方阵间的距离或太阳电池方阵与建筑物的距离。
一般确定原则：冬至当天早9：00至下午3：00 太阳电池方阵不应被遮挡。
1.太阳高度角（a）计算：
计算公式如下：
sin a = sinδsinφ+cosδcosφcos T
式中： φ为当地纬度；δ为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5°；T为时角，上午9:00的时角为45°。
2.太阳方位角（β）计算：
太阳方位角β,是太阳至地面上某给定地点的连线在地面上的投影与南（当地子午线）之间的夹角。
方位角从正午算起，上午为负值，下午为正值。
它代表太阳光线的水平投影偏离正南的角度，由下式计算：
太阳方位角的公式：sinβ= cosδsin T/cos a
当sinβ的计算值大于1时，改用下式进行计算：
cosβ=(sin a sinφ-sinδ)/(cos a cosφ )
式中： φ为当地纬度；δ为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5°；T为时角，上午9:00的时角为45°。
3.行间距（L）计算：
因为：d=L*cosβ
d=h÷tan a
所以：L=( h÷tan a) ÷cosβ
d是行之间的最小间距
h 是前一列和后一列之间的高度差
a 是太阳高度角。
局部阴影下光伏阵列最大功率追踪(MPPT)算法
设定为 1/16 遮阴、1/4 遮阴、1/2 遮阴和正常。在设计重构算法
时，需要对光伏组件的遮阴程度进行判别，即对“遮阴度”模
型的输出结果进行分析。“遮阴度”模型的实质就是对不同遮
阴条件下的光伏组件进行准确诊断[5-6]。
本文在欧氏距离与余弦相似度的基础上，提出了一种基
于“遮阴度”模型的新型多峰全局最大功率点跟踪重构算法。
1 重构算法
光伏阵列受到局部遮阴时，实际情况中各组件的遮阴程 度不尽相同。根据这种局部遮阴的特点，本文将遮阴程度分别
收稿日期：2019-03-19 基金项目：国家自然科学基金项目（61674097）；江苏高校品牌专 业建设工程资助项目（PPZY2015A033） 作者简介：赵俊霞(1979—)，女，河南省人，硕士，讲师，主要研究 方向为新能源芯片设计技术。E-mail: worldas@
离。假设二维空间中两个点 ( 1, 1)和 ( 2, 2)，归一化为单位 12 + y12 ) ( x12 + y12 )
(1)
2019.9 Vol.43 No.9
1528
研究与设计
B(
x2
,
y2
)
(x22 + y22 ) (x22 + y22 )
(2)
欧式距离为：
D =
对于大型光伏阵列，当上空因积云遮挡阳光或是表面泥 水积累较多时，其部分组件受光面积会随时间变化，整个光伏 阵输出的工作电压会迅速下降，最高可能降到设计标准的 40%，功率失配问题也更加显著[1-4]。本文提出了一种基于“遮 阴度”模型的新型多峰全局最大功率点跟踪算法，用其将不同 遮阴程度的光伏组件进行分类和重新配置，可在不增加额外 补偿阵列的情况下提高光伏阵列系统的输出功率。
光伏项目阴影遮挡计算表
时角1（当地时间上午9点）
时角2（当地时间下午15点） 赤纬角（冬至日太阳直射纬度）
角度 40.66
-45
45 -23.45
弧度 0.709650874
-0.785398163
0.785398163 -0.40927971
备注
光伏项目
当地时间上午9点 当地时间上午10点 当地时间上午11点 当地时间上午12点 当地时间上午13点 当地时间上午14点 当地时间上午15点
及阴影遮挡计算示意图 D
阴影长度m 阴影南北分量m 阴影东西分量m
4.177323198 3.112220521 -2.786415713
2.734907788 2.386526596 -1.335743768
2.205601902 2.129327378 -0.575017103
2.06033381 2.06033381
地形坡度（%） 阵列倾斜面长度L 阵列倾角Z
倾斜面垂直高度 倾斜面水平投影长度 阴影长度 南北方向阴影长度(D) 组件间距 mm(水平) 南北方向阴影长度D（坡度）m 组件间距(坡度) m
时角° -45 -30 -15 0 15 30 45
时角弧度rad 太阳高度角°
-0.785398163 13.46255984
-0.523598776 20.08458751
-0.261799388 24.38911071
0
25.89
0.261799388 24.38911071
0.523598776 20.08458751
0.785398163 13.46255984
0
%
坡度正南正北
992
Hale Waihona Puke 400.698131701
屋顶光伏系统阴影计算(二)
屋顶光伏系统阴影计算（二）二、实例分析这里以上文图1某南北坡向屋顶得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得应用、理论公式与CAD得结合使用及PVSYST得建模分析法，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，将天窗分成南坡与北坡两部分，因为这两部分所产生得阴影轮廓就是不相同得，天窗北坡部分得阴影区域只在北坡同一个平面内，可用公式法进行计算，而南坡部分所产生得阴影可能同时跨过南坡与北坡屋面，因此不就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为列举并标注得一些关键点，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天窗俯视图与关键点位置列举1、公式法求解通过（1）与（2）公式求得南京地区冬至日太阳时9时对应得高度角与方位角，通过（8）与（9）公式可求得高度1、15m得天窗在北坡面上得阴影长度X’与Y’分量值得大小，结果参考表2。
表2天窗北坡面上影长X’与Y’分量值CAD法就是个人比较推崇得方法，可以解决公式法遇到得局限性问题，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与南坡部分得影长。
先通过（3）与（4）公式求得高度1、15m得天窗在水平面上得影长X与Y分量得大小，参考表3。
表3天窗在水平面上影长X与Y分量值CAD法测算得步骤简述如下，对于北坡部分得影长计算，如F点得投影位置，第一步可先分别画出以直角边长度1、15m（遮挡物高度）与2、31287m（水平面上影长Y分量）得直接三角形，参考图7，接下来过直角边得顶点B作角度为负6°得直线并与斜边得延长线相交于一点M。
那么交点与B点得距离即为坡面影长得Y’分量长度（以B点作为参考原点），使用CAD得测量功能量出即可，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与2、20231m得直接三角形，参考图8，测量出图7光线与坡面得交点M距离遮挡物最低点所在水平面得高度，本案例量测得高度为0、30825m。
光伏电站阴影分析方法和手段
光伏电站阴影分析方法和手段为评估由位置所带来的阴影，使用了一种阴影分析法。
为此，周围环境的阴影轮廓在系统中被标记为一点，这一点通常在光伏阵列的中央。
在系统较大或者要求更精确的情况下，阴影分析应当在多个点上进行。
周围环境的阴影轮廓可以通过下面的数据和设备取得：（1）位置图和太阳位置图；（2）醋酸盐上的太阳位置图；（3）阴影分析仪（数码相机和软件，或者阳光探测器）。
1.使用位置图和太阳位置图当使用位置图和太阳位置图时，需要测量距离和投影物的尺度。
根据这些信息可以计算出方位角和仰角。
图1 物体仰角和方位角的计算仰角γ利用由光伏阵列的高度h1，投影物的高度h2和它们之间的距离d计算出来的：利用这种方法可以计算出太阳能系统周围所有障碍物的仰角，前提是要从观测者那里取得物体的高度以及它们之间的距离。
障碍物的方位角可以直接从位置图或草图上得到。
2.使用醋酸盐上的太阳位置图具有高度轴的太阳位置表也可辅以三角分割法来测量角度。
这被印在醋酸盐上并以半圆规律排列。
观测者在光伏系统处透过图表看障碍物，可以直接读出并记录下仰角和方位角。
为了记录下更精确的观测角，还可以使用广角镜头，这也被用在门的窥视孔上。
图9-18、图9-19和图9-20说明了这种简易的阴影分析法。
以下是由树导致的阴影的透射系数：（1）针叶树：T=0.30；（2）冬季中的落叶树：T=0.64；（3）夏季中的落叶树：T=0.23。
图2使用醋酸盐上的太阳位置图测量物体的仰角和方位角透射系数指出了太阳辐射对树的透射率。
在有的仿真程序中应当考虑到这个因素（比如PV-Sol）。
图3周围环境的角度栅格图带有阴影轮廓的柏林的太阳位置图阴影分析的结果是周围环境在太阳位置图上产生的阴影轮廓图。
从图9-20中很容易读出指定月份的阴影水平。
在该图中，我们可以看出12月21日该地的阴影有50%。
在上午和午后，在这两个时间段阳光的穿透时间大约为1小时。
2月21日以后不会再出现更多的阴影。
屋顶光伏系统阴影计算(一)
目前分布式屋顶光伏系统主要还依赖于建筑为主，其主体对象最常见的为彩钢瓦和水泥屋顶，这些屋面可能存在一定高度的女儿墙或天窗，甚至屋顶周边存在高大建筑物，而这些客观条件一般都很难改变，但我们可以在屋面勘察环节了解当前建筑屋面和遮挡物的相关数据及未来屋顶周边是否有高大建筑物的规划等，并通过主观设计来避免建筑物的阴影遮挡问题。
如果设计不合理或考虑不周全，在电站运行期间，遮挡物会对系统的发电量带来很大影响，因此有必要在设计环节经过专业的阴影遮挡分析，确定实际可安装的阵列面积，力求最大限度降低建筑阴影带来的损失。
目前阴影分析的方法有多种，最常见的有仪器测量法（如阴影分析仪）、理论公式计算法、软件模拟法和AutoCAD法等。
软件模拟是指借助于软件的阴影建模功能进行分析，如大家所熟知的PVSYST、Sketch Up、PVsol、Ecotect和SAM（Solar Advisor Model）等等，这几种软件应该说是各有优势，但从使用的普遍性来看，PVSYST使用人数较多，文中在案例部分会介绍该软件的阴影分析功能。
理论计算法是利用公式输入某太阳时下的太阳方位角、太阳高度角及遮挡物的高度进行求得。
CAD法是指在理论法的基础上通过量测的方法来确定遮挡物所产生的影长。
一般来讲，软件法的优点（如PV SYST）是可以动态地展现某太阳时下的遮挡物阴影变化，较直观形象，但其关键之处取决于软件是否能够对太阳高度角和方位角进行精确计算。
公式法和CAD计算法则是简单、精确和快速，简单的屋面公式法都能应付，而对于复杂坡屋面，理论计算会遇到障碍，这是它的局限性，但在CAD软件的配合下便可迎刃而解。
一般水平屋面的阴影计算比较简单，坡屋面相对复杂些，如图1是典型的屋顶带有封闭天窗的南北双坡屋面，既有天窗又有女儿墙，很适合用于本文阴影研究。
遮挡物的阴影和太阳的位置及屋面角度等都存在一定的空间几何关系，因此有必要从理论上构建阴影模型探索其影长的本质，文中从数学角度得出了坡屋面上遮挡物的影长公式，并应用于图1天窗北坡部分的影长计算，而对于天窗的南坡部分则介绍了基于公式的CAD测算法和PV SYST建模分析法，并将软件计算的太阳方位角、高度角和同时刻的理论公式计算值进行了比较，同时也这几种方法求出来的影长大小进行了比较。
分布式光伏电站系列讲座9：SketchUp软件
⼀一、SketchUp介绍草图⼤大师（SketchUp）是⼀一款操作⻛风格明快简易的三维设计软件。
该软件的界⾯面⾮非常简洁，很容易上⼿手。
该软件在光伏系统设计中主要⽤用以两块：1、绘制光伏系统布置效果图；2、阴影分析，测量光伏组件阵列的排间距。
⼆二、SketchUp绘制光伏系统布置效果图SketchUp的操作界⾯面如下图所⽰示。
中间空⽩白处为绘图区。
绘制完成后可以导出任意视⾓角的图⽚片。
在此对SketchUp的绘图过程不再叙述，有兴趣的可以在⺴⽹网上免费下载软件和学习资料。
SketchUp绘制光伏发电系统布置效果图好处在于可以让业主直观明了地了解到屋顶安装光伏系统后是什么样⼦子。
以丽瀑能源⼯工程技术（上海）有限公司绘制的效果图为例：三、SketchUp阴影分析SketchUp中的阴影分析功能，可以精确计算光伏发电系统中的光伏⽅方阵的排间距。
步骤如下：1、绘制光伏组件⽅方阵。
注意最好将光伏电池板颜⾊色设置成纯⽩白⾊色，以便于观察电池板上是否有阴影遮挡。
2、点击“窗⼝口”-“模型信息”-“地理位置”，设置地理位置，以上海为例。
3、点击“视图”，调出阴影显⽰示功能。
可以看出模型中已经显⽰示阴影。
4、点击“窗⼝口”-“阴影”出现阴影设置窗⼝口。
5、在阴影设置窗⼝口中设置时间和⽇日期。
按照规定光伏阵列需在冬⾄至⽇日9-12点⽆无阴影。
将时间设置为9点和15点，⽇日期设置为12⽉月22⽇日。
观察组件上有⽆无阴影，前后调节阵列间距，使后⾯面的光伏⽅方阵刚好⽆无阴影，然后就可测量排间距，即是最佳阵列间距。
如图可以测量出，在倾⾓角为20°的情况下，上海地区组件横向2段布置的阵列间距为3195mm。
注：关于阴影设置：注意请⽤用真太阳时，即当地时间太阳时分为：真太阳时和平均太阳时，我国规定统⼀一使⽤用北京时间为平均太阳时。
计算真太阳时：To=Tm+4（Lo-Lm）To：真太阳时（标准时间），单位（min）Tm：单位（min）Lo：标准时间⼦子午圈所处的径度（deg)（在中国，时钟在8点时，径度为120E，⽤用的是+8时间的时间）例：求内蒙呼和浩特的真时间（东经：111.48E，北纬：40.49N），当地时间应该为：χ=8+4*（120-111.48）χ=8点34分08秒（呼市的时间⽐比北京时晚34分08秒，如果说6点钟北京太阳已经升起，则呼市的太阳是6点34分才升起）因此，在算阴影时，计算径度为120N地区时，计算时间为AM9:00~PM15:00，⽽而计算呼呼和浩特阴影时，计算时间为：AM9:34~PM15:34。
屋顶光伏系统阴影计算和模拟Ecotect分析法
坎德拉光伏系列教程-光伏系统阴影计算与模拟作者：陈建国（Kin Chen）2016年 1月13日阴影分析系列-Ecotect软件介绍软件简介Autodesk Ecotect Analysis软件是一款功能全面的可持续设计及分析工具，其中包含应用广泛的仿真和分析功能，能够提高现有建筑和新建筑设计的性能。
该软件将在线能效、水耗及碳排放分析功能与桌面工具相集成，能够可视化及仿真真实环境中的建筑性能。
用户可以利用强大的三维表现功能进行交互式分析，模拟日照、阴影、发射和采光等因素对环境的影响。
软件常用操作命令鼠标使用方法CAD、SU模型导入时的注意事项a.若是CAD模型，则在实体编辑里合并所有实体(保证所有要输出模型为一个实体），输出选择格式为.stl ；b.若是SU模型，则直接导出3D模型，模型格式为.dxf 或.obj ；c.将.stl 或.dxf 或.obj 的文件导入Ecotect2011；SU界面模型的导出Ecotet界面模型的导入入时的注意事项用户配置打开“文件”---用户配置气象数据的导入阴影模拟1、进入可视化界面2、改变显示模式，由模型模式为阴影模式3、在阴影模式下，右侧工具条，可勾选“显示全天太阳轨迹”和“全年太阳轨迹”模型模式阴影模式阴影模拟Page 11那么对于设置的任意一天，输入相应的时间范围和步长，可显示阴影范围的效果阴影模拟阴影分析系列-Ecotect 软件介绍本PPT为陈建国老师《光伏遮挡物阴影范围分析方法》系列课程讲义资料.请百度搜索”坎德拉学院”，观看本节课程视频.Thank you！版权：未经作者和坎德拉学院许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制、修改、上传本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播等，否则追求法律责任！。
常见的阴影计算模拟分析方法及其结果对比
常见的阴影计算模拟分析方法及其结果对比作者：陆星光QQ:845064009目前我们做光伏电站的前后排阵列阴影遮挡，障碍物阴影遮挡分析计算的时候，会采用各自的不同计算方法。
本人对手头上现有的几种阴影模拟计算方法整理总结了一下，做了简单的使用介绍和对比分析。
这里我们以上海（纬度31.2度）为阴影分析地点，2米高且与水平面竖直90度角的墙作为遮挡障碍物来分析，这里考虑到正南正北朝向太简单了，我们选用障碍物朝向为南偏西45度。
如下图所示的模型：1.借助论坛上网友编制的公式表格计算（如光伏系统设计多功能软件——友哥、山区型光伏电站布置间距计算，这里十分感谢周长友、蒋华庆等前辈大牛制作的表格）把以上的一些相关信息分别输入，得到以下结果：光伏系统设计多功能软件——友哥的计算结果（不得不说友哥的表格真心不错，功能齐全，适合各种间距计算需要，手动在蓝色区域里填写信息即可，这里我用了计算南北坡屋面计算的模块，由于障碍物垂直水平面，且南偏西朝向，所以手动做了一些数据模型优化处理）2.使用CAD VBA的插件shadeobject，首先CAD里需要安装VBA,然后加载shadeobject文件，加载完成即可使用。
过程如下：1）打开CAD,输入命令shr2）输入纬度：31.23）选择点，这里我们随便选择一个点。
4）输入高度（这里的高度不是mm，而是需要转化过得到结果为167）167并回车5）把得到的阴影旋转45°即可得到所需结果。
最终阴影结果如下图图中线为红色（夏至）7根，绿色（春分秋分）7根，浅蓝色（冬至）7根，同一颜色长短不一的7根射线分别代表那一天从左往右为上午9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点时候的阴影长度。
3.使用pkpm里的一个功能模块sunlight软件做阴影计算分析（该软件可以集成在pkpm中，也可以单独安装）1）打开sunlight软件，新建工程。
2）使用矩形和拉伸命令绘制成模型。
光伏系统阴影计算方法
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。
光伏系统阴影计算方法
光伏系统阴影计算方法二、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。
屋顶光伏系统阴影计算
屋顶光伏系统阴影计算目前分布式屋顶光伏系统主要还依赖于建筑为主，其主体对象最常见的为彩钢瓦和水泥屋顶，这些屋面可能存在一定高度的女儿墙或天窗，甚至屋顶周边存在高大建筑物，而这些客观条件一般都很难改变，但我们可以在屋面勘察环节了解当前建筑屋面和遮挡物的相关数据及未来屋顶周边是否有高大建筑物的规划等，并通过主观设计来避免建筑物的阴影遮挡问题。
如果设计不合理或考虑不周全，在电站运行期间，遮挡物会对系统的发电量带来很大影响，因此有必要在设计环节经过专业的阴影遮挡分析，确定实际可安装的阵列面积，力求最大限度降低建筑阴影带来的损失。
目前阴影分析的方法有多种，最常见的有仪器测量法（如阴影分析仪）、理论公式计算法、软件模拟法和AutoCAD法等。
软件模拟是指借助于软件的阴影建模功能进行分析，如大家所熟知的PVSYST、Sketch Up、PVsol、Ecotect和SAM（Solar Advisor Model）等等，这几种软件应该说是各有优势，但从使用的普遍性来看，PVSYST使用人数较多，文中在案例部分会介绍该软件的阴影分析功能。
理论计算法是利用公式输入某太阳时下的太阳方位角、太阳高度角及遮挡物的高度进行求得。
CAD法是指在理论法的基础上通过量测的方法来确定遮挡物所产生的影长。
一般来讲，软件法的优点（如PV SYST）是可以动态地展现某太阳时下的遮挡物阴影变化，较直观形象，但其关键之处取决于软件是否能够对太阳高度角和方位角进行精确计算。
公式法和CAD计算法则是简单、精确和快速，简单的屋面公式法都能应付，而对于复杂坡屋面，理论计算会遇到障碍，这是它的局限性，但在CAD软件的配合下便可迎刃而解。
一般水平屋面的阴影计算比较简单，坡屋面相对复杂些，如图1是典型的屋顶带有封闭天窗的南北双坡屋面，既有天窗又有女儿墙，很适合用于本文阴影研究。
遮挡物的阴影和太阳的位置及屋面角度等都存在一定的空间几何关系，因此有必要从理论上构建阴影模型探索其影长的本质，文中从数学角度得出了坡屋面上遮挡物的影长公式，并应用于图1天窗北坡部分的影长计算，而对于天窗的南坡部分则介绍了基于公式的CAD测算法和PV SYST建模分析法，并将软件计算的太阳方位角、高度角和同时刻的理论公式计算值进行了比较，同时也这几种方法求出来的影长大小进行了比较。
光伏阴影遮挡 计算公式
光伏阴影遮挡计算公式
光伏阴影遮挡的计算公式通常基于几何关系和太阳位置等因素。
以下是一种常用的计算阴影遮挡的公式：
阴影遮挡比 = 遮挡面积 / (太阳面积 * cos(太阳高度角))
其中，遮挡面积为被遮挡的光伏面积，太阳面积为太阳投影到地面上的面积，太阳高度角为太阳光线与水平面的夹角。
这个公式假设遮挡面积为平面矩形，太阳面积为圆形，并且忽略了阴影的投影变形等因素。
在实际应用中，还可以根据具体的情况进行更精细的建模和计算。
不同方法算出的阴影长度能差多少？
不同方法算出的阴影长度能差多少？《光伏发电站设计规范》GB50797是我们在进行光伏发电项目设计时候常用的规范，也是唯一一本综合设计规范，适用范围最广。
当然，每本规范必然有其局限性，不是所有公式和计算方法都会告诉你，有时侯还会有歧义或者和其他成名专业常用软件计算结果存在误差。
本文论述的重点就是《光伏发电站设计规范》GB50797第7章节“光伏方阵布置”中的公式计算出的固定式阵列前后间距与大家常用的软件SKETCHUP计算结果之间的误差问题。
我想应该有很多人发现这个问题：利用SKETCHUP模拟阴影的时候，其阴影长度与《光伏发电站设计规范》计算结果不一致。
个人认为规范所列的计算方法与Sketchup和Pvsyst内核计算阴影的方法相比误差偏大。
规范所列的计算方法中所需参数仅有纬度，而事实上在Sketchup和Pvsyst中若经度发生变化时，阴影也会变化。
尤其是非正南方向的时候，南偏东或者南偏西的时候这种差距尤为突出。
当然，相对地面电站来说，一般设计院在计算的时候，取值会在规范的计算值基础上增加500mm-700mm的余量。
这对20MW以上的电站来说影响并不是很大。
但随着目前分布式光伏发电项目的迅猛发展，这种误差我们就不得不考虑了，因为屋顶的面积有限，对于若干几百米长的屋顶来说，南北差个500mm就有可能影响最终的装机容量。
对于SKETCHUP和规范所列计算方法之间的误差，下面举例说明：以南京为例，经度118.796 纬度32.058，输入SKETCHUP模型信息：模拟冬至日，2米高度遮挡物的阴影，结果如下图：按照规范附录7.2节所列公式计算其阴影长度：其中L为阵列倾斜面长度，β为阵列倾角，Φ为站址纬度；这里我们假设倾角为20度（遮挡主要是高度，这里采用等效方法计算）。
该计算中，我们仅需计算后半部分对比：误差ΔD=4.09m-4.025m=0.065m，本例中误差较小，相差65mm，仅1.6%左右误差，影响很小。
3 屋顶光伏系统阴影计算和模拟-Sketchup分析法 V1
坎德拉光伏系列教程-光伏系统阴影计算与模拟作者：陈建国（Kin Chen）2016年 1月13日SketchUp分析法☐软件在光伏上的应用模型绘制光伏阵列布置动态阴影展示阵列前后间距确定阴影范围确定SketchUp模拟别墅阴影别墅实景组件排布阴影分析系列-SketchUp分析法真太阳时、平太阳时、北京时真太阳时=平太阳时+真平时差北京时（Tm）=平太阳时To+4分钟*（Lo-Lm）北京时间=真太阳时-真平时差+4分钟*（Lo-Lm）To：平太阳时，单位（min）Tm：北京时，单位（min）Lo：标准时间子午圈所处的径度（deg)（在中国，时钟在8 点时，径度为120E，用的是+8 时间）Lm：当地所处的经度例：南京（118.78E，32.06N） 9点太阳时间对应的北京时间，Tm=9点-1分22秒+4分钟*（120-118.78）=9点3分31秒其中冬至日真平时差：1分22秒案例-彩钢瓦屋面天窗遮挡物阴影的SketchUp分析法分析步骤1：模型绘制分析步骤2：设置地理位置分析步骤2：计算冬至日9时和下午15时的北京时间南京（118.78E，32.06N）地区 9点太阳时间对应的北京时间，Tm=9点-1分22秒+4分钟*（120-118.78）=9点3分31秒（其中冬至日真平时差：1分22秒）可查阅相关资料南京（118.78E，32.06N）地区冬至日 15点太阳时间对应的北京时间为15点3分31秒Skelion重置太阳北极工具的使用，有的版本叫日光朝北，它的作用是用来显示和调整场景的正北方向；场景中出现的加粗显示的橙黄色线表示正北方向，Skelion默认使用Y 轴（绿轴）作为太阳的北极。
☐显示北向（Toggle North Arrow）显示黄线表示北向方位，再次执行则取消显示。
☐设置北向（Set North Tool）通过直观的工具旋转北向方位角度数，即可改变阴影角度。
☐输入北角（Enter North Angle）在输入框中输入0~360的北向方位角度数，即可改变阴影角度。
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分布式光伏电站系列讲座9：SketchUp软件
一、SketchUp介绍
该软件在光伏系统设计中主要用以两块：
1、绘制光伏系统布置效果图；
2、阴影分析，测量光伏组件阵列的排间距。
二、SketchUp绘制光伏系统布置效果图
SketchUp的操作界面如下图所示。
中间空白处为绘图区。
绘制完成后可以导出任意视角的图片。
在此对SketchUp的绘图过程不再叙述，有兴趣的可以在网上免费下载软件和学习资料。
SketchUp绘制光伏发电系统布置效果图好处在于可以让业主直观明了地了解到屋顶安装光伏系统后是什么样子。
以丽瀑能源工程技术（上海）有限公司绘制的效果图为例：
三、SketchUp阴影分析
SketchUp中的阴影分析功能，可以精确计算光伏发电系统中的光伏方阵的排间距。
步骤如下：
1、绘制光伏组件方阵。
注意最好将光伏电池板颜色设置成纯白色，以便于观察电池板上是否有阴影遮挡。
2、点击“窗口”-“模型信息”-“地理位置”，设置地理位置，以上海为例。
3、点击“视图”，调出阴影显示功能。
可以看出模型中已经显示阴影。
4、点击“窗口”-“阴影”出现阴影设置窗口。
5、在阴影设置窗口中设置时间和日期。
按照规定光伏阵列需在冬至日9-12点无阴影。
将时间设置为9点和15点，日期设置为12月22日。
观察组件上有无阴影，前后调节阵列间距，使后面的光伏方阵刚好无阴影，然后就可测量排间距，即是最佳阵列间距。
如图可以测量出，在倾角为20°的情况下，上海地区组件横向2段布置的阵列间距为3195mm。
注：关于阴影设置：注意请用真太阳时，即当地时间
太阳时分为：真太阳时和平均太阳时，我国规定统一使用北京时间为平均太阳时。
计算真太阳时：To=Tm+4（Lo-Lm）
To：真太阳时（标准时间），单位（min）
Tm：单位（min）
Lo：标准时间子午圈所处的径度（deg)（在中国，时钟在8点时，径度为120E，用的是+8时间的时间）
例：求内蒙呼和浩特的真时间（东经：111.48E，北纬：40.49N），当地时间应该为：
χ=8+4*（120-111.48）
χ=8点34分08秒（呼市的时间比北京时晚34分08秒，如果说6点钟北京太阳已经升起，则呼市的太阳是6点34分才升起）
因此，在算阴影时，计算径度为120N地区时，计算时间为AM9:00~PM15:00，而计算呼呼和浩特阴影时，计算时间为：AM9:34~PM15:34。