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陰影計算,只關(guān)注冬至日就夠了嗎?

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引言

上一篇文章《小軟件大用途!簡單快速勾畫陰影范圍》中介紹了利用坎德拉百寶箱影子長度計算工具勾畫物體陰影范圍的方法。根據(jù)《光伏電站設(shè)計規(guī)范》要求,光伏方陣應(yīng)保證每天9:00~15:00(當?shù)卣嫣枙r)時段內(nèi)無陰影遮擋,一般習(xí)慣上人們會認為冬至日影子最長,因此關(guān)注冬至日當天陰影的遮擋情況。

 

 

但是

只關(guān)注冬至當天就夠了嗎?

 

讓我們用一個例子試試看:假設(shè)一個長寬2m,高20m的柱子,緯度取35°。現(xiàn)在我們可以采用上一篇文章中介紹的方法,利用坎德拉百寶箱的陰影計算工具,將這個柱子的陰影范圍給勾畫出來。

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首先我們只考慮冬至日的情況,在坎德拉百寶箱影子長度計算工具中選擇日期為12月21日,如圖1所示:

 

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圖1 坎德拉百寶箱影子長度計算工具設(shè)置界面

 

由此得到太陽時9點至15點的陰影的范圍如圖2所示:

 

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圖2 物體冬至日陰影范圍

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我們在陰影范圍之外布置光伏方陣,如圖3所示,看起來沒什么毛病。

 

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圖3 根據(jù)冬至日陰影范圍布置光伏方陣

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但是我們再將日期設(shè)到6月21日,也就是夏至日看看。在坎德拉百寶箱影子長度計算工具中選擇日期為6月21日,勾畫得到陰影的范圍如圖4所示:

 

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圖4 根據(jù)夏至日陰影范圍布置光伏方陣

居然有光伏方陣發(fā)生遮擋了!再看看春分或者秋分,如圖5,居然也遮擋了!

 

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圖5 根據(jù)春秋分日陰影范圍布置光伏方陣

總結(jié)

通過圖2~圖5可以看到,該物體的陰影在夏至、春秋分、冬至的影子的范圍如圖6所示:

 

 

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圖6 冬夏至、春秋分陰影范圍(紅色為夏至、藍色為春秋分、黑色為冬至

 

可以看出該物體全年的陰影范圍應(yīng)該如圖7所示,此時再看之前認為9點~15點沒有遮擋的這些光伏方陣,實際有4個方陣是有遮擋出現(xiàn)的。

 

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圖7 光伏方陣的實際遮擋情況

在判斷物體的陰影遮擋范圍時,冬至日以外時間的陰影遮擋情況很容易被忽略。如果產(chǎn)生陰影遮擋的物體的高度相對于光伏方陣在尺度上并沒有太大差距時,這種忽略所導(dǎo)致的影響較?。坏?strong>物體的高度較高時,只考慮冬至日就會產(chǎn)生較大的偏差。此外,這種情況在高緯度地區(qū)的影響大于在低緯度地區(qū)的影響。

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