? ? 目前風(fēng)光互補布局的形式，成為各大建設(shè)單位的趨勢所在，在風(fēng)電場周圍合理的布置光伏太陽電池板成為各大設(shè)計院的研究課題。

避開風(fēng)機陰影的影響對于布置光伏板有實際的意義，通常目前有多種軟件能實現(xiàn)風(fēng)機陰影的仿真，但是都有各自的優(yōu)缺點，基于GIS方法布置光伏電站更是少之又少。筆者認(rèn)為，基于GIS計算陰影區(qū)域有如下兩大優(yōu)點：

1、GIS具有很好的統(tǒng)計功能，眾所周知ARCGIS目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣，空間統(tǒng)計功能是其最大的優(yōu)勢。

2、定位坐標(biāo)準(zhǔn)確快捷，在工程設(shè)計中，往往涉及到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，全球UTM坐標(biāo)系統(tǒng)與中國的北京54、西安80、以及各種地方坐標(biāo)系存在較多差異，GIS通過輸入?yún)?shù)可以準(zhǔn)確的進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

3、Gis軟件可以同sketch up 、3Dmax之間相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步仿真計算，通過定位導(dǎo)入到sketch up中進(jìn)行編輯，再導(dǎo)入回GIS軟件中。

筆者以某風(fēng)電場為例，計算冬至日時間所有風(fēng)機陰影范圍計算。

準(zhǔn)備數(shù)據(jù)：

（1）、某風(fēng)電場建設(shè)27臺輪轂高度為80米的風(fēng)力發(fā)電機組（坐標(biāo)系采用西安80）

（2）、Arcgis 10.3.1

在arcgis中把風(fēng)機位置按照原坐標(biāo)系導(dǎo)入到軟件中，見下圖：

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圖1風(fēng)機布置圖

風(fēng)機塔筒直徑為6米，塔筒高度為80米。

數(shù)據(jù)處理；Arcgis 數(shù)據(jù)分為兩種格式即：適用于平面的shapefile格式和基于空間數(shù)據(jù)的multipatch多面體格式，分析陰影范圍采用多面體格式，多面體格式需要導(dǎo)入到geodatabase數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行視圖，在做陰影分析時，軟件只識別于面文件與線文件，因此，需要首先把27臺風(fēng)機的點文件轉(zhuǎn)為面文件，這里適用buffer工具，見下圖：

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圖 2 分析工具中的buffer工具

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圖 3 分析工具中的buffer工具輸入?yún)?shù)

在linear unit中輸入塔筒的直徑6米，生成面文件，見下圖：

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圖 4 生成后效果

??生成面文件后，在arcscene中打開，通過設(shè)置拉伸命令，此處拉伸設(shè)置為風(fēng)機塔筒高度80米。

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圖 5 設(shè)置拉伸命令示意圖

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圖 6拉伸后效果

過程完成后，就可以計算該地區(qū)任意時刻的陰影面積分布。選擇arctoolbox-3D Analyst Tools-visibility-sun shadow volume工具見下圖：

圖7 工具示意圖

在彈出界面下設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，input features是只要做的投影文件名詞，此處選擇剛拉伸后的面文件，start date and time 選擇要計算的投影分析時間；此處選擇冬至日12月21日 上午9時，time zone 為所在區(qū)域的計算時區(qū)，此處選擇北京，重慶，香港特別行政區(qū)，烏魯木齊東8區(qū)，end date and time 為計算的結(jié)束時間：此處選擇12月21日下午15：00，iteration interval 為采樣點的間隔時間 這里選擇1，interation unit 為間隔的單位是，此處選擇hours。設(shè)置見下圖：

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圖8 設(shè)置參數(shù)表

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點擊ok開始計算

計算完成后生成的為多面體

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圖9 計算完成后效果圖紅色為風(fēng)機塔筒（三維）

通過 3d陰影面轉(zhuǎn)2d平面的工具是：3d analysis tools>conversion>mutipatch footprint工具將投影轉(zhuǎn)換成二維

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圖 10轉(zhuǎn)換成二維后效果圖

注：本次所計算的陰影為每小時的陰影，通過設(shè)置步長可以精確到分鐘，效果更加明顯，此結(jié)果可以導(dǎo)出為CAD格式，便于總圖布置，同時可以轉(zhuǎn)換為sketchup 等國內(nèi)多種軟件。

黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院 熱電規(guī)劃設(shè)計院 ? ??關(guān)利民?

原文始發(fā)于微信公眾號（坎德拉學(xué)院）：【金筆征文】基于GIS平臺下陰影計算數(shù)據(jù)分析實例