(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210661171.3 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 中国科学院空天信息创新研究院 地址 100190 北京市海淀区北四环西路19 号 (72)发明人 彭玲　陈德跃　王靖凯　李玮超　 宋福龙　陈晨　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 金怡 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 16/29(2019.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) E04D 13/08(2006.01) (54)发明名称 一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方 法 (57)摘要 本发明涉及一种建筑物光伏潜力分析可用 面积计算方法， 包括如下步骤： 步骤1、 利用多元 时空信息得到建筑物矢量信息， 根据建筑物矢量 信息几何特征计算出建筑物屋顶 面积、 侧立面面 积和高度信息， 写入建筑物矢量信息属性； 步骤 2、 根据建筑物矢量信息、 高度信息和太阳辐射参 数计算建筑物之间被阴影遮挡表 面积， 进而从总 表面积中减去被阴影遮挡表面积， 得到建筑物屋 顶可用区域面积和侧立面可用区域面积； 步骤3、 使用固定安装式的光伏设备， 计算建筑物屋顶安 装光伏设备的最佳倾角和最佳安装间距， 并考虑 屋顶被阴影遮挡面积， 得到建筑物屋顶安装光伏 设备的装机容 量和光伏潜力。 权利要求书1页 说明书13页 附图4页 CN 114912370 A 2022.08.16 CN 114912370 A 1.一种建筑物光伏潜力分析 可用面积计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 利用多元时空信 息得到建筑物矢量信 息， 根据建筑物矢量信 息的几何特征计算 出建筑物的屋顶面积， 侧立 面面积和高度， 写入建筑物矢量信息属性中； 步骤2、 利用计算几何中多边形求并集算法， 根据建筑物矢量信 息和高度信息计算建筑 物间被阴影遮挡表面积， 获得包括屋顶和 侧立面的可安装光伏设备的有效可用区域 面积； 步骤3、 使用固定安装式的光伏设备， 计算建筑物屋顶安装光伏设备的最佳倾角和最佳 安装间距， 并考虑屋顶被阴影遮挡面积， 得到建筑物屋顶安装光伏设备 的装机容量和光伏 潜力。 2.根据权利要求1所述的一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方法， 其特征在于， 所 述步骤2具体如下： 步骤2.1、 对于待进行阴影分析的建筑物矢量信息， 通过建筑物矢量信息的查找方法到 其周边可能对其表面产生阴影遮挡的建筑物矢量信息； 步骤2.2、 根据步骤2.1得到的目标建筑物周边可 能对其表面产生阴影遮挡的建筑物矢 量信息， 计算 这些建筑物矢量信息对应的阴影多边形， 并且判断其与目标多边形 是否相交； 步骤2.3、 求步骤2.2计算得到的目标建筑物周边建筑生成的阴影多边形的并集， 即超 多边形， 之后使用超多边形替代各个建筑物生成的阴影多边形； 步骤2.4、 通过超多边形和目标建筑物矢量信息的空间分析计算得到目标建筑物矢量 信息对应的屋顶阴影遮挡面积和 侧立面阴影遮挡面积。 3.根据权利要求2所述的一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方法， 其特征在于， 所 述步骤2.1、 对于待进 行阴影分析的建筑物矢量信息， 通过建筑物矢量信息的查找方法搜索 到其周边可能对其表面产生阴影遮挡的建筑物矢量信息， 具体如下： 网格化划分地理空间， 形成多尺度逻辑容器， 将矢量空间信息以统一且支持在运行时 任意扩展属 性字段的格式存入逻辑容器， 以逻辑容器群作为数据管理系统， 支撑对大规模 矢量空间信息快速增删改查， 并根据待进 行阴影分析的建筑物矢量信息的经纬度快速查找 目标建筑物周边可能对其表面产生阴影遮挡的建筑物矢量信息 。 4.根据权利要求2所述的一种建筑物光伏潜力分析可用面积计算方法， 其特征在于， 所 述步骤2.4具体如下： 步骤2.4.1、 计算目标建筑物屋顶被阴影遮挡的面积； 步骤2.4.2、 计算目标建筑物侧立 面被阴影遮挡的面积， 具体步骤如下： 步骤2.4.2.1、 分割超多边形， 超多边形是建筑物每一个侧立面上的阴影的投影的集 合， 划分超多边形， 即在总的阴影投影中， 划分出建筑物每一个侧立 面上的阴影的投影； 步骤2.4.2.2、 计算建筑物每一侧立 面上的阴影的面积； 步骤2.4.3、 使用建筑物屋顶总面积减去阴影遮蔽面积， 得到建筑物屋顶可安装面积； 使用建筑物每一侧立面总面积减去该侧立面阴影遮蔽面积， 得到建筑物每一侧立面可安装 面积。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114912370 A 2一种建筑物光 伏潜力分析可用面积计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及电力领域， 尤其是一种建筑物光伏潜力分析 可用面积计算方法。 背景技术 [0002]公告号为CN102163341B的中国专利文献公开了一种通过阴影分析建立太阳能电 站模型的方法， 包括以下步骤： 地形数据、 障碍物数据以及太阳能组件数据的采集； 阴影分 布图的绘制； 太阳能电站初始模 型的建立； 模型建立后的阴影分析计算。 该发明主要适用于 基于地平面的光伏电站设计， 采用光伏阵列间距的的经验性公式计算阴影长度， 并未考虑 光伏阵列间距的优化。 [0003]公开号为CN103559 738A的中国专利文献公开了一种山地光伏电站布置方法， 包括 以下步骤： 应用Google地球软件和ArcGIS软件完成坡地建模， 生成TIN地形图； 通过日照分 析软件对该山地区域的TIN地形图进行模拟计算； 充分依托山地走势， 沿山体布置光伏阵 列， 减少了支架用钢量以及占地面积； 通过日照分析软件对 该山地区域的TIN地形图进 行阴 影轮廓多边形分析， 确定出阵列的定位点。 该发明虽然 是一种山地光伏电站的布置方法， 但 是在光伏设备铺设过程中所采用的采样阴影长度计算公式也未考虑优化 光伏阵列的间距。 [0004]公开号为CN104281741A的中国专利文献公开了一种光伏组件倾角和阵列间距交 叉反馈多因素综合计算方法， 包括以下步骤： 组件倾角初算； 阵列间距初算； 阵列间距优化； 组件倾角优化等四个步骤。 该发明虽然提出了一种以追求发电效益最大化为 目标， 合理确 定组件倾角和阵列间距的综合计算方法， 但是在此过程中， 尚未考虑固定场地受限情况下， 屋顶式光伏设备的铺设。 [0005]公开号为CN105760590A的中国专利文献公开了一种基于阴影辐射分析的屋顶式 光伏阵列间距优化方法， 利用太阳的时角和赤纬求出一个经纬度坐标所在地区的实时太阳 高度角和太阳方位角， 根据经验公式求出光伏阵列的安装间距， 进而计算出单位电能的静 态投资， 然后根据该地区屋顶的阴影辐射分析等因素按照一定步长调整光伏阵列的安装间 距， 算出单位电能的静态投资达到最小的光伏间距， 即为所求。 该发明虽然在计算 发电效益 的同时考虑了阴影对建筑物屋顶造成的遮挡， 但是并未考虑阴影对建筑物侧 立面的遮挡， 忽视了建筑物侧立面安装光伏设备的可能性， 并且并未对平屋顶和坡屋顶等不同屋顶类型 对光伏设备安装策略的影响。 [0006]公开号为CN114266984A的中国专利文献公开了一种利用高分辨遥感影像计算建 筑物屋顶光伏可改造区减碳量方法。 该专利利用DeepLab神经网络从高分二号遥感影像中 提取出建筑物屋顶轮廓， 并对屋顶类型进 行分类， 计算屋顶 光伏可利用面积， 最终计算屋顶 光伏装机容量和减碳量。 但是， 该专利忽视了 建筑物侧立面的光伏可利用面积， 并且该专利 仅根据基于经验的修正系数计算得到屋顶光伏可利用面积， 虽然这些系数考虑了屋顶的用 途和类型， 但并不能精确计算真实环境中周边建筑阴影遮挡对具体屋顶的光伏可利用面积 的影响。 此外， 在计算光伏装机容量的步骤中， 该专利仅假设屋顶光伏设备的最佳安装倾角 是已知的， 未考虑最佳安装倾角会受到当地太阳辐 射参数的影响和限制， 也未说明最佳安说　明　书 1/13 页 3 CN 114912370 A 3