具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种光伏组件正面辐照强度计算方法的流程图，本实施例可适用于考虑相邻排光伏组件遮挡的影响，对光伏组件正面辐照强度进行计算的情况，该方法可以由光伏组件正面辐照强度计算装置来执行，参考图1，该光伏组件正面辐照强度计算方法具体包括如下步骤：

步骤110、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面计算区域，地面计算区域至少包括地面散射计算区域和地面直射计算区域；其中，第一光伏组件为光伏阵列中任一光伏组件，第一电池片为第一光伏组件的任一电池片。

具体的，因光伏发电系统中，光伏组件通常是成排排列的，对于多排安装的光伏组件阵列，单排组件可看作无限长阵列，对于无限长阵列，第一光伏组件始终不会位于一行光伏组件的边缘。可选的，各光伏组件的安装朝向相同，例如安装朝向可以是朝南，朝东，朝西，朝北，朝东南等。可选的，各排光伏组件平行安装，即安装角度是相同的，其中安装角度可以指光伏组件与地面之间形成的锐角。因光伏组件成排排列(也称成行排列)，使得光伏组件的正面辐照强度会受到相邻行光伏组件的遮光影响，因此，本步骤中，根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面计算区域，相比于以往将计算光伏组件正面辐照强度时认为光伏组件前后空旷的计算方式，可以对地面计算区域进行详细地划分，有利于提高光伏组件正面辐照强度的计算精度。

另外，电池片是光伏组件的基本组成单元，每个光伏组件通常包括多个电池片，光伏组件正面的辐照分布通常是不均匀的，本步骤中，根据光伏组件的电池片的位置与相邻排光伏组件确定地面散射计算区域、地面散射计算区域对应的散射辐射比例、地面直射计算区域和天空散射计算区域，使得对于同一光伏组件不同位置处的电池片所对应的地面计算区域也是不同的，进而方便在后续步骤中计算光伏组件正面各个电池片位置处的辐照强度。

其中，光伏组件的正面指光伏组件具有光电转化能力的表面。

步骤120、根据地面散射计算区域确定地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度。

具体的，如上所述的，光伏组件正面的辐照分布通常是不均匀的，因此，在地面散射计算区域确定后，对于每一电池片，可根据地面散射计算区域确定地面反射到该电池片正面的散射辐射强度，进而可以确定地面反射到光伏组件的各电池片正面的散射辐射强度。

步骤130、根据地面直射计算区域确定地面反射到第一电池片的直射辐射强度；

具体的，如上所述的，光伏组件正面的辐照分布通常是不均匀的，因此，在地面直射计算区域确定后，对于每一电池片，可根据地面直射计算区域确定地面反射到该电池片正面的直射辐射强度，进而可以确定地面反射到光伏组件的各电池片正面的直射辐射强度。

步骤140、根据预设天空散射辐射强度模型确定第一电池片接收的天空散射辐射强度；

具体的，如上所述的，光伏组件正面的辐照分布通常是不均匀的，因此，在天空散射计算区域确定后，对于每一电池片，可根据预设天空散射辐射强度模型确定该电池片接收的天空散射辐射强度，进而可以确定光伏组件的各电池片接收的天空散射辐射强度。可选的，预设天空散射辐射强度模型为各向同性模型、Perez模型或Hay模型。

步骤150、根据第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和第一电池片接收的天空散射辐射强度确定第一电池片正面辐照强度；

具体的，光伏组件中，各个电池片接收的太阳直射辐射强度可以认为是相同的，对于太阳直射辐射强度的计算，可以采用现有技术中任意方法进行计算，本实施例在此不做具体限定。

计算第一电池片正面辐照强度时，可以将第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和第一电池片接收的天空散射辐射强度之和确定为第一电池片正面辐照强度。本步骤中，可以对光伏组件的每一电池片的正面辐照强度分别进行计算，与现有技术相比，本实施例的计算方法，将光伏组件正面的辐照分别不均匀性因素考虑在内，可以得到针对每一电池片的正面辐照强度，进一步提高计算精度。

本实施例提供的光伏组件正面辐照强度计算方法，通过根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面计算区域，地面计算区域至少包括地面散射计算区域和地面直射计算区域，并根据地面计算区域进行光伏组件正面辐照度的计算，相比于以往将计算光伏组件正面辐照强度时认为光伏组件前后空旷的计算方式，可以对地面计算区域进行详细地划分，有利于提高光伏组件正面辐照强度的计算精度。并且可以将光伏组件正面的辐照分别不均匀性因素考虑在内，进而可以对光伏组件的每一电池片的正面辐照强度分别进行计算，进一步提高光伏组件正面辐照强度的计算精度。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的另一种光伏组件正面辐照强度计算方法的流程图，参考图2，可选的，该光伏组件正面辐照强度计算方法包括：

步骤210、将光伏组件投影到与第一方向垂直的第一平面上，建立光伏阵列的二维模型，其中第一方向为光伏组件所排列的行方向；其中，图3是本发明实施例二提供的坐标系的示意图，参考图3，二维模型中，以垂直地面向上的方向为z轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向，以第一光伏组件的距离地面最近的边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点。

光伏阵列中，位于第一行光伏组件不会受到前一行光伏组件的遮光，位于最后一行的光伏组件不会受到后一行光伏组件的遮挡，因此进行光伏组件正面辐照度计算时，计算方式与位于第2行至倒数第2行的光学组件正面辐照度的计算方式不同。

可选的，第一光伏组件位于光伏阵列的第i行，其中2≤i≤(n-1)，其中n为光伏阵列中光伏组件的总行数；其中第1行光伏组件至第n行光伏组件沿x轴正方向排列。本实施例可适用于针对第2行至第(n-1)行光伏组件的电池片的正面辐照度计算。

步骤221、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面散射计算区域。

可选的，地面散射计算区域包括多个地面散射子区域，该步骤221包括：

步骤2211、在二维模型中，将第一电池片与第(i-1)行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第一交点；在二维模型中，将第一光伏组件的第二边沿与第(i-1)行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第二交点；在二维模型中，将第(i+1)行光伏组件的第二边沿与第一光伏组件的第一边沿的连线与地面的交点确定为第三交点；在二维模型中，将第一光伏组件的沿安装角度方向上的延长线与地面的交点确定第四交点；其中，对于任意光伏组件，第一边沿为光伏组件距离地面最近的边沿，第二边沿为光伏组件距离地面最远的边沿；

图4是本发明实施例二提供的i＝2时在二维坐标系中确定第一交点、第二交点、第三交点和第四交点的示意图。参考图4，图4所示二维坐标系中为x-z坐标系，图4中示意性的示出了前三排光伏组件在第一平面上的投影的情况，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，则第一交点M1为将第一电池片与第1行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点；第二交点M2为第一光伏组件的第二边沿与第1行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点；第三交点M3为第3行光伏组件的第二边沿与第一光伏组件的第一边沿的连线与地面的交点；第四交点M4为第一光伏组件的沿安装角度方向上延长线与地面的交点；其中，对于任意光伏组件，第一边沿为光伏组件距离地面最近的边沿，第二边沿为光伏组件距离地面最远的边沿。其中第一交点M1为第一电池片能接收到的地面反射的最远位置，其中第四交点M4为第一电池片能接收到的地面反射的最近位置。

步骤2212、根据第一交点、第二交点、第三交点、第四交点和第一方向上光伏组件的尺寸确定地面散射计算区域和地面散射子区域。

图5是本发明实施例二提供的地面散射计算区域的示意图，图5与图4相对应，图5所示二维坐标系中为x-y坐标系，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向(则第一方向为y轴正方向或y轴负方向)，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，可选的，上述步骤2212包括：

将第一交点M1所在的沿第一方向的直线上距离第一交点M1等于第一预设距离d1的两点分别确定为地面散射区域的第一边界点N1和第二边界点N2；

将第二交点M2所在的沿第一方向的直线上距离第二交点M2等于第一预设距离d1的两点分别确定为地面散射区域的第三边界点N3和第四边界点N4；

将第三交点M3所在的沿第一方向的直线上距离第三交点M3等于第一预设距离d1的两点分别确定为地面散射区域的第五边界点N5和第六边界点N6；

将第四交点M4所在的沿第一方向的直线上距离第四交点M4等于第一预设距离d1的两端分别确定为地面散射区域的第七边界点N7和第八边界点N8；

将第一边界点N1、第二边界点N2、第三边界点N3、第四边界点N4连线所围成的四边形区域确定为第一地面散射子区域；

将第三边界点N3、第四边界点N4、第五边界点N5、第六边界点N6连线所围成的四边形区域确定为第二地面散射子区域；

将第五边界点N5、第六边界点N6、第七边界点N7、第八边界点N8连线所围成的四边形区域确定为第三地面散射子区域；

地面散射计算区域包括第一地面散射子区域、第二地面散射子区域和第三地面散射子区域；

其中第一预设距离d1与第一方向上光伏组件的尺寸正相关。

可选的，第一预设距离等于第一方向上光伏组件的尺寸的2倍。

步骤231、根据地面散射子区域内地面坐标点、第一电池片的所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面散射子区域内地面坐标点对应的散射辐射比例。

可选的，步骤231包括：

步骤2311、根据以下公式计算第一地面散射子区域对应的第一散射辐射比例，

μ₁(x)＝(180-∠A1-∠D1)/180；

其中，∠A1表示二维模型内，第一地面散射子区域内的第一地面坐标点与第(i-1)行光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角，∠D1表示第一地面坐标点与第(i-1)行光伏组件的第一边沿、地面构成的夹角；其中，∠D1范围内的天空散射受后排组件的遮挡作用均不能到达第一地面坐标点，第一地面坐标点为第一地面散射子区域内的任意一点，可参考图6，图6是本实施例二提供的i＝2时对第一地面散射子区域内第一地面坐标Q1对应的第一散射辐射比例进行计算时的角度示意图。

步骤2312、根据以下公式计算第二地面散射子区域对应的第二散射辐射比例，

μ₂(x)＝(180-∠A2-∠B1-∠D2)/180，

其中，∠A2表示第二地面散射子区域内的第二地面坐标点与第(i-1)行光伏组件的第一边沿、第二边沿连线所构成的夹角，∠B1表示第二地面坐标点与第一光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角；∠D2表示第二地面坐标点与第一光伏组件的第一边沿、地面的夹角；其中，∠D2范围内的天空散射受后排组件的遮挡作用均不能到达第二地面坐标点，第二地面坐标点为第二地面散射子区域内的任意一点，可参考图7，图7是本实施例二提供的i＝2时对第二地面散射子区域内第二地面坐标点Q2对应的第二散射辐射比例进行计算时的角度示意图。

步骤2313、根据以下公式计算第三地面散射子区域对应的第三散射辐射比例，

μ₃(x)＝(180-∠A3-∠B2-∠C1-∠D3)/180，

其中，∠A3表示第三地面散射子区域内的第三地面坐标点与第(i-1)行光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角，∠B2表示第三地面坐标点与第一光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角；∠C1表示第三地面坐标点与第(i+1)行光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角；∠D3表示第三地面坐标点与第(i+1)行光伏组件的第一边沿、地面的夹角；第三地面坐标点为第三地面散射子区域内的任意一点，可参考图8，图8是本实施例二提供的i＝2时对第三地面散射子区域内第三地面坐标点Q3对应的第三散射辐射比例进行计算时的角度示意图。

步骤232、根据地面散射子区域的面积和地面散射子区域内地面坐标点对应的散射辐射比例确定地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数，并根据第一辐射角系数计算地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度；

具体的，可以根据地面散射计算区域的面积和地面散射计算区域对应的散射辐射比例、第一电池片的面积计算第一辐射角系数。其中地面散射计算区域可以包括如上所述的第一地面散射子区域、第二地面散射子区域、第三地面散射子区域，每个地面散射子区域对应的散射辐射比例可以是不同的。可选的，根据地面散射计算区域和对应的散射辐射比例确定地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数时，可以根据地面散射子区域及对应的散射辐射比例进行计算。

可选的，上述步骤232包括：

根据以下公式计算地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数：

根据以下公式计算地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度I_df：

其中，F_d表示第一辐射角系数，I_d为水平面散射辐射强度，ρ为地表反射率，A_j为第j地面散射子区域的面积，A₁表示地面散射计算区域的总面积，B为第一电池片的面积，a为光伏组件的安装倾角，(x_j,y_j,z_j)为在三维坐标系中第j地面散射计算子区域内的任意点坐标，(X,Y,Z)为在三维坐标系中第一电池片正面的任意点坐标；

可参考图3，其中，三维坐标系的建立以第一光伏组件的第一边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点，以垂直于地面向上的方向为z轴正方向，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向。

具体的，因本实施例中，地面散射计算区域包括第一地面散射子区域、第二地面散射子区域和第三地面散射子区域，所以j的取值为1、2、3。

步骤221-步骤232是对地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度的计算过程。

步骤222、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面直射计算区域。

可选的，该步骤222包括：

步骤2221、在二维模型内，将第一电池片与第(i-1)行光伏组件的第一边沿连线的延长线与地面的交点确定为第五交点；在二维模型内，将太阳直射光线与第(i-1)行光伏组件的的第一边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第六交点；在二维模型内，将太阳直射光线与第(i-1)行光伏组件的的第二边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第七交点；在二维模型内，将第一光伏组件的沿安装倾角方向上延长线与地面的交点确定第八交点；其中，对于任意光伏组件，第一边沿为光伏组件距离地面最近的边沿，第二边沿为光伏组件距离地面最远的边沿；

图9是本发明实施例二提供的i＝2时在二维坐标系中确定第五交点、第六交点、第七交点和第八交点的示意图，参考图9，图9所示二维坐标系中为x-z坐标系，图9中示意性的示出了前三排光伏组件在第一平面上的投影的情况，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，则第五交点M5将第一电池片与第1行光伏组件的第一边沿连线的延长线与地面的交点；在二维模型内，第六交点M6为太阳直射光线与第1行光伏组件的的第一边沿的连线的延长线与地面的交点；在二维模型内，第七交点M7为太阳直射光线与第1行光伏组件的第二边沿的连线的延长线与地面的交点；在二维模型内，将第一光伏组件的沿安装倾角方向上延长线与地面的交点确定第八交点M8。第五交点M5为第一电池片能接收到的地面反射的最远位置，第八交点M8为第一电池片能接收到的地面反射的最近位置。

步骤2222、根据第五交点、第六交点、第七交点、第八交点和第一方向上光伏组件的尺寸确定地面直射计算区域。

图10是本发明实施例二提供的地面直射计算区域的示意图，图10与图9相对应，图10所示二维坐标系中为x-y坐标系，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向(则第一方向为y轴正方向或y轴负方向)，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向；可选的，上述步骤2222包括：

将第五交点M5所在的沿第一方向的直线上距离第五交点M5等于第二预设距离d2的两点确定为地面散射区域的第九边界点N9和第十边界点N10；

将第六交点M6所在的沿第一方向的直线上距离第六交点M6等于第二预设距离d2的两点确定为地面散射区域的第十一边界点N11和第十二边界点N12；

将第七交点M7所在的沿第一方向的直线上距离第七交点M7等于第二预设距离d2的两点确定为地面散射子区域的第十三边界点N13和第十四边界点N14；

将第八交点M8所在的沿第一方向的直线上距离第八交点M8等于第二预设距离d2的两端确定为地面散射区域的第十五边界点N15和第十六边界点N16；

将第九边界点N9、第十边界点N10、第十一边界点N11、第十二边界点N12连线所围成的四边形区域确定为第一地面直射子区域；

将第十三边界点N13、第十四边界点N14、第十五边界点N15、第十六边界点N16连线所围成的四边形区域确定为第二地面直射子区域；

地面直射计算区域包括第一地面直射子区域、第二地面直射子区域；

其中第二预设距离d2与第一方向上光伏组件的尺寸正相关。

可选的，第二预设距离d2等于第一方向上光伏组件的尺寸的2倍。

步骤240、根据地面直射计算区域计算地面直射计算区域对第一电池片正面的第二辐射角系数，并根据第二辐射角系数计算地面反射到第一电池片的直射辐射强度；

具体的，可以根据地面直射计算区域的面积和地面直射计算区域对应的直射辐射比例、第一电池片的面积计算第二辐射角系数。其中地面直射计算区域可以包括如上所述的第一地面直射子区域、第二地面直射子区域，每个地面直射子区域对应的直射辐射比例可以是不同的。可选的，根据地面直射计算区域和对应的直射辐射比例确定地面直射计算区域对第一电池片正面的第二辐射角系数时，可以根据地面直射子区域及对应的直射辐射比例进行计算。

可选的，上述步骤240包括：

根据以下公式计算地面直射计算区域对第一电池片正面的第二辐射角系数：

根据以下公式计算地面反射到第一电池片正面的直射辐射强度I_bf：

I_bf＝I_bρA₃F_b/B₂，

其中，F_b表示第二辐射角系数，I_b为水平面散射辐射强度，ρ为地表反射率，A3表示地面直射计算区域的面积，B为第一电池片的面积，a为光伏组件的安装倾角，(x,y,z)为在三维坐标系中地面直射计算区域内的任意点坐标，(X,Y,Z)为在三维坐标系第一电池片正面的任意点坐标；

其中，三维坐标系的建立以第一光伏组件的第一边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点，以垂直于地面向上的方向为z轴正方向，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向。

步骤222-步骤240是对地面反射到第一电池片正面的直射辐射强度的计算过程。

可选的，地面计算区域还包括天空散射计算区域；步骤223、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定天空散射计算区域。

可选的，该步骤223包括：

步骤2231、在二维模型内，将第一电池片与第(i-1)行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第九交点；在二维模型内，在二维模型中，根据第一光伏组件的沿安装角度方向上与地面的交点确定第十交点；

其中，对于任意光伏组件，第一边沿为光伏组件距离地面最近的边沿；

图11是本发明实施例二提供的i＝2时在二维坐标系中确定第九和第十交点的示意图。参考图11，图11所示二维坐标系中为x-z坐标系，图11中示意性的示出了前三排光伏组件在第一平面上的投影的情况，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，则第九交点M9为将第一电池片与第1行光伏组件的第一边沿的连线的延长线与地面的交点；第十交点M10为第一光伏组件的沿安装角度方向上与地面的交点确定第十交点M10。

步骤2232、根据第九交点、第十交点和第一方向上光伏组件的尺寸确定天空散射计算区域。

图12是本发明实施例二提供的天空散射计算区域的示意图，图12与图11相对应，图12所示二维坐标系中为x-y坐标系，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向(则第一方向为y轴正方向或y轴负方向)，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，可选的，该步骤2232包括：

将第九交点M9所在的沿第一方向的直线上距离第九交点M9等于第三预设距离d3的两点确定为地面散射区域的第十七边界点N17和第十八边界点N18；

将第九交点M10所在的沿第一方向的直线上距离第九交点M10等于第三预设距离d3的两点确定为地面散射区域的第十九边界点N19和第二十边界点N20；

将第十七边界点N17、第十八边界点N18、第十九边界点N19、第二十边界点N20连线所围成的四边形区域确定为天空散射计算区域；

其中，第三预设距离d3与第一方向上光伏组件的尺寸正相关。

步骤251、根据天空散射计算区域计算天空对第一电池片的角系数；

天空，第一光伏组件前排(i-1排)光伏组件背面，第一电池片，地面，四者组成一个闭合的区域。因此，可选的，该步骤251包括：

根据天空散射计算区域计算地面对第一电池片的角系数；

根据天空散射计算区域计算第(i-1)行光伏组件对第一电池片的角系数；

根据以下公式计算天空对第一电池片的角系数：

F_T,d＝1-F_G,d-F_B,d，

其中，F_T,d表示天空对第一电池片的角系数，F_G,d表示面对第一电池片的角系数，F_B,d表示第(i-1)行光伏组件对第一电池片的角系数。

步骤252、根据预设天空散射辐射强度模型和天空对第一电池片的角系数计算第一电池片接收的天空散射辐射强度。

可选的，该步骤252包括：根据各向同性模型、Perez模型或Hay模型，以及天空对第一电池片的角系数计算第一电池片接收的天空散射辐射强度。

具体的，采用各向同性模型，即认为天空的散射辐射强度是均匀分布的，具体根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度：

I_T,d＝I_dF_T,d，

其中，I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度。

采用Perez模型计算光伏组件正面的天空散射辐射强度，Perez模型包括三个部分：环日散射，各向同性散射，水平亮度散射，具体根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度，：

其中，I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度，F₁表示环绕太阳系数；F₂表示水平亮度系数；b和c表示考虑到环绕太阳入射角在倾斜和水平面上角度影响的系数；a表示组件的安装倾角。

采用Hay模型计算光伏组件正面的天空散射辐射强度，Hay模型包括两个部分：环日散射和各向同性散射。具体根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度：

I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度，I₀是地球大气层上边界面的太阳辐照度，r_b是直射辐照度的折算因子，I_b表示水平面直射辐射强度。

步骤223-步骤252是对光伏组件正面的天空散射辐射强度的计算过程。

步骤260、根据第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和第一电池片接收的天空散射辐射强度确定第一电池片正面辐照强度。该步骤与上述实施例一中步骤150过程相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的光伏组件正面辐照强度计算方法，通过根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件对光伏阵列中第二行至倒数第二行的光伏组件的电池片所对应的地面散射计算区域、地面直射计算区域和天空散射计算区域进行准确计算，对地面计算区域进行了详细划分，并根据地面散射计算区域、地面直射计算区域和天空散射计算区域计算得到电池片的正面辐照强度，可以保证较高的计算精度。

实施例三

图13是本发明实施例三提供的一种光伏组件正面辐照强度计算方法的流程图，参考图13，该光伏组件正面辐照强度计算方法包括：

步骤310、将光伏组件投影到与第一方向垂直的第一平面上，建立光伏阵列的二维模型，其中第一方向为光伏组件所排列的行方向；其中，二维模型中，以垂直地面向上的方向为z轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向，以第一光伏组件的距离地面最近的边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点。

光伏阵列中，位于第一行光伏组件不会受到前一行光伏组件的遮光，位于最后一行的光伏组件不会受到后一行光伏组件的遮挡，因此进行光伏组件正面辐照度计算时，计算方式与位于第2行和倒数第2行的光学组件正面辐照度的计算方式不同。

可选的，第一光伏组件位于光伏阵列的第1行或第n行，其中n为光伏阵列中光伏组件的总行数；其中第1行光伏组件至第n行光伏组件沿x轴正方向排列。本实施例可适用于针对第1行和第n行光伏组件的电池片的正面辐照度计算。

步骤321、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件、以及至少一个第四预设距离确定地面散射计算区域。

可选的，第一光伏组件位于光伏阵列的第1行，上述步骤321，包括：

步骤3211、在二维模型中，将第一光伏组件的第一边沿与第2行光伏组件的第二边沿的连线的延长线与地面的交点确定为第十一交点；在二维模型中，将第十一交点远离第一光伏组件的方向上，与第十一交点的距离等于第四预设距离的点确定为第十二交点；在二维模型中，将第一光伏组件的沿安装角度方向上与地面的交点确定第十三交点；其中，对于任意光伏组件，第一边沿为光伏组件距离地面最近的边沿，第二边沿为光伏组件距离地面最远的边沿；其中第十二交点为第一电池片能接收到的地面反射的最远位置，其中第十三交点为第一电池片能接收到的地面反射的最近位置。

图14是本发明实施例三提供的第一光伏组件位于光伏阵列的第1行时在二维坐标系中确定第十一交点、第十二交点和第十三交点的示意图。参考图4，图14所示二维坐标系中为x-z坐标系，图14中示意性的示出了前三排光伏组件在第一平面上的投影的情况，以第一电池片为第一排组件正面中心电池片为例进行说明，则第十一交点M11为第一光伏组件的第一边沿与第2行光伏组件的第二边沿的连线的延长线与地面的交点；第十二交点M12为将第十一交点M11远离第一光伏组件的方向上，与第十一交点M11的距离等于第四预设距离的点，第十三交点M13为第一光伏组件的沿安装角度方向上与地面的交点。

步骤3212、根据第十一交点、第十二交点、第十三交点和第一方向上光伏组件的尺寸确定地面散射计算区域和地面散射子区域。

图15是本发明实施例三提供的地面散射计算区域的示意图，图15与图14相对应，图15所示二维坐标系中为x-y坐标系，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向(则第一方向为y轴正方向或y轴负方向)，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向，以第一电池片为第二排组件正面中心电池片为例进行说明，可选的，上述步骤3212包括：

将第十一交点M11所在的沿第一方向的直线上距离第十一交点M11等于第五预设距离d5的两点分别确定为地面散射区域的第二十一边界点N21和第二十二边界点N22；

将第十二交点M12所在的沿第一方向的直线上距离第十二交点M12等于第五预设距离d5的两点分别确定为地面散射区域的第二十三边界点N23和第二十四边界点N24；

将第十三交点M13所在的沿第一方向的直线上距离第十三交点M13等于第五预设距离d5的两点分别确定为地面散射区域的第二十五边界点和第二十六边界点；

将第二十一边界点N21、第二十二边界点N22、第二十三边界点N23、第二十四边界点N24连线所围成的四边形区域确定为第四地面散射子区域；

将第二十三边界点N23、第二十四边界点N24、第二十五边界点、第二十六边界点连线所围成的四边形区域确定为第五地面散射子区域；

地面散射计算区域包括第四地面散射子区域、第五地面散射子区域；

其中第五预设距离d5与第一方向上光伏组件的尺寸正相关。可选的，第五预设距离d5等于第一方向上光伏组件的尺寸的2倍。

步骤331、根据地面散射子区域内地面坐标点、第一电池片的所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面散射子区域内地面坐标点对应的散射辐射比例。

可选的，步骤331包括：

步骤3311、根据以下公式计算第四地面散射子区域对应的第四散射辐射比例，

μ₄(x)＝(180-∠A4-∠D4)/180；

其中，∠A4表示二维模型内，第四地面散射子区域内的第四地面坐标点与第一光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角，∠D4表示第四地面坐标点与第一光伏组件的第一边沿、地面构成的夹角；其中，∠D4范围内的天空散射受后排组件的遮挡作用均不能到达第四地面坐标点，第四地面坐标点为第四地面散射子区域内的任意一点，可参考图16，图16是本实施例三提供的第一光伏组件位于第一行时对第四地面散射子区域内第四地面坐标点Q4对应的第四散射辐射比例进行计算时的角度示意图。

步骤3312、根据以下公式计算第五地面散射子区域对应的第五散射辐射比例，

μ₅(x)＝(180-∠A5-∠B3-∠D5)/180，

其中，∠A5表示第五地面散射子区域内的第五地面坐标点与第一行光伏组件的第一边沿、第二边沿连线所构成的夹角，∠B3表示第五地面坐标点与第(i+1)行光伏组件的第一边沿、第二边沿所构成的夹角；∠D5表示第五地面坐标点与第(i+1)行光伏组件的第一边沿、地面的夹角。其中，∠D5范围内的天空散射受后排组件的遮挡作用均不能到达第五地面坐标点，第五地面坐标点为第五地面散射子区域内的任意一点，可参考图17，图17是本实施例三提供的第一光伏组件位于第一行时对第五地面散射子区域内第五地面坐标点Q5对应的第五散射辐射比例进行计算时的角度示意图。

步骤332、根据地面散射子区域的面积和地面散射子区域内地面坐标点对应的散射辐射比例确定地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数，并根据第一辐射角系数计算地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度；

具体的，可以根据地面散射计算区域的面积和地面散射计算区域对应的散射辐射比例、第一电池片的面积计算第一辐射角系数。其中地面散射计算区域可以包括如上所述的第四地面散射子区域、第五地面散射子区域，每个地面散射子区域对应的散射辐射比例可以是不同的。可选的，根据地面散射计算区域和对应的散射辐射比例确定地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数时，可以根据地面散射子区域及对应的散射辐射比例进行计算。

可选的，上述步骤232包括：

根据以下公式计算地面散射计算区域对第一电池片正面的第一辐射角系数：

根据以下公式计算地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度I_df：

其中，F_d表示第一辐射角系数，I_d为水平面散射辐射强度，ρ为地表反射率，A_j为第j地面散射子区域的面积，A₁表示地面散射计算区域的总面积，B为第一电池片的面积，a为光伏组件的安装倾角，(x_j,y_j,z_j)为在三维坐标系中第j地面散射计算子区域内的任意点坐标，(X,Y,Z)为对应在三维坐标系中第一电池片正面的任意点坐标；

其中，三维坐标系的建立以第一光伏组件的第一边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点，以垂直于地面向上的方向为z轴正方向，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向。

具体的，因本实施例中，地面散射计算区域包括第四地面散射子区域和第五地面散射子区域，所以j的取值为4、5。

步骤321-步骤332是对地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度的计算过程。

步骤322、根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面直射计算区域。

可选的，该步骤322包括：

步骤3221、在二维模型内，将第一光伏组件的沿安装倾角方向上延长线与地面的交点确定第十四交点；在二维模型内，将第十四交点远离第一光伏组件的方向上，与第十四交点的距离等于第六预设距离的点确定为第十五交点；

图18是本发明实施例三提供的第一光伏组件位于光伏阵列的第1行时在二维坐标系中确定第十四交点和第十五交点的示意图，参考图9，图9所示二维坐标系中为x-z坐标系，图18中示意性的示出了前三排光伏组件在第一平面上的投影的情况，以第一电池片为第一排组件正面中心电池片为例进行说明，则第十四交点M14为第一行光伏组件的沿安装倾角方向上延长线与地面的交点，第十五交点M15与第十四交点M14的距离为第六预设距离d6。

步骤3222、根据第十四交点、第十五交点和第一方向上光伏组件的尺寸确定地面直射计算区域。

图19是本发明实施例三提供的地面直射计算区域的示意图，图19与图18相对应，图19所示二维坐标系中为x-y坐标系，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向(则第一方向为y轴正方向或y轴负方向)，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向；可选的，上述步骤3222包括：

将第十四交点M14所在的沿第一方向的直线上距离第十四交点M14等于第七预设距离d7的两点确定为地面散射区域的第二十七边界点N27和第二十八边界点N28；

将第十五交点M15所在的沿第一方向的直线上距离第十五交点M15等于第七预设距离d7的两点确定为地面散射区域的第二十九边界点N29和第三十边界点N30；

将第二十七边界点N27、第二十八边界点N28、第二十九边界点N29、第三十边界点N30连线所围成的四边形区域确定为地面直射计算区域；图19是本发明实施例三提供的第一直射计算区域的示意图。

其中第七预设距离d7与第一方向上光伏组件的尺寸正相关。

可选的，第七预设距离d7等于第一方向上光伏组件的尺寸的2倍。

步骤340、根据地面直射计算区域计算地面直射计算区域对第一电池片正面的第二辐射角系数，并根据第二辐射角系数计算地面反射到第一电池片的直射辐射强度；

可选的，上述步骤340包括：

根据以下公式计算地面直射计算区域对第一电池片正面的第二辐射角系数：

根据以下公式计算地面反射到第一电池片正面的直射辐射强度I_bf：

I_bf＝I_bρA₃F_b/B，

其中，F_b表示第二辐射角系数，I_b为水平面散射辐射强度，ρ为地表反射率，A3表示地面直射计算区域的面积，B为第一电池片的面积，a为光伏组件的安装倾角，(x,y,z)为地面直射计算区域对应在三维坐标系中的任意点坐标，(X,Y,Z)为在三维坐标系第一电池片正面的任意点坐标；

其中，坐标系的建立以第一光伏组件的第一边沿的中心点与地面的垂直对应点为坐标原点，以垂直于地面向上的方向为z轴正方向，以第一光伏组件指向同行任一相邻的光伏组件的方向为y轴正方向，以光伏组件的安装朝向为x轴负方向。

步骤322-步骤340是对地面反射到第一电池片正面的直射辐射强度的计算过程。

步骤350、根据预设天空散射辐射强度模型计算第一电池片接收的天空散射辐射强度。

该步骤350包括：根据各向同性模型、Perez模型或Hay模型计算第一电池片接收的天空散射辐射强度具体的，采用各向同性模型，即认为天空的散射辐射强度是均匀分布的，根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度：

其中，I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度；

采用Perez模型计算光伏组件正面的天空散射辐射强度，Perez模型包括三个部分：环日散射，各向同性散射，水平亮度散射，具体根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度：

其中，I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度，F₁表示环绕太阳系数；F₂表示水平亮度系数；b和c表示考虑到环绕太阳入射角在倾斜和水平面上角度影响的系数；a表示组件的安装倾角；

采用Hay模型计算光伏组件正面的天空散射辐射强度，Hay模型包括两个部分：环日散射和各向同性散射。具体根据以下公式计算第一电池片接收的天空散射辐射强度：

I_T,d表示第一电池片接收的天空散射辐射强度，I_d表示水平面散射辐射强度，I₀是地球大气层上边界面的太阳辐照度，r_b是直射辐照度的折算因子，I_b表示水平面直射辐射强度。

步骤360、根据第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和接收的天空散射辐射强度确定第一电池片正面辐照强度。

需要说明的是，本实施例中以第一光伏组件位于第一行为例进行了正面辐照强度计算的说明，当光伏组件位于第n行时，本领域技术人员可参考本发明各实施例的方法，计算对应的地面计算区域，进而得到光伏组件任意电池片的正面辐照强度，在此不再赘述。

本发明实施例提供的光伏组件正面辐照强度计算方法，通过根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件对光伏阵列中在边缘行的光伏组件的电池片所对应的地面散射计算区域、地面直射计算区域和天空散射计算区域进行准确计算，对地面计算区域进行了详细划分，并根据地面散射计算区域、地面直射计算区域和天空散射计算区域计算得到电池片的正面辐照强度，可以保证较高的计算精度。

实施例四

图20是本发明实施例四提供的一种光伏组件正面辐照强度计算装置，参考图20，该光伏组件正面辐照强度计算装置包括：

地面计算区域确定模块410，用于根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面计算区域，地面计算区域至少包括地面散射计算区域、地面直射计算区域；

地面散射辐射强度确定模块420，用于根据地面散射计算区域确定地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度；

地面直射辐射强度确定模块430，用于根据地面直射计算区域确定地面反射到第一电池片的直射辐射强度；

天空散射辐射强度确定模块440，用于根据预设天空散射辐射强度模型确定第一电池片接收的天空散射辐射强度；

正面辐照强度确定模块450，用于根据第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和光伏组件接收的天空散射辐射强度确定第一电池片正面辐照强度；

其中，第一光伏组件为光伏阵列中任一光伏组件，第一电池片为第一光伏组件的任一电池片。

本发明实施例所提供的光伏组件正面辐照强度计算装置可执行本发明任意实施例所提供的光伏组件正面辐照强度计算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

图21是本发明实施例五提供的一种光伏组件正面辐照强度计算设备的结构示意图。参考图21，该光伏组件正面辐照强度计算设备包括：

一个或多个处理器510，图21中以一个处理器510为例；

存储器520；

设备还可以包括：输入装置530和输出装置540。

设备中的处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或者其他方式连接，图21中以通过总线连接为例。

存储器520作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的光伏组件正面辐照强度计算预测的方法对应的程序指令/模块(例如，附图20所示的地面计算区域确定模块410、地面散射辐射强度确定模块420、地面直射辐射强度确定模块430、天空散射辐射强度确定模块440、正面辐照强度确定模块450)。处理器510通过运行存储在存储器520中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的光伏组件正面辐照强度计算方法。

存储器520可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器520可选包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例所提供的光伏组件正面辐照强度计算设备具备上述实施例所提供的光伏组件正面辐照强度计算方法的有益效果。

实施例六

本发明实施例六还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现光伏组件正面辐照强度计算方法，该方法包括：

根据第一光伏组件的第一电池片所在位置与第一光伏组件相邻行的光伏组件确定地面计算区域，地面计算区域至少包括地面散射计算区域和地面直射计算区域；

根据地面散射计算区域确定地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度；根据地面直射计算区域确定地面反射到第一电池片的直射辐射强度；根据预设天空散射辐射强度模型确定第一电池片接收的天空散射辐射强度；

根据第一电池片接收的太阳直射辐射强度、地面反射到第一电池片正面的散射辐射强度、地面反射到第一电池片的直射辐射强度和第一电池片接收的天空散射辐射强度确定第一电池片正面辐照强度；

其中，第一光伏组件为光伏阵列中任一光伏组件，第一电池片为第一光伏组件的任一电池片。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。