基于三维光线投射算法的全车太阳辐照度的细致分析

车载集成光伏可有效减少汽车对化石燃料的依赖,有助于减少二氧化碳的排放,是推动可持续交通发展的一项重要措施。为了评估汽车全车的太阳能资源以及优化车上集成光伏系统的设计,该文分析了全车的辐照度,并计算出汽车的全年累计辐射。基于其三角网格面模型,依据Kasten晴空模型计算得到静态车辆特定时刻和位置的水平面辐射,利用三维空间中的光线投射算法分析倾斜面上的直射辐射,结合Perez模型计算其散射辐射,获得每个三角形网格上的总辐射,得出全车的辐照度分布;并计算分析了车辆在不同地区、不同行驶情况下所受到的辐射能量情况,以便为车载高效光伏系统的精细设计提供参考依据。结果表明:汽车各部分所受辐照度差异较大,引擎盖、车顶、前后挡风玻璃、左右侧车身以及车窗各部分的全年累计辐射差别为15.8%~42.5%;全年汽车全车的平均辐射能量约为水平面的75%,且在汽车处于不同朝向时的辐射能量差异不超过5%。