一種光伏電站優(yōu)化施工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光伏電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電站優(yōu)化施工方法。它的實(shí)現(xiàn)步驟為：1、在區(qū)域內(nèi)布置光伏組串；2、設(shè)定逆變器及匯流箱的位置，并對所有光伏組串進(jìn)行分組，計(jì)算所需用到的電纜的用量；3、對計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，得到一種使用電纜總用量最少的逆變器、匯流箱布置方式；4、根據(jù)計(jì)算的使用電纜總用量最少的布置方式施工安放逆變器和匯流箱，鋪設(shè)電纜。本發(fā)明操作簡單、實(shí)現(xiàn)快捷，能夠保證每兆瓦區(qū)域中鋪設(shè)的一級電纜、二級電纜以及監(jiān)控電纜的總成本達(dá)到最優(yōu)，大大節(jié)省施工成本。
【專利說明】一種光伏電站優(yōu)化施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電站優(yōu)化施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全球環(huán)境與氣候變得越來越惡劣。如何進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與社會的可持續(xù)性發(fā)展成為全人類面臨的重要課題，而能源問題是最為重要的問題之一。太陽能以取之不盡、用之不竭、隨處可得、就近供電、運(yùn)行成本低、不易損壞、維護(hù)簡單、物污染、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為新能源領(lǐng)域中技術(shù)相對成熟、開發(fā)利用水平較高、具有商業(yè)化發(fā)展條件的新型能源之一。目前我國正在大力鼓勵太陽能的使用與轉(zhuǎn)化，各種太陽能電站項(xiàng)目紛紛開始建設(shè)。在光伏電站建設(shè)項(xiàng)目中，目前并沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與建設(shè)，這也導(dǎo)致光伏電站設(shè)計(jì)中，人為因素影響較大，不同的設(shè)計(jì)人員對同一光伏電站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，成本也可能存在較大差異。
[0003]在實(shí)際的光伏電站建設(shè)中，一旦電站的地形區(qū)域劃定，光伏電站的容量就得以確定，光伏電站的設(shè)備用量也基本確定，而唯一無法確定的是各級匯流過程中的電纜使用量?，F(xiàn)有的光伏電站建設(shè)中，多級匯流電纜的連接設(shè)計(jì)并沒有明確的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，對于匯流區(qū)的劃定純粹通過個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，因此存在以下問題:
[0004]I)光伏電站地形隨意:光伏電站區(qū)域往往很隨意，成不規(guī)整多邊形結(jié)構(gòu)。一般而言，光伏電站區(qū)域會根據(jù)容量按照I兆瓦容量進(jìn)行劃分為多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)就是一個(gè)二級匯流區(qū)，都是有多塊光伏組串組成，多個(gè)光伏組串組成一個(gè)一級匯流區(qū)。每個(gè)二級匯流區(qū)中的一級匯流區(qū)的劃分、一級匯流區(qū)的匯流箱的位置一級二級匯流的逆變器的位置直接影響著電纜長度。
[0005]2)光伏電站多級匯流電纜成本不同:光伏電站是多級匯流結(jié)構(gòu)，每一級匯流電纜以及監(jiān)控電纜的成本均不相同。
[0006]上述問題會導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員很難確定如何進(jìn)行匯流區(qū)劃分才能能夠保證建設(shè)成本最優(yōu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種建設(shè)成本最優(yōu)的光伏電站優(yōu)化施工方法，
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種光伏電站優(yōu)化施工方法，包括以下步驟:
[0009](I)、在光伏電站的施工區(qū)域內(nèi)布滿光伏組串，確定所有光伏組串的坐標(biāo)值,并將所有坐標(biāo)值記錄到二維矩陣中；
[0010](2)、設(shè)定逆變器的位置，對區(qū)域內(nèi)的所有光伏組串進(jìn)行分組，將相鄰的多個(gè)光伏組串劃分為一個(gè)光伏分區(qū)，直至所有光伏組串分組完畢，然后設(shè)定每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，計(jì)算在此逆變器-匯流箱位置方案下所需用到的電纜的用量；
[0011](3)、改變逆變器的位置及每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，計(jì)算改變后的逆變器-匯流箱位置方案下所需用到的電纜用量；
[0012](4)、將上述所有方案下計(jì)算的使用電纜的用量進(jìn)行比較，得到一種使用電纜總用量最少的逆變器、匯流箱布置方案；
[0013](5)、根據(jù)計(jì)算的使用電纜用量最少的布置方案施工安放逆變器和匯流箱，鋪設(shè)電纜。
[0014]進(jìn)一步地,所述光伏組串的布置方法為:
[0015](I)、在區(qū)域內(nèi)從上到下、從左到右依次開始布置光伏組串；
[0016](2)、當(dāng)碰到右邊界后結(jié)束本行布置，直到整個(gè)區(qū)域布滿光伏組串。
[0017]進(jìn)一步地，對區(qū)域內(nèi)的所有光伏組串進(jìn)行分組方法如下:
[0018](I)、設(shè)定逆變器的位置，以該逆變器的位置作為二維矩陣的中心位置；
[0019](2)、找到距離中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串，將該光伏組串和距離該光伏組串周邊最近的多個(gè)光伏組串劃分為第一光伏分區(qū)；
[0020](3)、劃分下一光伏分區(qū):
[0021](3.1)找到當(dāng)前距離區(qū)域中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串，并以該光伏組串作為基準(zhǔn)塊；
[0022](3.2)判斷基準(zhǔn)塊是否已劃分到其它光伏分區(qū)內(nèi)，若不是則歸入新的光伏分區(qū)，并進(jìn)入步驟(3.3)，否則放棄基準(zhǔn)塊并返回步驟(3.1)；
[0023](3.3)判斷新的光伏分區(qū)內(nèi)光伏組串的個(gè)數(shù)是否足夠，若是則進(jìn)入步驟(4)，否則返回步驟(3.1)；
[0024](4)、判斷二維矩陣中所有的光伏組串是否都完成分區(qū)，若未完成，則重復(fù)步驟
(3)，否則終止。
[0025]進(jìn)一步地,所述每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串的個(gè)數(shù)為10或16個(gè)。
[0026]更進(jìn)一步地，所述鋪設(shè)電纜包括鋪設(shè)一級匯流電纜、二級匯流電纜和監(jiān)控電纜，所述一級匯流電纜為連接光伏組串和匯流箱之間的電纜，所述二級匯流電纜為連接匯流箱和逆變器之間的電纜，所述監(jiān)控電纜為串接所有光伏分區(qū)內(nèi)的各匯流箱之間的電纜。
[0027]本發(fā)明電站設(shè)計(jì)施工方法通過有規(guī)律地對光伏組串進(jìn)行分組、逐步地改變逆變器和匯流箱位置，分別計(jì)算不同分組、逆變器和匯流箱布置方案下所需用到的電纜的用量，得到一種使用電纜總用量最少的逆變器、匯流箱布置方案。與現(xiàn)有光伏電站通過個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)相比，操作簡單、實(shí)現(xiàn)快捷，能夠保證每兆瓦區(qū)域中鋪設(shè)的一級電纜、二級電纜以及監(jiān)控電纜的總成本達(dá)到最優(yōu)，大大節(jié)省施工成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明需布置光伏組串的區(qū)域示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明光伏組串進(jìn)行分組的一種示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明優(yōu)化的施工方案示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0032]一種光伏電站優(yōu)化施工方法，包括以下步驟:
[0033](I)、確定光伏電站的施工區(qū)域，本實(shí)施例以一個(gè)實(shí)際的I兆瓦光伏電站區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行說明，如圖1所示，在I兆瓦光伏區(qū)域內(nèi)布滿光伏組串，I個(gè)光伏組串由20塊光伏組件組成，確定所有光伏組串的坐標(biāo)值，并將所有坐標(biāo)值記錄到二維矩陣中。
[0034]在I兆瓦區(qū)域布滿光伏組串的具體方法如下:
[0035](1.1)導(dǎo)入施工區(qū)域地形圖；
[0036](1.2)從左往右，從上往下掃描該地形圖，獲取最左上端點(diǎn)S ；
[0037](1.3)獲取S坐標(biāo)，檢測是否同時(shí)達(dá)到下邊界與右邊界，如果到達(dá)則結(jié)束布置光伏組串，否則進(jìn)入步驟(1.4)；
[0038](1.4)開始向右布置光伏組串，每布置一個(gè)光伏組串后檢測一次是否到達(dá)右邊界，如果未到達(dá)則繼續(xù)布置，如果到達(dá)右邊界則結(jié)束本行布置，并進(jìn)入步驟(1.5)；
[0039](1.5)換下一行，獲取新的端點(diǎn)S坐標(biāo)，并進(jìn)入步驟(1.3)。
[0040](2)、在二維矩陣中設(shè)定逆變器的位置，并對所有光伏組串進(jìn)行分組:將相鄰的多個(gè)光伏組串劃分為一個(gè)光伏分區(qū)，直至所有光伏組串分組完畢，大多數(shù)光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串的個(gè)數(shù)為16個(gè)，由于在I兆瓦光伏區(qū)域內(nèi)布置的光伏組串個(gè)數(shù)不是16的整數(shù)倍，故也有數(shù)個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串個(gè)數(shù)少于16個(gè)，本實(shí)施例中有兩個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串?dāng)?shù)量為10個(gè)，劃分的光伏分區(qū)的數(shù)量為14個(gè)；
[0041]如圖2所示，對區(qū)域內(nèi)的所有光伏組串進(jìn)行分組的具體方法如下:
[0042](2.1)、設(shè)定逆變器的位置，根據(jù)逆變器只能放在路邊的限制條件設(shè)定逆變器的位置，因此逆變器只能設(shè)置在如圖2所示的道路邊緣3 —側(cè)，也就是說位于道路邊緣的每一個(gè)位置均可作為逆變器的位置。下面以將逆變器設(shè)置在如圖2中的4位置為例:設(shè)定圖中4位置為逆變器I的位置，并將該位置作為二維矩陣的中心位置；
[0043](2.2)、劃分第一光伏分區(qū)6:找到距離中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串5，“最遠(yuǎn)的光伏組串”依據(jù)二維矩陣中光伏組串坐標(biāo)值確定，將該光伏組串5和距離該光伏組串周邊最近的15個(gè)光伏組串劃分到第一光伏分區(qū)6，劃分到第一光伏分區(qū)內(nèi)的所有光伏組串均已標(biāo)記；
[0044](2.3)、劃分第二光伏分區(qū)7:
[0045](2.3.1)找到當(dāng)前距離中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串5，并以該光伏組串作為基準(zhǔn)塊，其中“當(dāng)前”指劃分第一光伏分區(qū)6后的時(shí)刻；
[0046](2.3.2)判斷基準(zhǔn)塊是否已劃分到第一光伏分區(qū)6內(nèi)，判斷標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)其是否標(biāo)記，此時(shí)很明顯光伏組串5已劃分到第一光伏分區(qū)6內(nèi)，那么將該光伏組串5放棄，重新選擇距離中心位置4最遠(yuǎn)的光伏組串8，再次判斷，直到選擇的距離中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串9不在第一光伏分區(qū)6內(nèi)，則將其歸入第二光伏分區(qū)7，并進(jìn)入下一步驟(2.3.3)，
[0047](2.3.3)判斷第二光伏分區(qū)7內(nèi)光伏組串的個(gè)數(shù)是否足夠，此時(shí)第二光伏分區(qū)7內(nèi)的光伏組串的個(gè)數(shù)只有一個(gè)，明顯不夠，于是返回步驟(2.3.1)繼續(xù)選擇能夠劃分到第二光伏分區(qū)8的光伏組串，直至第二光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串個(gè)數(shù)達(dá)到16個(gè)，進(jìn)入步驟(2.4)；
[0048](2.4)、判斷二維矩陣中所有的光伏組串是否都完成分區(qū)，此時(shí)僅僅只劃分了第一光伏分區(qū)6和第二光伏分區(qū)7，分區(qū)未完成，得繼續(xù)劃分第三光伏分區(qū)10……第十四光伏分區(qū)11，劃分第三光伏分區(qū)10至第十四光伏分區(qū)11的步驟與劃分第二光伏分區(qū)7的步驟2.3相同。
[0049]所有光伏組串都完成分區(qū)即分組完畢后，設(shè)定與逆變器位置對應(yīng)的每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，計(jì)算在此逆變器-匯流箱位置方案下所需用到的電纜的用量，電纜用量的計(jì)算主要通過計(jì)算機(jī)計(jì)算，也可以人工計(jì)算，電纜的用量主要指電纜的重量。
[0050](3)電纜成本優(yōu)化:
[0051](3.1)根據(jù)步驟(2)分組得到的一種施工方案，計(jì)算該方案下所需用到的電纜的用星;
[0052](3.2)保持逆變器位置不變、分組方式不變，改變各個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，形成新的不同的施工方案，分別計(jì)算新的施工方案所需用到的電纜的用量；
[0053](3.3)保持逆變器位置不變，對其重新進(jìn)行分組，分別重新設(shè)置不同分組中的匯流箱的位置，形成新的不同的施工方案，分別計(jì)算新的施工方案所需用到的電纜的用量；
[0054](3.4)改變逆變器的位置，返回步驟(2)，依次進(jìn)行后續(xù)步驟，直至無法改變逆變器的位置為止。
[0055](3.5)將各種不同施工方案下分別計(jì)算的所需用到的電纜用量進(jìn)行對比，得到所示的IMWp光伏發(fā)電區(qū)域內(nèi)使用電纜總用量最少的逆變器、匯流箱布置方案，如圖3所示。
[0056](4)、根據(jù)計(jì)算的使用電纜總用量最少的布置方式施工安放逆變器和匯流箱，鋪設(shè)電纜，鋪設(shè)電纜包括鋪設(shè)一級匯流電纜、二級匯流電纜和監(jiān)控電纜，所述一級匯流電纜為連接光伏組串和匯流箱之間的電纜，所述二級匯流電纜為連接匯流箱和逆變器之間的電纜，所述監(jiān)控電纜為串接所有光伏分區(qū)內(nèi)的各匯流箱之間的電纜。
[0057]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏電站優(yōu)化施工方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、在光伏電站的施工區(qū)域內(nèi)布滿光伏組串，確定所有光伏組串的坐標(biāo)值，并將所有坐標(biāo)值記錄到二維矩陣中； (2)、設(shè)定逆變器的位置，對區(qū)域內(nèi)的所有光伏組串進(jìn)行分組，將相鄰的多個(gè)光伏組串劃分為一個(gè)光伏分區(qū)，直至所有光伏組串分組完畢，然后設(shè)定每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，計(jì)算在此逆變器-匯流箱位置方案下所需用到的電纜的用量； (3)、改變逆變器的位置及每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的匯流箱的位置，計(jì)算改變后的逆變器-匯流箱位置方案下所需用到的電纜的用量； (4)、將上述所有方案下計(jì)算的使用電纜的用量進(jìn)行比較，得到一種使用電纜總用量最少的逆變器、匯流箱布置方案； (5)、根據(jù)計(jì)算的使用電纜總用量最少的布置方案施工安放逆變器和匯流箱，鋪設(shè)電纜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站優(yōu)化施工方法，其特征在于，所述步驟(I)中光伏組串的布置方法為: (1)、在區(qū)域內(nèi)從上到下、從左到右依次開始布置光伏組串； (2)、當(dāng)碰到右側(cè)路邊界后結(jié)束本行布置，直到整個(gè)區(qū)域布滿光伏組串。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站優(yōu)化施工方法，其特征在于，所述步驟(2)中對區(qū)域內(nèi)的所有光伏組串進(jìn)行分組方法如下: (1)、設(shè)定逆變器的位置，以該逆變器的位置作為二維矩陣的中心位置； (2)、找到距離中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串，將該光伏組串和距離該光伏組串周邊最近的多個(gè)光伏組串劃分為第一光伏分區(qū)； (3)、劃分下一光伏分區(qū): (3.1)找到當(dāng)前距離區(qū)域中心位置最遠(yuǎn)的光伏組串，并以該光伏組串作為基準(zhǔn)塊； (3.2)判斷基準(zhǔn)塊是否已劃分到其它光伏分區(qū)內(nèi)，若不是則歸入新的光伏分區(qū)，并進(jìn)入步驟(3.3)，否則放棄基準(zhǔn)塊并返回步驟(3.1)； (3.3)判斷新的光伏分區(qū)內(nèi)光伏組串的個(gè)數(shù)是否足夠，若是則進(jìn)入步驟(4)，否則返回步驟(3.1)； (4)、判斷二維矩陣中所有的光伏組串是否都完成分區(qū)，若未完成，則重復(fù)步驟(3)，否則終止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光伏電站優(yōu)化施工方法,其特征在于:每個(gè)光伏分區(qū)內(nèi)的光伏組串的個(gè)數(shù)為10或16個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站優(yōu)化施工方法，其特征在于:所述步驟(2)中需用到的電纜包括一級匯流電纜、二級匯流電纜和監(jiān)控電纜，所述一級匯流電纜為連接光伏組串和匯流箱之間的電纜，所述二級匯流電纜為連接匯流箱和逆變器之間的電纜，所述監(jiān)控電纜為串接所有光伏分區(qū)內(nèi)的各匯流箱之間的電纜。
【文檔編號】G06F19/00GK104268368SQ201410419972
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】揭子路, 盧勝 申請人:湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院