用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站（PV）的設(shè)施布局的方法和裝置，所述光伏戶外發(fā)電站（PV）具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器（ST），所述方法具有下列方法步驟：提供（SI）：配置數(shù)據(jù)，其規(guī)定光伏戶外發(fā)電站（PV）及其發(fā)電站部件；針對(duì)光伏戶外發(fā)電站（PV）預(yù)先給定的配置規(guī)則；以及配置參數(shù)，其具體化所述配置規(guī)則；以及根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和具體化的配置規(guī)則針對(duì)光伏戶外發(fā)電站（PV）的設(shè)施布局特性來初始化并接著優(yōu)化（S2）所需發(fā)電站部件的選擇和選址，以用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站（PV）的設(shè)施布局。
【專利說明】用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法和裝置，該光伏戶外發(fā)電站具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏戶外發(fā)電站的與場(chǎng)所有關(guān)的項(xiàng)目化和設(shè)立在常規(guī)開放方法中是瓶頸。光伏設(shè)施的布局在常規(guī)開發(fā)方法中是借助于基于表格核算的、由專家人工地執(zhí)行的規(guī)劃來針對(duì)每個(gè)設(shè)施個(gè)別化地設(shè)計(jì)的，或者完全由規(guī)劃者創(chuàng)建。
[0003]這些常規(guī)方法是非常時(shí)間密集的并且由于巨大的數(shù)據(jù)量也是易錯(cuò)的。由于總是隨著設(shè)施而變化的前提條件、比如要規(guī)劃的地帶的輪廓、地區(qū)規(guī)定等等，不能在規(guī)劃其它設(shè)施時(shí)重用或匹配已經(jīng)設(shè)計(jì)的光伏戶外發(fā)電站，使得對(duì)每個(gè)設(shè)施必須執(zhí)行全面的獨(dú)立的規(guī)劃。
[0004]在建立要約所需的對(duì)設(shè)施的粗略規(guī)劃中，由于常常不足的招標(biāo)時(shí)間一般未考慮到然后在詳細(xì)規(guī)劃中才處理的重要方面。這對(duì)于在要約中進(jìn)行的陳述而言當(dāng)然意味著大的不安全因素。
[0005]迄今為止,規(guī)劃者僅僅在選擇一定配置參數(shù)時(shí)才獲得軟件技術(shù)支持。例如,公知有如下的軟件工具:借助于所述軟件工具，可以確定光伏戶外發(fā)電站與太陽入射數(shù)據(jù)以及光伏戶外發(fā)電站的與要規(guī)劃的地帶的位置的依賴性。
[0006]DE 33 01 046 Cl描述了一種跟蹤設(shè)備，其能夠相應(yīng)地對(duì)準(zhǔn)弧形軌道的設(shè)備。那里所描述的跟蹤設(shè)備例如適用于諸如光伏發(fā)電機(jī)、太陽能灶和定日鏡的太陽能設(shè)備。在此，要跟蹤的設(shè)備在正常情況下被布置為可圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其中圍繞水平軸的所需傾斜是通過至少一個(gè)引導(dǎo)元件強(qiáng)制性地利用圍繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。那里所描述的跟蹤設(shè)備的引導(dǎo)元件將被跟蹤部分與固定支承點(diǎn)相連接。
[0007]DE 203 14 665 Ul描述了一種用于平面地覆蓋地帶突起(比如雜物或垃圾堆、隔音壘或高水位壩或者具有至少部分傾斜和/或彎曲的表面的其它空地)的裝置，其中設(shè)置有用于容納覆蓋元件的支承結(jié)構(gòu)，該支承結(jié)構(gòu)裝配有至少一個(gè)覆蓋元件，所述覆蓋元件被布置為與地帶突起的表面相距一定間隔，并且地帶突起的表面至少部分被覆蓋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供如下的方法和裝置:所述方法和裝置使得在規(guī)定配置規(guī)則和配置參數(shù)以后能夠基于特定配置和地帶數(shù)據(jù)來項(xiàng)目化和設(shè)立具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1中所述說明的特征的方法以及通過具有根據(jù)權(quán)利要求13的特征的裝置來解決。
[0010]因此,本發(fā)明提供一種用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法,所述光伏戶外發(fā)電站具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器，該方法具有下列方法步驟:
作為第一方法步驟進(jìn)行:提供規(guī)定光伏戶外發(fā)電站及其發(fā)電站部件的配置數(shù)據(jù)、以及為光伏戶外發(fā)電站預(yù)先給定的配置規(guī)則、以及將配置規(guī)則具體化的配置參數(shù)。
[0011]在第二方法步驟進(jìn)行:根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和具體化的用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的配置規(guī)則來初始化、并接著優(yōu)化對(duì)光伏戶外發(fā)電站的所需發(fā)電站部件的選擇和選址。
[0012]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的裝置，該光伏戶外發(fā)電站具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器，其中該裝置具有優(yōu)化模塊。
[0013]該裝置被配置為提供指定光伏戶外發(fā)電站和發(fā)電站部件的配置數(shù)據(jù)、為光伏戶外發(fā)電站預(yù)先給定的配置規(guī)則、以及將配置規(guī)則具體化的配置參數(shù)。
[0014]另外，該裝置被配置為根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和具體化的配置規(guī)則針對(duì)光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局特性來初始化所需發(fā)電站部件的選擇和選址并接著對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以便創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局。
[0015]本發(fā)明所基于的思想在于，提供一種規(guī)劃軟件，該規(guī)劃軟件使得能夠尤其是在優(yōu)化發(fā)電站部件的布線的情況下并且在優(yōu)化具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的布局的情況下進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)施布局計(jì)算。
[0016]在此，優(yōu)化針對(duì)設(shè)施的布局規(guī)劃為決定性的因素，也就是說，尤其是在利用對(duì)光伏戶外發(fā)電站可用的區(qū)的情況下放置發(fā)電站部件。
[0017]在此，該技術(shù)挑戰(zhàn)首先在于要解決的任務(wù)的子問題的正確建模、其次在于利用這樣的解決方案自動(dòng)化地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算的速度。
[0018]在此，短的計(jì)算時(shí)長是重要因素。根據(jù)本發(fā)明的方法還針對(duì)大的設(shè)施在幾分鐘內(nèi)計(jì)算出經(jīng)優(yōu)化的布局，并且使得能夠與迄今為止所執(zhí)行的人工規(guī)劃相比顯著地減小規(guī)劃時(shí)間。
[0019]通過圖形用戶界面，以用戶友好的方式提供光伏地帶發(fā)電站的設(shè)施規(guī)劃所需的所有功能，尤其是數(shù)據(jù)輸入、優(yōu)化核心、解決方案的可視化以及結(jié)果的導(dǎo)出，以用于在計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)或成本計(jì)算工具中進(jìn)一步處理。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法的完全優(yōu)化問題具有高復(fù)雜度，并且因此通過分層方案、即將任務(wù)設(shè)置分解成子單元來解決。甚至通過分解所產(chǎn)生的單問題是部分地難以解決的，并且需要提供專門化和復(fù)雜的計(jì)算方法。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方法的任務(wù)設(shè)置包括優(yōu)化器，該優(yōu)化器被構(gòu)造成多個(gè)用于解決總問題的技術(shù)算法。
[0022]配置規(guī)則首先是必須遵循的物理邊界條件，其次是如下規(guī)則:所述規(guī)則是在設(shè)施布局的標(biāo)準(zhǔn)化方面或者為了減輕光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施構(gòu)造和專家的服務(wù)而確定的。
[0023]通過確定配置參數(shù)的具體值來具體化配置規(guī)則。配置數(shù)據(jù)規(guī)定要規(guī)劃的光伏戶外發(fā)電站和光伏戶外發(fā)電站的發(fā)電站部件。
[0024]作為光伏戶外發(fā)電站的配置，可以指定設(shè)施布局、即具有光伏模塊的太陽跟蹤器的放置、太陽跟蹤器之間的服務(wù)和電纜路徑的選址、逆變器的放置、以及太陽跟蹤器到所謂的逆變器組的分配。
[0025]為了計(jì)算光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局，必須針對(duì)光伏戶外發(fā)電站的不同設(shè)施布局特性來解決光伏戶外發(fā)電站的配置的被分層地劃分成子步驟的設(shè)施布局和布線問題。
[0026]根據(jù)優(yōu)化任務(wù)，在考慮到配置規(guī)則的情況下，在短時(shí)間內(nèi)、即在在幾分鐘內(nèi)自動(dòng)化地計(jì)算合適的經(jīng)優(yōu)化的設(shè)施布局。
[0027]在此，目標(biāo)設(shè)置例如可以是可用區(qū)的盡可能好的利用、或者為光伏戶外發(fā)電站的簡單、有效和低成本的鋪設(shè)電纜提供盡可能好的前提條件。
[0028]優(yōu)化任務(wù)在于，在考慮到配置規(guī)則的情況下在短時(shí)間內(nèi)、即在幾分鐘內(nèi)計(jì)算出光伏戶外發(fā)電站的在額定功率、效率和成本方面經(jīng)優(yōu)化的的設(shè)施布局。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式中規(guī)定，為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局執(zhí)行光伏戶外發(fā)電站的路徑配置的優(yōu)化以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。在此允許電纜和服務(wù)路徑的有利規(guī)劃。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式中規(guī)定，為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局執(zhí)行光伏戶外發(fā)電站的發(fā)電站部件的數(shù)目的計(jì)算以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
[0031]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式中規(guī)定，為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局執(zhí)行光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的選址的計(jì)算以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。由此，利用光伏戶外發(fā)電站的要解決的設(shè)施布局和布線問題的經(jīng)改善的解決方案得出光伏戶外發(fā)電站的有利配置?；谒?jì)算出的選址，可以將太陽跟蹤器分配給在其伸展方面結(jié)果盡可能緊湊的逆變器組。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方式中規(guī)定，為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局執(zhí)行太陽跟蹤器到光伏戶外發(fā)電站的發(fā)電站部件的逆變器組的分配的計(jì)算以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。因此，在逆變器組之內(nèi)可以有利地設(shè)置發(fā)電站部件的盡可能簡單、有效和低成本的鋪設(shè)電纜。
[0033]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方式中規(guī)定，在局部改善方法的過程中交替重復(fù)地執(zhí)行光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的選址和太陽跟蹤器到逆變器組的分配。由此可以有利地對(duì)所計(jì)算的布局在其質(zhì)量方面逐漸進(jìn)行改善。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可替代的實(shí)施方式中規(guī)定，執(zhí)行光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的數(shù)目的最大化以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。這使得能夠提高光伏戶外發(fā)電站的總功率。
[0035]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可替代的實(shí)施方式中規(guī)定，倉Il建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局包括:檢查所設(shè)置的發(fā)電站部件彼此的兼容性。由此可以提高光伏戶外發(fā)電站的運(yùn)行安全性。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可替代的實(shí)施方式中規(guī)定，作為配置數(shù)據(jù)提供關(guān)于為光伏戶外發(fā)電站設(shè)置的地帶的位置和輪廓的數(shù)據(jù)。這有利地使得能夠優(yōu)化光伏戶外發(fā)電站對(duì)局部實(shí)情的匹配。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可替代的實(shí)施方式中規(guī)定，為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局，使用具有多個(gè)算法的優(yōu)化模塊，該優(yōu)化模塊使用為了項(xiàng)目化和設(shè)立光伏戶外發(fā)電站所使用的多個(gè)計(jì)算方法來優(yōu)化不同的設(shè)施布局特性。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可替代的實(shí)施方式中規(guī)定，為了執(zhí)行該方法使用用戶界面模塊，該用戶界面模塊被配置成圖形用戶界面和/或具有用于數(shù)據(jù)輸入和/或用于數(shù)據(jù)管理和/或用于數(shù)據(jù)輸出的功能和/或被配置為調(diào)用優(yōu)化模塊和/或顯示結(jié)果。這實(shí)現(xiàn)了用戶與規(guī)劃軟件之間的安全和簡單的數(shù)據(jù)通信。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方式中規(guī)定，優(yōu)化模塊的算法至少之一被配置為利用目標(biāo)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的數(shù)目的最大化。
[0040]所描述的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案只要合理就可以任意地彼此組合。
[0041]本發(fā)明的另外的可能的擴(kuò)展方案、改進(jìn)方案和實(shí)施方式還包括之前或下面參照實(shí)施例所描述的本發(fā)明特征的未明確提到組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]附圖將有利于進(jìn)一步理解本發(fā)明的實(shí)施方式。這些附圖闡明了實(shí)施方式并且結(jié)合說明書用于解釋本發(fā)明的原理和概念。
[0043]其它實(shí)施方式和所述優(yōu)點(diǎn)中的許多參照附圖得出。附圖的所示元素不一定是彼此比例正確地示出的。
[0044]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的流程圖的圖示；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)可能實(shí)施方式的要為光伏戶外發(fā)電站規(guī)劃的地帶的地圖的圖示；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)可能實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的圖示；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)可能實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的圖示；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的逆變器組的圖示；
圖6 — 7分別示出了可能的設(shè)施布局的圖示，該設(shè)施布局根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)可能實(shí)施方式鑒于太陽跟蹤器在逆變器組中的布置從不同的預(yù)先給定中得到；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的配置的方法的一個(gè)可能實(shí)施方式的流程圖的圖示，所述太陽跟蹤器布置在標(biāo)準(zhǔn)塊中；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的配置的方法的一個(gè)可能實(shí)施方式的流程圖的圖示，所述太陽跟蹤器可以任意地組合在逆變器組中；
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)可能實(shí)施方式的關(guān)于太陽跟蹤器或標(biāo)準(zhǔn)塊的放置的細(xì)節(jié)截面的圖示；
圖11 一 14分別示出了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)可能實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的配置的可能設(shè)施布局的細(xì)節(jié)截面；以及
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)可能實(shí)施方式的用于數(shù)據(jù)輸入的用戶界面模塊的圖示。
[0045]在附圖的圖中，只要未另行說明，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相同的部件或方法步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1不出了根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的流程圖的圖示。
[0047]在該方法的第一步驟，提供光伏戶外發(fā)電站PV以及規(guī)定其發(fā)電站部件的配置數(shù)據(jù)、為光伏戶外發(fā)電站PV預(yù)先給定的配置規(guī)則、以及將配置規(guī)則具體化的配置參數(shù)。
[0048]發(fā)電站部件例如是太陽跟蹤器、逆變器、光伏模塊、太陽能電池串、太陽能電池臺(tái)、用于連接的電纜、耦合箱、連接箱、或逆變器容器或其它電模塊部件。
[0049]在第二方法步驟中，通過根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和經(jīng)具體化的配置規(guī)則進(jìn)行初始化以及接著優(yōu)化S2以用于針對(duì)設(shè)備布局特性指定光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局，確定光伏戶外發(fā)電站PV的所需部件的數(shù)目及其定位。
[0050]所提供的數(shù)據(jù)例如還包括連接技術(shù)的邊界條件或者光伏戶外發(fā)電站PV的其它標(biāo)準(zhǔn)條件或安全方針。作為電路技術(shù)邊界條件，例如規(guī)定關(guān)于諸如最大電流強(qiáng)度或電壓之類的發(fā)電站部件的電參量的定位邊界條件或邊界條件。
[0051]例如，可以通過確定配置參數(shù)的具體值來將配置規(guī)則具體化。配置數(shù)據(jù)例如規(guī)定要規(guī)劃的設(shè)施或者光伏戶外發(fā)電站PV的設(shè)施布局。
[0052]例如，每逆變器組IG八個(gè)太陽跟蹤器ST的配置參數(shù)具體化了關(guān)于太陽跟蹤器ST到逆變器組IG的互連的配置規(guī)則。
[0053]圖2示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的要為光伏戶外發(fā)電站規(guī)劃的地帶的地圖的圖示。
[0054]在由其輪廓以及必要時(shí)一個(gè)或多個(gè)所存在的禁用區(qū)SF定義的地帶G中，光伏戶外發(fā)電站PV被規(guī)劃和設(shè)立在設(shè)施區(qū)AF上，其中光伏戶外發(fā)電站PV的配置根據(jù)額定功率和/或根據(jù)成本和/或根據(jù)效率被優(yōu)化。
[0055]要規(guī)劃的地帶G以所繪制的定向被示出。東西定向、W-O是由X坐標(biāo)給定的，南北定向N-S是由y坐標(biāo)給定的。
[0056]圖3示出了按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的圖示。
[0057]光伏戶外發(fā)電站PV的多個(gè)同樣的光伏模塊被串聯(lián)成所謂的串，所述串由并聯(lián)到光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器的輸入端上。多少數(shù)目個(gè)光伏模塊在一個(gè)串中是可能的取決于逆變器的規(guī)范數(shù)據(jù)。
[0058]逆變器的規(guī)范數(shù)據(jù)作為關(guān)于光伏戶外發(fā)電站PV的發(fā)電站部件的數(shù)據(jù)被提供。
[0059]在太陽跟蹤器ST上，被連接成串的光伏模塊被布置在跟蹤器支架上。太陽跟蹤器ST是跟蹤太陽位置的載體系統(tǒng)，其中例如載體系統(tǒng)、所安裝的光伏模塊、控制裝置等部件集成地彼此協(xié)調(diào)。
[0060]太陽跟蹤器ST的跟蹤器支架包括多個(gè)在南北方向上平行延伸的區(qū)段SG。在此，太陽跟蹤器ST的所有區(qū)段都通過由電機(jī)M來驅(qū)動(dòng)的、中心地在東西方向上延伸的連桿彼此耦合，該連桿使得能夠?qū)⒛K取向與太陽位置從東到西的白天走向匹配。
[0061]也就是說，在太陽上升時(shí)，太陽跟蹤器ST上的所有光伏模塊都向東取向。在白天走向中，光伏模塊的傾斜度于是盡可能好地與當(dāng)前太陽位置相匹配，直到光伏模塊在太陽下降時(shí)向西取向。對(duì)太陽位置的跟蹤在太陽跟蹤器ST的情況下例如是通過太陽跟蹤器ST的區(qū)段SG的單軸轉(zhuǎn)動(dòng)來進(jìn)行的。
[0062]圖4示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的太陽跟蹤器的圖示。
[0063]太陽跟蹤器ST包括上面安裝有光伏模塊的翅片或翅部T、以及用來將太陽跟蹤器ST錨定在地面中的基部F。
[0064]電機(jī)Μ例如在基部F與翅部Τ之間安裝在高度HST上，并且可以通過連桿SC使翅部Τ轉(zhuǎn)動(dòng)、例如在+/- 45°的角范圍中轉(zhuǎn)動(dòng)。連桿SC在東西方向上在區(qū)段SG的中部延伸，并且因此將每個(gè)區(qū)段SG劃分成北翅部和南翅部。
[0065]屬于由用戶指定太陽跟蹤器ST的跟蹤器設(shè)計(jì)的例如有:選擇太陽跟蹤器ST的多個(gè)設(shè)計(jì)和配置參數(shù)、例如選擇所使用的模塊類型；確定每翅部Τ的光伏模塊的數(shù)目(包括其在支架上的安裝)、區(qū)段SG的北翅部與南翅部Τ之間的間隔、區(qū)段SG在東西方向上的間隔、太陽跟蹤器ST中的區(qū)段SG的數(shù)目、以及太陽跟蹤器ST內(nèi)的儀器的鋪設(shè)電纜、譬如串的布線或者逆變器的連接箱的布線。
[0066]尤其是從太陽跟蹤器ST的跟蹤器設(shè)計(jì)中得出太陽跟蹤器的矩形輪廓的伸展。在配置太陽跟蹤器ST的跟蹤器設(shè)計(jì)時(shí)，用戶必須注意所使用的儀器的電兼容性以及例如基于容許的風(fēng)載荷而注意在太陽跟蹤器ST在東西和南北方向上的伸展方面的限制。
[0067]圖5示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的逆變器組的圖示。
[0068]圖5闡明了具有八個(gè)太陽跟蹤器ST的逆變器組，其基于其矩形布置而被表示成標(biāo)準(zhǔn)塊Β。在圖5的中部示出了逆變器容器WC1。此外，圖5示出了逆變器組IG內(nèi)的電纜引導(dǎo)。所示出的是，電纜如何從太陽跟蹤器ST被引導(dǎo)到逆變器容器WC1。在光伏戶外發(fā)電站PV的中部，電纜和服務(wù)路徑WI在南北方向上延伸。
[0069]光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器例如具有多個(gè)直流電流輸入端，多個(gè)并聯(lián)的串連接到所述直流電流輸入端上。要連接到逆變器輸入端上的串的數(shù)目是從光伏模塊的模塊數(shù)據(jù)、從逆變器的數(shù)據(jù)和配置參數(shù)中得出的，并且在預(yù)先給定的走廊地帶內(nèi)是靈活的。這在確定太陽能太陽跟蹤器ST的跟蹤器設(shè)計(jì)時(shí)是要考慮到。
[0070]給每個(gè)逆變器分配有由用戶定義的數(shù)目個(gè)太陽跟蹤器ST，所述太陽跟蹤器ST形成所謂的逆變器組IG。逆變器組IG中的太陽跟蹤器St的數(shù)目是分別通過如下方式確定的:傳遞給逆變器組IG的逆變器的所得到的電流強(qiáng)度與其電規(guī)范是兼容的并且最優(yōu)地利用逆變器能力。
[0071]為此目的有利的還可能是，將不同配置的太陽跟蹤器ST合并在一個(gè)逆變器組IG中。因此，每太陽跟蹤器ST的區(qū)段SG的數(shù)目在每個(gè)逆變器組IG內(nèi)可能改變，以便最優(yōu)地利用逆變器的能力。
[0072]為了實(shí)現(xiàn)低成本和有效的電纜鋪設(shè)，逆變器容器應(yīng)當(dāng)始終定位在逆變器組IG的重心附近。因此，也允許從太陽跟蹤器ST中消除一定數(shù)目的區(qū)段SG，使得在由此得到的空間上可以設(shè)置逆變器組IG的逆變器容器WC1。
[0073]為了簡化電纜鋪設(shè)和節(jié)省材料，將多個(gè)串的電纜在所謂的電機(jī)連接箱中集束。類似地，多個(gè)電機(jī)連接箱的電纜可以在所謂的耦合箱中聯(lián)合。每個(gè)耦合箱于是都可以引導(dǎo)到逆變器的直流電流輸入端上。在放置太陽跟蹤器ST和逆變器時(shí)的目標(biāo)是，為盡可能簡單、有效和低成本的直流電流電纜鋪設(shè)提供前提條件。
[0074]圖6和7示出了兩個(gè)不同的設(shè)施布局，所述設(shè)施布局是按照根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方式從關(guān)于逆變器組中的太陽跟蹤器的布置的不同預(yù)先給定值中得到的。因此，在創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站PV的圖6中所示的配置時(shí)，根據(jù)配置規(guī)則僅僅將有規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)塊用作逆變器組IG (應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”)。
[0075]而圖7示出了:當(dāng)在編組時(shí)無須注意限制時(shí)，逆變器組的太陽跟蹤器還允許如何布置(應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”)。
[0076]圖6中的標(biāo)準(zhǔn)塊實(shí)現(xiàn)了盡可能簡單和有效的設(shè)施布局和服務(wù)。但是可用的區(qū)、尤其是在其邊緣處未被特別有效地利用，使得在圖6中所示的設(shè)施中與可能的設(shè)施區(qū)相比，少量的功率被安裝。
[0077]在圖7中，示出了未對(duì)光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器組IG的太陽跟蹤器布置進(jìn)行限制的應(yīng)用實(shí)例。容易辨認(rèn)出，與來自圖6的設(shè)施相比，更多逆變器組可以被選址并且設(shè)置因此具有更多功率。但是，所得到的不規(guī)律的設(shè)施據(jù)構(gòu)導(dǎo)致明顯更復(fù)雜的設(shè)施構(gòu)造以及平均導(dǎo)致更長的電纜。
[0078]圖8和9分別示出了根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的流程圖的圖示，所述太陽跟蹤器必須布置在標(biāo)準(zhǔn)塊中(圖8應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”)或允許任意合并成逆變器組(圖9應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”)。
[0079]用于創(chuàng)建具有太陽跟蹤器ST的光伏戶外發(fā)電站PV的配置的方法的優(yōu)化將設(shè)施規(guī)劃和創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站PV的配置的問題劃分成下列子問題或子單元:
1.定位光伏戶外發(fā)電站PV的連貫的東西路徑，或者為光伏戶外發(fā)電站PV的太陽跟蹤器ST定義條帶，并且初始化太陽跟蹤器重心(在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中以及在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中)；
2.初始化光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器組IG(僅在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器”中)；
3.優(yōu)化太陽跟蹤器中心的東西取向(在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中以及在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中)；以及
4.改善光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器組劃分(僅在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中)。
[0080]針對(duì)應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”，因此得出圖8中所示的流程圖。
[0081]作為第一方法步驟，在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中，定位Sll貫穿的東西路徑并接著初始化太陽跟蹤器ST的中心。
[0082]作為第二方法步驟，在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中，優(yōu)化S12標(biāo)準(zhǔn)塊或太陽跟蹤器ST的中心的東西取向。
[0083]作為第三方法步驟，在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中，結(jié)束S13創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的配置的方法。
[0084]針對(duì)應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”，因此得出圖9中所示的流程圖。
[0085]作為第一方法步驟，在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中，定位S21連貫的東西路徑并接著初始化太陽跟蹤器ST的中心。
[0086]作為第二方法步驟，初始化S22逆變器組IG。
[0087]作為第三方法步驟，在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中，優(yōu)化S23太陽跟蹤器ST的中心的東西取向。
[0088]作為第四方法步驟，優(yōu)化S24逆變器組IG的初始化。
[0089]作為第五方法步驟，檢查S25:在第四方法步驟執(zhí)行的優(yōu)化是否仍然還導(dǎo)致改善。
[0090]如果存在改善，則該方法從第三方法步驟S23起重復(fù)。否則，用于創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的配置的方法以第六方法步驟繼續(xù)。
[0091]作為第六方法步驟，結(jié)束S26創(chuàng)建具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的配置的方法。
[0092]為了定位連續(xù)的東西路徑或?yàn)榱硕x太陽能條帶、以及為了初始化太陽跟蹤器ST的中心(子步驟S11或S21)，首先在南部方向上將地帶G離散化，例如利用以具有點(diǎn)陣的足夠精細(xì)地選擇的固定間隔的地帶點(diǎn)陣進(jìn)行離散化。
[0093]針對(duì)從該離散化中得到的y坐標(biāo)中的每個(gè)，接著檢查:針對(duì)應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”或針對(duì)應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”，有多少個(gè)太陽跟蹤器ST可以放置在地帶G內(nèi)的相關(guān)y坐標(biāo)上并且在屬于y坐標(biāo)的條帶中剩下哪些剩余容量。
[0094]圖10示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的用于放置太陽跟蹤器或標(biāo)準(zhǔn)塊的詳細(xì)截取部分的圖示。
[0095]在此，太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的矩形輪廓的下部y坐標(biāo)總是分別充當(dāng)1坐標(biāo)，這如圖10所示。
[0096]地帶G由東地區(qū)極限0GZ和西地區(qū)極限WGZ來限定。
[0097]如果為所有從離散化中得到的y坐標(biāo)都確定了條帶能力，則接著必須選擇如下的y坐標(biāo):所述1坐標(biāo)在設(shè)施中實(shí)際上充當(dāng)太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的下部y坐標(biāo)。
[0098]在該選擇情況下，優(yōu)先的目標(biāo)設(shè)置是，能夠在可用區(qū)中對(duì)盡可能多的太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B進(jìn)行選址。作為次要目標(biāo)，所尋求的是所選條帶中的盡可能高的剩余容量RK，
以便在以后優(yōu)化太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B時(shí)具有盡可能多的間隙。
[0099]該子問題借助于動(dòng)態(tài)編程來解決。
[0100]在前向計(jì)算中，在地帶G的南邊緣處，因此以下面所述的方法交替前進(jìn)(voranhangeln),直到地帶G的北方。針對(duì)每行檢查:哪個(gè)位于其南方的行是最有利的南鄰居行，以使得太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B直到當(dāng)前y坐標(biāo)的累計(jì)數(shù)目是最大的，并且作為次要目標(biāo)結(jié)果是累計(jì)剩余容量RK是盡可能大的。
[0101]在此尤其是還應(yīng)當(dāng)注意，兩個(gè)在南北方向上相鄰的條帶之間總是必須選擇至少一個(gè)路徑寬度WB1、WB2空間，該空間于是對(duì)應(yīng)于穿過地帶的連貫東西路徑。前向計(jì)算的結(jié)果因此是如下表格:該表格為每個(gè)1坐標(biāo)不僅說明有利、容許的南鄰居行，而且說明從南地帶邊緣到地帶G中的所涉及的y坐標(biāo)為止可放置的太陽跟蹤器St或標(biāo)準(zhǔn)塊的最大累計(jì)數(shù)目、以及所涉及的調(diào)達(dá)的累計(jì)剩余容量RK。
[0102]在后向計(jì)算中，僅僅從具有最大數(shù)目的太陽跟蹤器ST或太陽能塊B的y坐標(biāo)以及最大累計(jì)剩余容量RK —其處于地帶的北邊緣附近一出發(fā)回溯:哪些是分別有利的南鄰居行。通過這種方式，為穿過地帶G的所有東西條帶得到y(tǒng)坐標(biāo)，并且同時(shí)得到連貫的東西路徑的坐標(biāo)。
[0103]在所有所選的條帶中，現(xiàn)在僅僅無相交地對(duì)相關(guān)數(shù)目個(gè)太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B進(jìn)行選址，尤其是在此初始化相關(guān)X坐標(biāo)。這例如可以通過所有太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的盡可能向西的取向來進(jìn)行，這如圖10所示。僅僅又要注意的是，每兩個(gè)相鄰太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B之間的要遵循的路徑寬度WB1、WB2。
[0104]示意性地，關(guān)于在此所述的子問題的方法可以概括如下:
為了建模首先提供輸入。該輸入例如包括地帶數(shù)據(jù)、太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊的大小確定和路徑寬度。
[0105]另外，在建模時(shí)確定下列約束:無相交地放置太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B ;遵循條帶與太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊之間的路徑寬度。
[0106]作為在建模時(shí)用于優(yōu)化光伏戶外發(fā)電站PV的設(shè)施布局特性的目標(biāo)函數(shù)使用:所放置的太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的數(shù)目的最大化、在所有所選條帶的范圍內(nèi)累計(jì)的剩余容量的最大化。
[0107]這導(dǎo)致所創(chuàng)建的設(shè)施布局形式的數(shù)據(jù)輸入。該數(shù)據(jù)輸入例如包括太陽能條帶的y坐標(biāo)、連貫的東西路徑的I坐標(biāo)、太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的出示坐標(biāo)。
[0108]圖11是針對(duì)應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”的可能的結(jié)果。圖11示出了用于針對(duì)具有兩個(gè)處于中心的禁用區(qū)SF的地帶優(yōu)化光伏戶外發(fā)電站PV的設(shè)施布局特性的該經(jīng)解決的子問題的結(jié)果。
[0109]圖12示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的配置的可能的設(shè)施布局的細(xì)節(jié)截取部分。
[0110]為了計(jì)算圖12中所示的配置所使用的方法包括:初始化逆變器組IG(子步驟S22)以及基于太陽跟蹤器ST的在以前的子問題中確定的在該子步驟未改變的坐標(biāo)。該子步驟的目標(biāo)是，將太陽跟蹤器劃分成盡可能緊湊的逆變器組。
[0111]由于所放置的太陽跟蹤器ST的數(shù)目N—般而言不是每逆變器組G的太陽跟蹤器ST的數(shù)目M的多倍，因此必須首先消除可能的余數(shù)，例如通過帶余數(shù)的除法。在此，在除去時(shí)的目標(biāo)設(shè)置例如可以是，除去具有最少直接鄰居的太陽跟蹤器ST，或者將被未被消除的太陽跟蹤器ST占據(jù)的區(qū)構(gòu)造為盡可能緊湊的，也就是說，想要實(shí)現(xiàn)實(shí)際上被使用的區(qū)在東西或南北方向上的盡可能銷的伸展。
[0112]兩個(gè)所提出的目標(biāo)設(shè)置都可以在簡單的貪婪啟發(fā)法(Greedy-Heristiken)或者混合整數(shù)程序的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在決定哪些太陽跟蹤器ST在初始化逆變器組IG以后不應(yīng)被考慮以后，首先例如借助于貪婪啟發(fā)法來確定逆變器組IG。
[0113]在此，例如可以進(jìn)行得使得分別在還未分配給逆變器組IG的太陽跟蹤器ST中確定具有最少鄰居的太陽跟蹤器，并且為其從還剩余的并還未被分配的太陽跟蹤器ST中形成局部盡可能好、即例如盡可能緊湊的逆變器組IG。該方法然后一直繼續(xù)，直到所有未被消除的太陽跟蹤器ST都被分配給逆變器組IG。
[0114]緊接在所述貪婪啟發(fā)法之后，可以利用局部改善方法來嘗試改善逆變器組IG的初始化。這例如可以利用包括兩個(gè)步驟的簡單位置分配方法來進(jìn)行，這兩個(gè)步驟一直交替地執(zhí)行，直到不再能實(shí)現(xiàn)改善。
[0115]在第一步驟中，分別為所有當(dāng)前逆變器組IG確定該逆變器組IG的所有太陽跟蹤器ST的重心。
[0116]在第二步驟中，固定逆變器組IG的所計(jì)算出的重心，并且然后執(zhí)行太陽跟蹤器ST到逆變器組IG的重新分配。這可以借助于混合整數(shù)方法來進(jìn)行，該方法的目標(biāo)設(shè)置是，最小化太陽跟蹤器ST與相關(guān)逆變器組IG的固定重心的所有距離之和。在此，作為邊界條件僅須考慮遵循逆變器IG的大小。
[0117]在初始化逆變器組IG時(shí)可能的其它處理方式在于，可替代地將上述貪婪啟發(fā)法直接應(yīng)用于所有可用的太陽跟蹤器ST。在此，在這種情況下，放棄對(duì)余數(shù)太陽跟蹤器ST的前置消除。然后當(dāng)對(duì)于形成太陽跟蹤器的另一組不再存在足夠的還未分配的太陽跟蹤器ST時(shí)，該貪婪啟發(fā)法自然地結(jié)束。
[0118]在用于初始化逆變器組的方法中的重要子步驟因此在于所述貪婪啟發(fā)法。也可以按照需要放棄對(duì)余數(shù)太陽跟蹤器ST的前置消除、以及后置局部改善方法。針對(duì)用于優(yōu)化光伏戶外發(fā)電站Pv的設(shè)施布局特性的子問題的該方法示意性地可以概括如下:
在建模時(shí)，為了初始化逆變器組使用太陽跟蹤器ST的坐標(biāo)并分別使用每逆變器組IG的太陽跟蹤器ST的數(shù)目。
[0119]充當(dāng)約束的是，每個(gè)逆變器組IG恰好具有由用戶預(yù)先給定的數(shù)目個(gè)太陽跟蹤器ST。作為目標(biāo)函數(shù)，使用逆變器組IG內(nèi)的太陽跟蹤器ST與逆變器組IG的相關(guān)重心的距離的最小化、以及所確定的逆變器組IG的緊湊型的改善、即逆變器組IG在X和y方向上的盡可能小的伸展。
[0120]作為該方法的輸出由此實(shí)現(xiàn)逆變器組IG的初始化。
[0121]作為解決方案，使用貪婪啟發(fā)法、混合整數(shù)程序和局部解決方法或其組合。
[0122]圖13示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的配置的可能的設(shè)施布局的細(xì)節(jié)截取部分。
[0123]為了計(jì)算圖13中所示配置所使用的方法作為基本目標(biāo)設(shè)置具有太陽跟蹤器重心的經(jīng)優(yōu)化的東西定向(子步驟S12至S23)。
[0124]這為簡單和有效且低成本的電纜鋪設(shè)提供了良好的前提條件。為此，在直流電流側(cè)的電纜鋪設(shè)時(shí)有利的是，在逆變器組IG內(nèi)具有盡可能連貫的南北路徑。在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中，由于逆變器組IG的所有太陽跟蹤器ST的有規(guī)律的布置而總是情況如此。
[0125]而在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中，應(yīng)當(dāng)將太陽跟蹤器ST在X方向上的布置方面的可用靈活度用于給逆變器組IG中的具有不同y坐標(biāo)的太陽跟蹤器ST指派盡可能相同的X坐標(biāo)。
[0126]這意味著，逆變器組IG的處于不同條帶中的太陽跟蹤器在其南北取向方面必須彼此取向。
[0127]由于直流電流側(cè)的電纜鋪設(shè)與光伏戶外發(fā)電站的交流電流側(cè)電纜鋪設(shè)相比包括明顯更多的電纜，因此逆變器組IG內(nèi)的連貫的南北路徑具有最高優(yōu)先級(jí)。
[0128]盡管如此，所述原理也可以從逆變器組IG的各個(gè)太陽跟蹤器ST轉(zhuǎn)用于全部逆變器組IG，所述逆變器組IG于是關(guān)于其東西定向同樣彼此取向。
[0129]這尤其是適用于應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”，因?yàn)槟孀兤鹘MIG內(nèi)的南北路徑在那里總歸始終為連貫的，并且在優(yōu)化X坐標(biāo)時(shí)由于與應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中的表面覆蓋度相比一般而言更小的表面覆蓋度而常常為太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的選址提供更多空隙。
[0130]如果在上面列出的針對(duì)光伏戶外發(fā)電站的目標(biāo)設(shè)置方面應(yīng)當(dāng)存在近似同樣好地合適的配置，則優(yōu)選地始終選擇如下各項(xiàng)；其在實(shí)際利用的區(qū)方面具有東西方向上的最小伸展，因?yàn)樗璧囊龑?dǎo)交流電流的電纜的長度可以被保持為盡可能短。
[0131]用于解決所述子問題的合適方法是混合整數(shù)編程。在此，借助于二進(jìn)制、即專門的整數(shù)變量來對(duì)太陽跟蹤器ST的不同取向替代方案進(jìn)行建模。根據(jù)在優(yōu)化時(shí)選擇哪個(gè)可替代方案，太陽跟蹤器ST于是例如要么取向到其左上鄰居、要么取向到其右上鄰居。
[0132]在混合整數(shù)編程中應(yīng)當(dāng)考慮哪些邊界條件可從用于優(yōu)化他陽能跟蹤器St的東西定向的方法的下列示意性概括中得知。
[0133]在建模時(shí)，需要包括地帶G的禁用區(qū)G在內(nèi)的設(shè)施區(qū)AF的地帶極限、當(dāng)前逆變器組IG、所有太陽跟蹤器ST的y坐標(biāo)、光伏戶外發(fā)電站PV的電纜和服務(wù)路徑的路徑寬度WB1、WB2...WBn作為輸入。
[0134]充當(dāng)約束的例如是無相交地放置所有逆變器組IG的太陽跟蹤器ST或者如下配置規(guī)則:不能離開地帶G的地帶極限、或者遵循條帶與光伏戶外發(fā)電站PV的太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B之間的路徑寬度WB1、WB2...WBn。
[0135]另外，可以作為約束說明:條帶歸屬或光伏戶外發(fā)電站PV的所有太陽跟蹤器ST或所有標(biāo)準(zhǔn)塊B的y坐標(biāo)保持不變,也就是說，僅僅X坐標(biāo)是可變的。
[0136]在應(yīng)用實(shí)例“標(biāo)準(zhǔn)塊”中，光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器組IG的所有太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的相對(duì)位置保持彼此不變。
[0137]充當(dāng)目標(biāo)函數(shù)的是下列目標(biāo)函數(shù):以具有最高優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)函數(shù)開始，該目標(biāo)函數(shù)在優(yōu)先級(jí)確定方面按如下排序的:
一光伏戶外發(fā)電站PV的逆變器組IG內(nèi)的盡可能直線地延伸的南北路徑具有最高優(yōu)先級(jí)，因此可以盡可能簡單地構(gòu)造直流電流側(cè)電纜鋪設(shè)。與之相比，為跨逆變器組的直線南北路徑得出較低的優(yōu)先級(jí)，所述南北路徑附加地簡化了交流電流側(cè)的電纜鋪設(shè)；
一光伏戶外發(fā)電站PV中的所有逆變器組在東西方向上的盡可能小的伸展；以及一實(shí)際上被光伏戶外發(fā)電站PV利用的建立區(qū)AF的盡可能銷的伸展。
[0138]作為輸出，輸出光伏戶外發(fā)電站PV的所有太陽跟蹤器ST的所有標(biāo)準(zhǔn)塊的精確位置。作為解決方法使用混合整數(shù)編程。
[0139]圖13示出了逆變器組放置，該逆變器組放置是針對(duì)圖12所示的初始情況作為X坐標(biāo)的優(yōu)化所得到的。
[0140]作為下一子步驟，改善逆變器組劃分(子步驟S24)。
[0141]該子步驟的目標(biāo)設(shè)置是，從太陽跟蹤器的當(dāng)前位置出發(fā)(其中太陽跟蹤器ST的位置在該子步驟未改變)，對(duì)當(dāng)前逆變器組分配進(jìn)行改善，以便得到具有盡可能緊湊的輪廓的逆變器組IG并且得到從太陽跟蹤器ST到逆變器組重心的較短距離。
[0142]為此，下面描述了三種快速交換方法。
[0143]在所謂的2交換方法中，為由來自不同逆變器組IG的每對(duì)兩個(gè)太陽跟蹤器ST檢查:逆變器組分配的交換是否對(duì)于這兩個(gè)太陽跟蹤器ST在前述方案中所描繪的目標(biāo)方面導(dǎo)致改善。如果情況如此，則執(zhí)行相應(yīng)交換，否則不執(zhí)行。
[0144]所謂的3交換方法主要基于2交換方法，只不過在此，來自不同逆變器組IG的三個(gè)太陽跟蹤器ST的逆變器組分配被循環(huán)地交換。
[0145]如果太陽跟蹤器ST1、ST2和ST3因此在原始分配中屬于逆變器組IG1、IG2和IG3，則檢查:逆變器組的循環(huán)交換是否在上述目標(biāo)方面導(dǎo)致改善。
[0146]相應(yīng)的檢查可以對(duì)來自不同逆變器組IG的所有三組太陽跟蹤器ST進(jìn)行。
[0147]單交換方法基于另一思想:在此檢查:在地帶G中是否還存在如下的空間保留:該空間保留足以定位太陽跟蹤器ST，該太陽能逆變器ST于是可以代替在其逆變器組IG中的當(dāng)前布局中存在的太陽跟蹤器IG，如果由此在上述目標(biāo)方面得出改善的話。
[0148]如果在初始化逆變器組IG時(shí)不能將所有跟蹤器ST分配給逆變器組IG，則這樣的空間保留可以存在。當(dāng)然，在放置新的太陽跟蹤器ST時(shí)，要注意關(guān)于與地帶極限的相交、東西條帶和路徑寬度方面的常見放置規(guī)則。所述交換方法示意性地可以概括如下:
在建模時(shí)，在此充當(dāng)輸入的是:所有太陽跟蹤器的精確的定位、當(dāng)前逆變器組IG、
每逆變器組IG的太陽跟蹤器ST的數(shù)目、包括禁用區(qū)SF的地帶極限、太陽跟蹤器ST的大小確定以及預(yù)先給定的路徑寬度。
[0149]作為約束使用所有使用的太陽跟蹤器ST的位置的遵循。另外，不允許違反地帶極限。作為另外的約束，確定太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B的不相交地放置，并且設(shè)置條帶與太陽跟蹤器ST或標(biāo)準(zhǔn)塊B之間的路徑寬度的遵循。另外，要保持穿過地帶G的連貫東西路徑。每個(gè)逆變器組IG都包括由用戶預(yù)先給定的數(shù)目個(gè)太陽跟蹤器ST。
[0150]作為目標(biāo)函數(shù)，使用下列函數(shù):
一最小化逆變器組IG內(nèi)的太陽跟蹤器ST與逆變器組IG的相關(guān)重心的距離；以及一緊湊化所確定的逆變器組IG、即所述組在X和y方向上的盡可能小的伸展。
[0151]作為輸出，由此提供關(guān)于太陽跟蹤器ST的編組的新逆變器組IG。作為解決方法，在此使用2交換方法、3交換方法和單交換方法。
[0152]在2交換方法中，交換來自不同逆變器組IG的兩個(gè)已經(jīng)放置的太陽跟蹤器ST的逆變器組分配。
[0153]在3交換方法中，循環(huán)地交換來自不同逆變器組IG的三個(gè)已經(jīng)放置的太陽跟蹤器ST的逆變器組分配。
[0154]在單交換方法中，在逆變器組IG內(nèi)，將已存在太陽跟蹤器ST被在現(xiàn)有布局中為新放置的太陽跟蹤器ST4代替。
[0155]圖14示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式的光伏戶外發(fā)電站的配置的可能的設(shè)施布局的細(xì)節(jié)截取部分。
[0156]圖14針對(duì)如圖13所示的初始位置示出了新放置的太陽跟蹤器ST4的單交換的檢查。在這種情況下，當(dāng)太陽跟蹤器ST4被接受到逆變器組IG并且為此已存在太陽跟蹤器ST之一被從有關(guān)逆變器組IG中除去，則對(duì)五個(gè)逆變器組IG中的任何一個(gè)都沒有得出改善。
[0157]由于在子步驟“2交換”和“3交換”中也未對(duì)該布局執(zhí)行改變，因此逆變器組劃分的改善在此仍無成效，并且該方法終止，這如圖9中所示的流程圖中所示。
[0158]下面描述針對(duì)前述方法的可能的擴(kuò)展。
[0159]為了在應(yīng)用實(shí)例“任意逆變器組”中能夠在有效、低成本和簡單的電纜鋪設(shè)方面提供更好的前提條件，則該擴(kuò)展的范圍內(nèi)引入附加的參數(shù)，利用該參數(shù)用戶可以指定:有利于在優(yōu)化太陽跟蹤器ST的中心的東西定向時(shí)的靈活性，在利用可用區(qū)時(shí)可以自愿地放棄多少逆變器組。
[0160]該方案因此在于，人為地減少所安裝的額定功率，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更適合的電纜鋪設(shè)。然后，該方法與前述實(shí)施例類似地進(jìn)行，只不過在定位連貫的東西路徑時(shí)、即在條帶定義以及初始化跟蹤中心時(shí)，被消除的太陽跟蹤器的數(shù)目被相應(yīng)地增大。
[0161]接下來，更少的逆變器組被放置在地帶中，這自動(dòng)的提供高了東西跟蹤器條帶內(nèi)的X坐標(biāo)方面的靈活度。因此，在優(yōu)化跟蹤器中心的東西定向時(shí)，逆變器組IG內(nèi)連貫?zāi)媳甭窂降臋C(jī)會(huì)增大。
[0162]具有太陽跟蹤器的光伏戶外發(fā)電站的設(shè)施布局規(guī)劃的一般而言復(fù)雜的問題因此被合并成較小子問題的分層系統(tǒng)。接著，從子問題的解決方案中組合出總問題的方案。針對(duì)子問題的解決方案，設(shè)計(jì)定制的數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型允許自動(dòng)化，顯著減小規(guī)劃時(shí)間并計(jì)算出質(zhì)量非產(chǎn)好的布局。
[0163]通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以明顯簡化、加速和改善迄今為止非常昂貴、對(duì)每個(gè)設(shè)施個(gè)別化地執(zhí)行的布局規(guī)劃。
[0164]圖15示出了按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)可能的實(shí)施方式的用于數(shù)據(jù)輸入的用戶界面模塊的圖示。
[0165]用于指定光伏戶外發(fā)電站PV的設(shè)施布局的裝置VO包括優(yōu)化模塊OM和用戶界面模塊BO。
[0166]例如，作為對(duì)話窗口或?qū)υ捰蚧驅(qū)υ捒?，在圖形或面向字符的用戶界面中定義和顯示專門的窗口。
[0167]例如，用戶界面模塊BO包括多個(gè)對(duì)話窗口，所述對(duì)話窗口被構(gòu)造成表格狀并且被設(shè)施為輸入數(shù)據(jù)。為此，例如使用諸如數(shù)據(jù)顯示域DAF1-DAF3和復(fù)選框之類的標(biāo)準(zhǔn)小工具。
[0168]用戶界面模塊BO還具有數(shù)據(jù)輸入域DEF1-DEF2，并且由此提供所需的功能以用于輸入和管理基本數(shù)據(jù)、比如關(guān)于太陽跟蹤器ST的數(shù)據(jù)、關(guān)于所使用的逆變器類型的數(shù)據(jù)或者關(guān)于地帶G的數(shù)據(jù)以及必要時(shí)其它數(shù)據(jù)。
[0169]地帶數(shù)據(jù)輸入對(duì)話使得能夠定義為地帶G定義地帶和禁用區(qū)輪廓。
[0170]另一菜單可以具有用于地帶數(shù)據(jù)選擇和部件選擇以及用于參數(shù)輸入的功能。此夕卜，例如示出了譬如關(guān)于對(duì)太陽能電池臺(tái)裝置的物理或電路技術(shù)檢查的結(jié)果的信息。
[0171]例如，在點(diǎn)擊按鈕以后啟動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行，并且打開優(yōu)化頁面。出現(xiàn)了關(guān)于當(dāng)前被優(yōu)化模塊處理的優(yōu)化任務(wù)的簡短信息以及關(guān)于程序進(jìn)度提供咨詢的狀態(tài)顯示。
[0172]在結(jié)束優(yōu)化運(yùn)行以后，出現(xiàn)結(jié)果的簡短概要。通過點(diǎn)擊另一按鈕，詳細(xì)地編輯結(jié)果。在結(jié)束結(jié)果編輯以后，打開報(bào)告頁面。優(yōu)化結(jié)果可以以具有交互和縮放功能形式或者作為結(jié)果或數(shù)據(jù)列表來顯示。
[0173]盡管本發(fā)明詳細(xì)地通過前述實(shí)施例被進(jìn)一步圖解和描述，但本發(fā)明不受所公開示例的限制，并且其它變型可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員由此導(dǎo)出，而不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0174]附圖標(biāo)記列表
51提供
52初始化并接著優(yōu)化 SI 定位
S12優(yōu)化 S13結(jié)束 S21 定位 S22初始化 S23優(yōu)化 S24優(yōu)化 S25 檢查 S26結(jié)束
PV 光伏戶外發(fā)電站 G地帶SF 禁用區(qū)AF 設(shè)施區(qū)ST 太陽跟蹤器SG 區(qū)段Μ電機(jī)
WI 服務(wù)路徑
T翅部
F基部
SC 連桿
B標(biāo)準(zhǔn)塊
WC1逆變器容器
IG 逆變器組
I逆變器
RK 剩余容量
WBUWB2 路徑寬度
OGZ東地區(qū)極限
WGZ西地區(qū)極限
IG1...IG3逆變器組
ST1、ST2、ST3、ST4太陽跟蹤器
V0 裝置
0M 優(yōu)化模塊
B0 用戶界面模塊
DEF-DEF2數(shù)據(jù)輸入域
DAF1-DAF3數(shù)據(jù)顯示域。
【權(quán)利要求】
1.一種用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局的方法，所述光伏戶外發(fā)電站(PV)具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器(ST)，所述方法具有下列方法步驟: 一提供(SI):配置數(shù)據(jù)，所述配置數(shù)據(jù)規(guī)定光伏戶外發(fā)電站(PV)及其發(fā)電站部件；針對(duì)光伏戶外發(fā)電站(PV)預(yù)先給定的配置規(guī)則；以及配置參數(shù)，所述配置參數(shù)具體化所述配置規(guī)則；以及 一根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和具體化的配置規(guī)則針對(duì)光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局特性來初始化并接著優(yōu)化(S2)所需發(fā)電站部件的選擇和選址，以用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局，計(jì)算光伏戶外發(fā)電站(PV)的路徑配置以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其中為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局，計(jì)算光伏戶外發(fā)電站(PV)的發(fā)電站組件的數(shù)目以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法， 其中為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局，計(jì)算光伏戶外發(fā)電站(PV)的太陽跟蹤器(ST)的選址，以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法， 其中為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局，計(jì)算太陽跟蹤器(ST)到光伏戶外發(fā)電站(PV)的發(fā)電站部件的逆變器組(IG)的分配，以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5之一所述的方法， 其中計(jì)算光伏戶外發(fā)電站(PV)的太陽跟蹤器(ST)的選址以及計(jì)算太陽跟蹤器(ST)到逆變器組(IG)的分配在局部改善方法的過程中重復(fù)交替地執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法， 其中最大化光伏戶外發(fā)電站(PV)的太陽跟蹤器(ST)的數(shù)目，以用于優(yōu)化設(shè)施布局特性之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法， 其中創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局包括檢查所設(shè)置的發(fā)電站部件彼此之間的兼容性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法， 其中作為配置數(shù)據(jù)提供關(guān)于為光伏戶外發(fā)電站(PV)設(shè)置的地帶的位置和/或輪廓的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法， 其中為了創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局，使用具有多個(gè)算法的優(yōu)化模塊，所述優(yōu)化模塊使用多個(gè)計(jì)算方法，所述計(jì)算方法被用于項(xiàng)目化和設(shè)立光伏戶外發(fā)電站(PV)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中為了執(zhí)行該方法使用用戶界面模塊(BO)，所述用戶界面模塊(BO)被配置成圖形用戶界面和/或具有用于數(shù)據(jù)輸入和/或數(shù)據(jù)管理和/或數(shù)據(jù)輸出的功能和/或被配置為調(diào)用優(yōu)化模塊和/或顯示結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的方法， 其中所述優(yōu)化模塊的算法中的至少一個(gè)被配置為利用目標(biāo)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)光伏戶外發(fā)電站(PV)的太陽跟蹤器(ST)的數(shù)目的最大化。
13.—種用于創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局的裝置(VO),所述光伏戶外發(fā)電站(PV)具有發(fā)電站部件、尤其是太陽跟蹤器(ST)，其中裝置(VO)具有優(yōu)化模塊(0M)，所述優(yōu)化模塊(OM)被配置為: 一提供規(guī)定光伏戶外發(fā)電站(PV)和發(fā)電站部件的配置數(shù)據(jù)、針對(duì)光伏戶外發(fā)電站(PV)預(yù)先給定的配置規(guī)則、以及具體化所述配置規(guī)則的配置參數(shù)；以及 一根據(jù)所提供的配置數(shù)據(jù)和具體化的配置規(guī)則針對(duì)光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局特性來初始化并接著優(yōu)化所需發(fā)電站部件的選擇和選址，以便創(chuàng)建光伏戶外發(fā)電站(PV)的設(shè)施布局。
14.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1 一 12之一所述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104254856SQ201380022953
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月2日
【發(fā)明者】R.芬克 申請(qǐng)人:西門子公司