山地光伏電站不同於荒漠大型地面電站。山地地形複雜,蘇軾的題西林壁中寫道 「橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同」,就是說山地是不規律的,而不規則的山體對光伏組件的布置有很大的影響。即使設計人員拿到了山地的等高線圖,也會無從下手。因為設計人員難以通過等高線圖,精確的分析出山體與組件、組件與組件在不同時刻的陰影影響。所以在山地光伏項目精細化設計中必須使用計算輔助軟體進行分析和設計。
目前常用的山地光伏3D設計軟體都是基於某一種成熟軟體的高級應用插件。比如Helios3D是基於Civil3D的插件,博超PDP是基於AUTOCAD的插件,CANDELA3D是基於草圖大師SketchUp的插件。
由於SketchUp(草圖大師)在國內應用較多,且界面直觀容易上手,所以下文用SketchUp的山地光伏分析插件進行分析。
第一步:導入等高線地圖。將處理過的平面等高線地形圖輸入SketchUp可以生成相應的3D山地等高線地形圖。如圖1草圖大師生成的3D山地等高線地形圖。設計師此時在軟體界面上就可以更直觀的對設計對象的地形地貌有一個全面的了解。為了更加的直觀和真實,下一步會將等高線圖轉化為山體的表面。
第二步:對山體進行分析。①需要篩選出北向的山體並剔除。②剔除東西朝向無法布置的區域。③根據施工難度剔除坡度較大的區域。得到圖3 山體分析圖
第三步:對適合布置組件的區域進行日照分析。例如根據冬至日9:00-15:00無遮擋這一規則進行陰影分析。再次剔除不符合條件的山地。如圖4圖中土黃色部分代表合適的部分,灰色則相反。
第四步:輔助分析布置間距。此時的山體被「解析」成了許多三角形,軟體會根據預設的擬布置方陣尺寸和傾角對每一個「三角形」進行分析計算,得到適合的布置間距。軟體對三角面的解析以及一些其他的分析計算量特別大,越複雜的山體對計算機的配置要求越較高。建議採用有獨立的顯卡的計算機,內存建議16G。
第四步:分區和布置組件。軟體會通過各種顏色對三角面進行標示,並可自動劃分區域,設計人員也可以手動分區。地形分區示意如圖5。粗紅線框出的各個不規則圖形就是物理量相似的區域。設計人員可以通過調整相關參數,減少分區精度,減少圖形的數量。
布置組件前需要設置好組件陣列的排布方式:行列數、垂直或水平布置、傾角、方位角等設計參數。系統會按照最優方式布置組件。如圖6組件陣列布置圖
電氣設計人員可以根據分區的「粗紅線圖」(角度、坡度一致)結合組件排布的布置圖,酌情考慮組件陣列接入匯流箱、逆變器、箱變的位置和接線方案。這裡不做贅述。
總結:使用軟體進行輔助設計,可以讓設計人員有的放矢的進行設計,踏勘人員可以拿著設計草圖在現場對圖紙進行優化,重新測設和調整布局。可以極大提高效率和設計的準確度。
來源:索比光伏網