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山地光伏電站不同于荒漠大型地面電站。山地地形復(fù)雜,蘇軾的題西林壁中寫道 “橫看成嶺側(cè)成峰,遠(yuǎn)近高低各不同”,就是說山地是不規(guī)律的,而不規(guī)則的山體對光伏組件的布置有很大的影響。即使設(shè)計(jì)人員拿到了山地的等高線圖,也會無從下手。因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(shí)刻的陰影影響。所以在山地光伏項(xiàng)目精細(xì)化設(shè)計(jì)中必須使用計(jì)算輔助軟件進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

目前常用的山地光伏3D設(shè)計(jì)軟件都是基于某一種成熟軟件的高級應(yīng)用插件。比如Helios3D是基于Civil3D的插件,博超PDP是基于AUTOCAD的插件,CANDELA3D是基于草圖大師SketchUp的插件。

由于SketchUp(草圖大師)在國內(nèi)應(yīng)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(jìn)行分析。

第一步:導(dǎo)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(yīng)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(shè)計(jì)師此時(shí)在軟件界面上就可以更直觀的對設(shè)計(jì)對象的地形地貌有一個(gè)全面的了解。為了更加的直觀和真實(shí),下一步會將等高線圖轉(zhuǎn)化為山體的表面。

第二步:對山體進(jìn)行分析。①需要篩選出北向的山體并剔除。②剔除東西朝向無法布置的區(qū)域。③根據(jù)施工難度剔除坡度較大的區(qū)域。得到圖3 山體分析圖

第三步:對適合布置組件的區(qū)域進(jìn)行日照分析。例如根據(jù)冬至日9:00-15:00無遮擋這一規(guī)則進(jìn)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(shí)的山體被“解析”成了許多三角形,軟件會根據(jù)預(yù)設(shè)的擬布置方陣尺寸和傾角對每一個(gè)“三角形”進(jìn)行分析計(jì)算,得到適合的布置間距。軟件對三角面的解析以及一些其他的分析計(jì)算量特別大,越復(fù)雜的山體對計(jì)算機(jī)的配置要求越較高。建議采用有獨(dú)立的顯卡的計(jì)算機(jī),內(nèi)存建議16G。

第四步:分區(qū)和布置組件。軟件會通過各種顏色對三角面進(jìn)行標(biāo)示,并可自動劃分區(qū)域,設(shè)計(jì)人員也可以手動分區(qū)。地形分區(qū)示意如圖5。粗紅線框出的各個(gè)不規(guī)則圖形就是物理量相似的區(qū)域。設(shè)計(jì)人員可以通過調(diào)整相關(guān)參數(shù),減少分區(qū)精度,減少圖形的數(shù)量。

布置組件前需要設(shè)置好組件陣列的排布方式:行列數(shù)、垂直或水平布置、傾角、方位角等設(shè)計(jì)參數(shù)。系統(tǒng)會按照最優(yōu)方式布置組件。如圖6組件陣列布置圖

電氣設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)分區(qū)的“粗紅線圖”(角度、坡度一致)結(jié)合組件排布的布置圖,酌情考慮組件陣列接入?yún)R流箱、逆變器、箱變的位置和接線方案。這里不做贅述。

總結(jié):使用軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì),可以讓設(shè)計(jì)人員有的放矢的進(jìn)行設(shè)計(jì),踏勘人員可以拿著設(shè)計(jì)草圖在現(xiàn)場對圖紙進(jìn)行優(yōu)化,重新測設(shè)和調(diào)整布局?？梢詷O大提高效率和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。

原標(biāo)題：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)如何應(yīng)用于山地光伏項(xiàng)目中