山地光伏电站不同于荒漠大型地面电站。山地地形复杂,苏轼的题西林壁中写道 “横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,就是说山地是不规律的,而不规则的山体对光伏组件的布置有很大的影响。即使设计人员拿到了山地的等高线图,也会无从下手。因为设计人员难以通过等高线图,精确的分析出山体与组件、组件与组件在不同时刻的阴影影响。所以在山地光伏项目精细化设计中必须使用计算辅助软件进行分析和设计。

目前常用的山地光伏3D设计软件都是基于某一种成熟软件的高级应用插件。比如Helios3D是基于Civil3D的插件,博超PDP是基于AUTOCAD的插件,CANDELA3D是基于草图大师SketchUp的插件。

由于SketchUp(草图大师)在国内应用较多,且界面直观容易上手,所以下文用SketchUp的山地光伏分析插件进行分析。

第一步:导入等高线地图。将处理过的平面等高线地形图输入SketchUp可以生成相应的3D山地等高线地形图。如图1草图大师生成的3D山地等高线地形图。设计师此时在软件界面上就可以更直观的对设计对象的地形地貌有一个全面的了解。为了更加的直观和真实,下一步会将等高线图转化为山体的表面。

第二步:对山体进行分析。①需要筛选出北向的山体并剔除。②剔除东西朝向无法布置的区域。③根据施工难度剔除坡度较大的区域。得到图3 山体分析图

第三步:对适合布置组件的区域进行日照分析。例如根据冬至日9:00-15:00无遮挡这一规则进行阴影分析。再次剔除不符合条件的山地。如图4图中土黄色部分代表合适的部分,灰色则相反。

第四步:辅助分析布置间距。此时的山体被“解析”成了许多三角形,软件会根据预设的拟布置方阵尺寸和倾角对每一个“三角形”进行分析计算,得到适合的布置间距。软件对三角面的解析以及一些其他的分析计算量特别大,越复杂的山体对计算机的配置要求越较高。建议采用有独立的显卡的计算机,内存建议16G。

第四步:分区和布置组件。软件会通过各种颜色对三角面进行标示,并可自动划分区域,设计人员也可以手动分区。地形分区示意如图5。粗红线框出的各个不规则图形就是物理量相似的区域。设计人员可以通过调整相关参数,减少分区精度,减少图形的数量。

布置组件前需要设置好组件阵列的排布方式:行列数、垂直或水平布置、倾角、方位角等设计参数。系统会按照最优方式布置组件。如图6组件阵列布置图

电气设计人员可以根据分区的“粗红线图”(角度、坡度一致)结合组件排布的布置图,酌情考虑组件阵列接入汇流箱、逆变器、箱变的位置和接线方案。这里不做赘述。

总结:使用软件进行辅助设计,可以让设计人员有的放矢的进行设计,踏勘人员可以拿着设计草图在现场对图纸进行优化,重新测设和调整布局。可以极大提高效率和设计的准确度。

原标题：计算机辅助设计如何应用于山地光伏项目中