CN104246800A - 具有连续放置的系统块的光伏设备的简化建立 - Google Patents
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Abstract
建议了一种用于确定光伏设备在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上的结构的方法。该方法具有以下步骤:将一个块在具有局部给定的拓扑的设备面积上的一个位置上进行第一放置;将其他块在设备面积上的其他位置上与前面已经放置的块不重叠地放置;其中在其他块在设备面积上的其他位置上的各自放置之前进行各自的其他块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的其他块在设备面积中的放置的位置上是给定的,由此该其他块在该其他块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和如果通过一个其他块的放置已经超过了与结构相应的光伏设备的额定功率,或者如果没有其他块在与前面已经放置的块不重叠的情况下能够被放置,则结束其他块的放置。由此实现(技术)光伏设备的计算机支持的多标准优化。可能的(有意义的)光伏设备在待构建的区域(设备区域)上的大的多样性的产生可以在时间上缩短地实现。此外,建议了一种用于建立用于上面示出的方法的系统块的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种在太阳能驱动的电厂的意义上的光伏设备(PV设备),其结构及其建立和由此许多可选的结构的提供,这些结构允许关于电厂特性的“优化”并且不是仅提供一个单次构造。
背景技术
在建立和构造用于产生电流的光伏设备时存在多个部分矛盾的优化目标。为了实现“好”的PV设备,必须找到不同的优化目标之间的满意的折衷。
然而,用于优化PV设备的现存软件工具和其基本概念和方法遵循单标准(einkriteriell)的方案,所以其由原理决定地在构造PV设备时仅不满意地支持软件工具的用户。此外,这样的方案还趋于,放弃各个条件中的优化余地。
光伏设备中产生电流的基本原理可以如下描述:光伏组件(Module)将入射的太阳光转换为直流电流。利用所谓的“变流器”(这在功能上来看是在逆变器的意义上的DC-AC转换器)将该直流电流转换为具有更高电压的交流电流(本地电网频率,也就是50Hz或60Hz),并且在进一步提高电压之后通过至少一个变压器将这样产生的电流馈入到本地供电网中。该局部性涉及光伏设备(光伏设备)的构造地点。
使用的PV组件(太阳能组件)不是单个地被设置在设备面积上,而是更大数量的PV组件被综合为一个较大的组,即所谓的太阳能电池板。一个太阳能电池板竖立在多个支撑脚上并且例如可以携带100个PV组件,它们安装为多个、例如五行,例如每行二十个组件在其上。这样的电池板越长,则其具有越多个支撑脚,它们也可以根据基本骨架的方式而力图保持在横向方向上,或者可以按照三维格栅结构的方式携带太阳能组件。
因为由单个组件提供的电压太小,以至于其不能直接馈入到DC-AC转换器中,所以将多个组件串联连接成所谓的串。一个太阳能电池板例如包含五个串,每个串有二十个电串联连接的组件,其中五个串可以对应于电池板的五个组件行。一个电池板的串例如并联连接。最后将多个太阳能电池板并联地连接到DC-AC转换器(例如作为变流器逆变器)的一个输入端。组件的其他电接线,例如按照蝴蝶布局,当然也是可能的。在此分别两个串分享两个相邻的组件行(以降低遮蔽的影响)。
这样获得的、(与每个串的组件数目)相乘的直流电压的优选的电压范围可以高于500V,优选处于在700V和1500V之间的范围中。
为了更好利用入射的太阳光线,组件可以不是平地(水平地)安装在电池板上,而是以与水平线的一定的倾斜角向赤道倾斜,就像其通过支脚或基本骨架的不同的长度可以实现的那样。
发明内容
作为(技术)问题要提到的是,应当简化和由此加速作为多个可能的设备的光伏设备的建立,或者应当以简单的方式增大可用的(有意义的)设备可能性的数量,以便在选择和确定正确的或很好匹配的PV设备的情况下具有(非常)更多的选择。
解决方案在于权利要求1。这是计算机支持的解决方案。
建议一种用于规定光伏设备在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上的结构的方法。光伏设备具有多个太阳能电池板,多个DC-AC转换器和至少一个变电站。太阳能电池板通过缆线连接与DC-AC转换器电连接。多个DC-AC转换器通过线缆连接与至少一个变电站电相连。将多个适配块()用于规定光伏设备的额定功率的至少80%的结构,其中多个适配块的每个块对应于第一系统块。第一系统块具有以下部件:固定数量的太阳能电池板和太阳能电池板按照固定数量的行和列的布置,其中该布置包括行的行距的说明;第一DC-AC转换器;和从第一系统块的边缘到DC-AC转换器的入口。该方法具有以下步骤:
a)块在具有局部给定拓扑的设备面积上的位置上的第一放置;
b)其他块在设备面积上的其他位置上与前面已经放置的块不重叠地放置;
c)其中在另一个块在设备面积上的另一个位置上的各自放置之前进行各自的另一个块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的另一个块在设备面积中的放置的位置上是给定的,由此该另一个块在该另一个块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
d)如果通过另一个块的放置已经超过了与所述结构相应的光伏设备的额定功率,或者如果没有其他块在与前面已经放置的块不重叠的情况下可以放置,则结束其他块的放置。
入口是允许到达确定的地点,在此是到达块的多个太阳能电池板中的DC-AC转换器的通道或路径。
技术的光伏设备的计算机支持的多标准优化由此是可能的。可以时间缩短地产生在待建设的区域(设备区域)上可能的(有意义的)光伏设备的大的多样性。
利用能建造的光伏设备的布局的可用的多样性,更简单的是,确定提供不同的优化目标的最好折衷的PV设备的结构。
在方法的实施方式中规定光伏设备的另一个结构,其中多个适配块中的每个块对应于第二系统块,并且其中第二系统块具有以下部件:固定的第二数量的太阳能电池板和太阳能电池板按照固定数量的行和列的布置,其中该布置包括行的行距的说明;第二DC-AC转换器和从第二系统块的边缘至第二DC-AC转换器的第二入口。
以这种方式也可以将另一个系统块作为第一系统块使用。
在方法的实施方式中将多个适配块用于规定光伏设备的额定功率的至少90%至95%的结构。
由此对光伏设备仅还需要很少的手动再结构化。
在方法的实施方式中在直到光伏设备的额定功率的100%的剩余中,利用至少一个部分适配的块或利用用于使得总结构变完整性的另一个块进行光伏设备的再结构化。
由此可能的是,对已经几乎完全结构化的设备进行再结构化。
在实施方式中,将至少一些放置的块在行距的相应匹配之前关于相应的系统块的中间平面中的至少一个中间平面镜像。
该镜像产生系统块的另一个形状,但是其部件保持不变。
在方法的实施方式中将至少一些待放置的块在放置之前和在行距的相应匹配之前裁剪。
利用该裁剪将块倾斜,从矩形变成平行四边形。在然后裁剪的形状中,块取决于拓扑地被放置。该裁剪产生系统块的另一个形状,但是其部件保持不变。
在方法的实施方式中,借助阴影角进行行距的匹配,该阴影角对于光伏设备的结构的放置的块的所有匹配是相同的。
这使得可以将太阳能电池板的电池板行的遮蔽在一定程度上保持均匀。
在方法的实施方式中第一系统块和/或第二系统块具有L形状,或者并非第一系统块和/或第二系统块的所有行都完全利用太阳能电池板占据。
以这种方式可以实现系统块的其他形状。
在方法的实施方式中第一系统块和/或第二系统块的平面延伸是矩形。
矩形的系统块可以特别有利地以自动方式被放置在给定的设备面积上。
在方法的实施方式中各自的系统块的太阳能电池板的数量和布置在各自的系统块的给定的大小的情况下也预先给出了太阳能电池板的统一的列距。
由此利用该布置也可以预先给出,每个系统块的太阳能电池板在系统块的给定的大小的情况下具有哪些距离,并且这些距离是统一的。
在方法的实施方式中,对于多个光伏设备规定各自的结构,其中确定多个光伏设备的每个的多个技术参数,以便技术地比较多个光伏设备。
以这种方式可以简单地互相比较光伏设备的建立的布局。
在方法的实施方式中将具有其各自的多个技术参数的多个光伏设备可访问地存储在存储器部件中,以便对于选择或比较而互相图形地显示。
由此可能的是,将该多个存储的光伏设备借助计算装置读出并图形地显示,以使得容易进行比较。
在方法的实施方式中第一系统块和/或第二系统块作为发电机接线盒(GJB)块构造,其中一个GJB块表示一组太阳能电池板,并且其中该组的太阳能电池板中的一个具有发电机接线盒,该组的所有太阳能电池板电连接到该发电机接线盒。
GJB是无源的“接线盒”,其导电连接地容纳并且电连接多个DC输入导线以及提供DC输出导线,其输出输入导线的电流和。在该GJB块下级(并且在其上游布置)的是AJB(阵列接线盒),其将一个电池板的多个串电综合。在太阳能电池板的一个串中多个太阳能组件串联连接。多个AJB向一个GJB供电。
方法的实施方式具有以下步骤:形成至此不对应的、放置块的组,在各自的形成的组中放置分别一个DC-AC转换器替换一个太阳能电池板,并且将每个组的一个块与对于该组放置的DC-AC转换器的输入端电相连,直到将所有放置的块分成组并且电连接。
此外建议一种用于建立用于上述方法的系统块的方法。预先给出的DC-AC转换器具有额定功率,根据该额定功率在考虑属于系统块的太阳能电池板的额定功率的条件下得出在待建立的系统块中太阳能电池板的数量。
此外建议一种用于规定在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上光伏设备的结构的方法,其中光伏设备具有太阳能电池板、线缆连接、DC-AC转换器和至少一个变电站,其中将适配块用于规定给定额定功率的至少80%的结构,并且适配块作为第一系统块具有以下部件:
-固定数量的太阳能电池板和其按照固定数量的行和列的布置;
-仅一个第一DC-AC转换器;
-系统块的边缘至DC-AC转换器的入口;
该方法具有以下步骤
a)第一系统块在具有局部给定的拓扑的设备面积上的第一放置;
b)第一系统块在设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上放置的块与前面已经放置的块不重叠;
c)其中在至少一些、优选所有第一系统块在设备面积上的各自的放置之前进行各自的系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
d)如果另一个放置超过了给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下没有其他系统块在设备面积上可以放置,则结束第一系统块的多次连续放置。
在方法的实施方式中,规定另一个光伏设备。该另一个光伏设备的规定在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上进行并且具有其他太阳能电池板、线缆连接、DC-AC转换器和至少一个变电站。该方法具有以下其他步骤:
a)第一系统块在具有局部给定的拓扑的(空的)设备面积上的第一放置;
b)第一系统块在设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上放置的块中的每个都不与前面已经放置的块重叠;
c)并且在a和b之后的至少一个放置与对于第一光伏设备的相应放置不同;
d)其中在至少一些、优选所有第一系统块在设备面积上的各自的放置之前进行系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
e)如果另一个放置超过了光伏设备的给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下没有其他系统块在设备面积上可以放置,则结束第一系统块的多次连续放置。
在用于规定光伏设备的再一个结构的方法的实施方式中将适配块用于规定作为给定的额定功率的设备功率的至少80%的结构。该适配块作为第二系统块具有以下部件:固定的第二数量的太阳能电池板和其按照固定数量的行和列的布置;仅一个第二DC-AC转换器;从系统块的边缘至DC-AC转换器的第二入口。
该方法具有以下步骤:
a)第二系统块在具有局部给定的拓扑的(空的)设备面积上的第一放置;
b)第二系统块在设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上待放置的块与前面已经放置的块不重叠;
c)其中在至少一些、优选所有第二系统块在设备面积上的各自的放置之前进行系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此被放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
d)如果另一个放置超过了给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下没有其他系统块在设备面积上可以放置,则结束第二系统块的多次连续放置。
在用于规定在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上的再一个光伏设备的方法的实施方式中,所述再一个设备具有太阳能电池板、线缆连接、DC-AC转换器和至少一个变电站,该方法具有以下步骤。
a)第二系统块在具有局部给定的拓扑的(空的)设备面积上的第一放置;
b)第二系统块在设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上被放置的块与前面已经放置的块不重叠;
c)并且在a和b之后的这些放置中的至少一个放置与对于再一个光伏设备的相应放置不同;
d)其中在至少一些、优选所有第二系统块在设备面积上的各自的放置之前进行各自的系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此被放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
e)如果另一个放置超过了光伏设备的给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下没有其他系统块可以在设备面积上放置,则结束第一系统块的多次连续放置。
此外建议一种用于规定光伏设备在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上的结构的方法,其中光伏设备具有:至少一个变电站、太阳能电池板、线缆连接、分别具有给定数量的分别用于直流电流的输入端的多个分布地设置的DC-AC转换器;其中将适配块用于规定光伏设备的作为给定的额定功率的设备功率的至少50%的结构,其中适配块作为第一系统块具有以下部件:
-固定数量的(相同)太阳能电池板,这是通过(后面要放置的)DC-AC转换器之一的输入端的给定数量、其(已知的)额定功率和太阳能电池板的额定功率确定的;
-电池板按照固定数量的行和列的布置。
该方法还具有以下步骤:
a)第一系统块在具有局部给定的拓扑的设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上被放置的块作为GJB块不重叠;
b)其中在至少一些、优选所有第一系统块在设备面积上的各自的放置之前进行各自的系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此被放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;
c)如果另一个放置超过了给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下没有其他系统块可以在设备面积上放置,则结束第一系统块的多次连续放置;
d)将至此没有分组的、放置的GJB块多次形成组,分别将一个DC-AC转换器放置在各自的组中替代一个太阳能电池板,并且将该组的GJB块与分别放置的DC-AC转换器的输入端电相连为使得每个输入端与GJB块导电地对应,直到所有放置的GJB块被分组并且电相连。
在方法的实施方式中规定作为给定的额定功率的设备功率的至少80%的结构。
在方法的实施方式中规定作为给定的额定功率的设备功率的几乎100%的结构,并且由此现实地将整个设备通过在设备面积上放置系统块而建立。
在方法的实施方式中在直到设备功率的100%的剩余中,利用用于使得总结构变完整的、至少一个部分的第一系统块进行设备的再结构化。
在方法的实施方式中在放置的GJB块的行距的相应匹配之前,至少一些待放置的块获得关于第一系统块的中间平面中的至少一个中间平面的镜像作为还没有放置的GJB块。
在方法的实施方式中各自的系统块在至少一些放置和行距的相应匹配之前被裁剪并且然后按照被裁剪的和拓扑匹配的形状放置在设备面积中。
在方法的实施方式中借助阴影角进行行距的匹配,该阴影角对于光伏设备结构的取决于拓扑地放置的系统块的所有匹配是相同的。
在方法的实施方式中第一系统块具有L形状。
在方法的实施方式中第一系统块的平面延伸是矩形。
在方法的实施方式中对于每个系统块,太阳能电池板的数量和布置在给定GJB块的大小的情况下也预先给出了太阳能电池板在列方向上的至少一个统一的距离。
在方法的实施方式中在其结构方面规定多个光伏设备,并且确定每个设备的技术参数,以使得这些设备是可以在技术上比较的。
在方法的实施方式中将具有其各自的多个技术参数的多个光伏设备可访问地存储在存储器部件中,以便对于选择或比较而互相图形地显示。
此外建议一种用于对于前面的方法建立GJB系统块的方法,其中规定的DC-AC转换器具有额定功率,在考虑太阳能电池板的额定功率的条件下,从中得出在作为GJB块的第一系统块中太阳能电池板的数量。
此外建议一种用于规定在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积上光伏设备的结构的方法,其中光伏设备具有:至少一个变电站、太阳能电池板、线缆连接、分别具有给定数量的分别用于直流电流的输入端的多个分布地设置的DC-AC转换器;其中将适配块用于规定作为给定的额定功率的设备功率的至少50%的结构,并且适配块作为第一系统块具有固定数量的(相同的)太阳能电池板和太阳能电池板按照固定数量的行和列的布置。
该方法具有以下步骤:
a)第一系统块在具有局部给定的拓扑的设备面积上的多次连续放置,其中在设备面积上放置的系统块作为GJB块不重叠;
b)其中在至少一些、优选所有第一系统块在设备面积上的各自的放置之前进行各自的系统块的太阳能电池板的行距与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的系统块在设备面积中的放置地点中是给定的,由此放置的系统块在系统块的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;
c)如果再一个放置超过了给定的额定功率,或如果在与已经放置的系统块不重叠的情况下再没有其他系统块可以在设备面积上放置,则结束第一系统块的多次连续放置;
d)将至此没有分组的、放置的GJB块多次形成组,分别将一个DC-AC转换器放置在各自的组中替代一个太阳能电池板并且将该组的GJB块与对于该组放置的DC-AC转换器的输入端电相连,直到所有放置的GJB块被分组并且电相连。
(技术的)光伏设备的计算机支持的多标准优化由此是可能的。可以时间缩短地产生在待建设的区域(设备区域)上可能的(有意义的)光伏设备的大的多样性。
利用能建造的光伏设备的布局的可用的多样性,更简单的是,确定提供不同的优化目标的最好折衷的PV设备的结构。
光伏设备的出发点和目标是区域(作为设备区域)的轮廓,其中方位‘北’通常向上标出(这样取向)。
在系统块(和设备区域中这样布置的、与系统块相应的电池板组的结构)的要求保护的、计算机支持的放置中,按照要求保护的本发明得到在北南方向上(即在太阳能电池板的各自的列的方向上)太阳能电池板的电池板行之间的不同距离。这从在放置系统块时考虑的设备区域的区域拓扑中得到,该设备区域具有在北南方向上具有不同的大的坡度的位置或高原(没有坡度的平的位置)。
为了在一定程度上保持太阳能电池板的电池板行的遮蔽均匀,在北半球上布置时将电池板在设备区域的平的位置中互相宽地定位,或在向北下降的斜坡的情况下更宽地定位,并且在南斜坡上将电池板互相更靠近地定位。这在放置各自的系统块的情况下涉及电池板行的距离的改变。
要求保护的方法规定光伏设备的结构。该设备被放置在给定的设备面积上,其中该设备面积具有对于设备面积给定的(局部给定的)拓扑。由此是指其中实现光伏设备的整个设备面积的拓扑。
光伏设备典型地具有多个太阳能电池板、从每个太阳能电池板至DC-AC转换器(通常是变流器或逆变器)的线缆连接并且多个在设备区域上放置的变流器具有到至少一个变电站的线缆连接。太阳能电池板上的太阳能组件的等级从下向上是组件、(电池板上的)串、串的综合以形成电有效的太阳能电池板、多个太阳能电池板至一个DC-AC转换器的综合,其中与相同的转换器导电地对应的所有太阳能电池板称为组,换言之视作变流器区域。多个变流器的然后的线缆连接(其中每个变流器占据太阳能电池板上的变流器区域)遵循如下思路,即,已经被转换为交流电流的能量被传输到变电站,所述变电站导致电压提高,但是不导致频率改变。光伏设备的输出端是连接到具有“本地频率”的中压或高压电网的变电站的输出端,该“本地频率”可以根据光伏设备的建造地点变化。以相应的方式也这样构造从DC至AC的转换器,使得其将太阳能电流转换为该频率。
为了设备的结构化,或者为了实现构造的设备的结构,按照本发明使用适配块。该适配块规定设备功率的至少80%的结构。也可以将设备功率的更高的百分数作为为了结构化规定为给定的额定功率。
但是通常不是使用适配块规定整个设备,而是至少一个剩余元素保持是剩下的,其可以手动被放置,以便精确实现预先给出的设备功率。换言之,一个适配块的额定功率不必等于设备功率的整数倍,而是可以使得一个(小的)剩余功率保持剩余,其由再结构化补充并且变得完整。
适配块可以设置为第一系统块。如果应当在同一个设备区域中规定光伏设备的其他结构,则同样可以应用多个或其他系统块。
首先应当定义系统块。从图3直观看出,系统块具有固定(或给定)数量的太阳能电池板。也预先给出其在系统块中的布置。其由列和行组成。在系统块中不再设置用于从直流电流(DC)转换至交流电流(AC)的转换器。附加地设有轨道,其给出了从系统块的边缘至DC-AC转换器的入口。
系统块的定义可以直观地解释为矩形。但是也可以是系统块的其他形状。那里定义的L形状同样允许以L形状的系统块对设备进行结构化。但是主要应用情况是系统块的简化的矩形的(或正方形的)形状。系统块定义了平面延伸,其适合于,容纳固定数量的太阳能电池板、入口和转换器。在由太阳能电池板形成的行之间的距离、即所谓的行距由此被规定。其可以在系统块中是统一的。沿着一行可以放置多个、例如两个、三个或四个太阳能电池板。通常将转换器布置在系统块的中间区域中,其放置在该行中缺少一个电池板的位置上。
除了太阳能电池板的数量和布置,利用该布置也可以预先给出,每个系统块的太阳能电池板在系统块的预先给出的大小情况下具有哪些距离,并且这些距离是统一的。
如果定义了系统块,则将其放置,并且具体来说多次地放置。系统块的第一放置在设备面积的一个任意位置上进行。该设备面积具有事先认定的拓扑。系统块的放置然后多次地并且连续地进行。在放置时系统块经历与拓扑的匹配。由此要区分系统块和实际被放置的、拓扑匹配的系统块。如果提到放置的系统块,则系统内在的是,其已经经历了由拓扑确定的、在哪个地点放置系统块的匹配。于是块可以延长或缩短并且块中的行距不再统一或相同,而是也对应于拓扑改变。如果拓扑是平的,则块不改变,系统块的预先给出的部件保持不变。如果拓扑由不同的倾斜度构成,则太阳能电池板的距离,并且具体是每个太阳能电池板行与下一个太阳能电池板行的行距对应于倾斜度被匹配。
在此每个列的行距不变,而是总是一行总体上相对于下一行(总体上)。由此指的是列方向和在列方向上改变的行距。
在放置时块不重叠。每个放置的块(在设备面积上被放置的每个拓扑匹配的块)与已经放置的块不重叠。
匹配在各自的放置之前,但是在各自的系统块的确定之后进行。对于设备区域中的设备,系统块保持相同。其各自的变化并非保持相同,所述变化与设备被放置于其中的拓扑匹配。该规定对于计算机支持的放置来说是足够的,使得其这样进行设备块的每个放置,使得该设备块不与已经放置的块重叠并且同时使用待放置的块的拓扑数据,以在放置之前在太阳能电池板的列的方向上改变的其尺寸。系统块于是由在设备区域中已知的拓扑在列方向上按照间隔地控制。
如果在给定的设备区域中不再可能继续(无重叠地)放置,或者达到了当前建立的光伏设备的给定额定功率,则多次放置(和系统块在放置之前的前面的匹配)结束。给定功率的达到这样来理解,即,该功率不应当被超过。其不必精确被达到,达到也可以定义为,系统块的重新放置超过了预先给出的额定功率。这被放置器判读为中断标准,其由此已经完成了其工作。但是如果设备区域没有被完全覆盖并且已经达到额定功率,则放置器同样可以结束其自动放置,其不需要任何手动输入。
由定义的标准控制地,对于放置器来说可以自动地(计算机支持地)将对其规定了的系统块如设备功率所需的那样频繁地放置到设备区域中。
如果一块设备区域保持开放并且一块设备功率尚缺少,则在再结构化的意义上的再校正是可以手动的,但是也可以是计算机支持的。
已经提到,也可以应用其他系统块。该其他系统块由系统块生成器产生并且向系统块放置器预先给出。该放置器于是放置另一个规定的系统块,该系统块也具有固定数量的太阳能电池板,其按照固定数量的行和列的布置,转换器和从第二系统块的边缘至转换器的入口。至少一个该特征参数与在第一系统块情况下不同。那里给出的第二数量的太阳能电池板和第二转换器和第二入口不一定必须全部不同,而是第二系统块的这些特征参数中的仅一个必须与第一系统块不同,以区分其。例如可以应用转换器的另一个额定功率,其可以应用入口的另一个位置并且可以应用另一个数量的太阳能电池板,同样另一个距离或具有另一个额定功率的完全不同的太阳能电池板。利用第二系统块也可以满足设备的额定功率的至少80%。同样也可能进一步接近设备的额定功率的100%。
如果对于另一个设备使用同一个系统块,则可以将该系统块利用不同的开始点与对于前面的设备的同一个块不同地放置。设备面积为此被重新清空,即新设备的放置的开始,该新设备在同一个局部给定的拓扑中要匹配并且具有同一个设备面积但是带来不同结果。为此在之后进行同一个系统块的另一个放置。另外的开始是不同地进行放置的可能性,因为第一系统块的多次连续放置的继续中的自动放置被匹配于初始时另外选择的放置并且因此形成另一个设备。结束又是相同的,即,如果不再可能无重叠地放置系统块或者已经达到了设备功率并且设备区域可以尚没有被完全填满,则结束自动放置。中断标准,即,在系统块的下一个放置时超过了光伏设备的给定额定功率,这样来解释,即,该功率是对于自动占据而设置的设备功率的至少80%。如果可以填满多于设备功率的80%,例如90%,则中断标准也是设备功率的90%。两个功率是相应的。如果不再、不再要或不再必须进行光伏设备的再结构化,则它们二者对应于满额定功率。
“放置(特征a和特征b)中的至少一个应当不同”这一特征应关于第一光伏设备的相应放置来判读。可以是第二放置不同,可以是第一放置不同或者可以是每个,即第一以及所有跟随的放置不同。但是也可以是仅最后的放置不同,但是当所有前面的放置相同并且自动放置自动工作时,这很少发生。
如果使用与第一系统块在至少一个其特征参数方面不同的第二系统块,则容易看出不同的结果。
由此得到不同的设备。按照从属权利要求1、2和/或3的方法的组合得出多个不同结构化的设备,其不是仅仅通过不同的系统块得到,而是也通过不同方式放置相同系统块形成。
如果对于首先被规定的第二系统块选择另一个放置(特征b),则该另一个放置应该在考虑利用第二系统块首次实现的设备的放置来看。如果其他另外放置是设备的更进一步的结构化的触发器,则该另外放置当然必须不同于所有前面利用同一个第二系统块建立的放置。否则不形成对于后面的选择和优化要被存储的具有不同结构的不同设备。
权利要求被起草为,总是将一些、优选全部系统块(第一或第二系统块)对于放置在行距方面由拓扑控制地进行匹配,或者否则取决于系统块被放置于其上的地点的拓扑地进行改变,从而其在放置时占据与初始的块(系统块本身)不同的尺寸。
优选地,这样适配地建立具有整个功率的整个设备,使得所有系统块取决于拓扑地被匹配。但是如果拓扑是平的并且大数量的放置不需要拓扑匹配,因为块在其尺寸方面不变,则同样应当由权利要求表达,如在结果中是零的匹配。系统块的匹配在系统块被放置于其上的平的面积情况下不是改变,从而放置的系统块的尺寸不变。但是如果用户知道,其区域的确定范围是平的,则其可以促使设备和自动放置器,在该区域中完全不进行拓扑匹配,也不进行带来无变化的结果的那些匹配,以避免权利要求中的表达。由此包括,将至少一些、优选全部系统块取决于拓扑地匹配。这在其被放置之前发生。
系统块的匹配也可以以其他方式进行。系统块可以关于至少一个或两个中间平面来镜像。该镜像产生系统块的另一个形状,但是其部件保持不变。该镜像在放置之前和在区域的(镜像的)系统块被放置于其中的拓扑的影响下相应地匹配行距之前进行。
系统块的更进一步匹配是裁剪。利用裁剪将块倾斜,从矩形变成平行四边形。在然后裁剪的形状中取决于拓扑地放置块。
按照该形状的块的匹配来匹配于待填充的面积。如果设备区域的边界线是倾斜的,则自动放置可以导致,在那里在边上的块同样倾斜地构造,这也作用于后续的放置。系统块由此是一种模板、图案或利用其工作的印记,但是该印记不是不变的,而是在放置时由其被放置于其中的设备区域控制。
可以进行关于系统块的一个或两个中间平面的镜像,以便使得入口合适。如果给出了在侧面方向上的入口(从块的边缘至DC-AC转换器),则可以对于放置得出,以镜像的形式放置至少一个系统块,从而从放置的系统块的相邻的行的横向入口可以引导至同一个总线路径,其在后面还可以放置在放置的块的行之间。
由此表示,该自动放置产生光伏设备的结构,但是该这样结构化的设备还不是完整的,而是还可以通过手动的再改善工作或补充工作补充,属于此的还有最后的完整的占据或连接到入口或从入口到达的所有路径或总线路径的连接。
路径或入口在此用于对设备进行通行,或者用于走过设备或者用于沿着该路径要铺设的、携带电流的缆线/导线的路线引导。以相应的方式也将至各自的系统块中的变流器的入口作为这样的路线来设置,该路线或者允许通行,或者仅作为缆线路径提供。
结构化的设备的电缆线连接在放置所有系统块之后进行。该缆线连接本身不是第一系统块或第二系统块的强调的组成部分并且也不是通过该系统块的放置而规定。
以系统块进行放置的结果是在其结构方面被存储的光伏设备。通过所要求的方法可以快速和不复杂地获得的多个存储的设备反映了为设备区域提供的多个可能性。
结构的确定在此是主要的和决定性的起点,然后通过描述的路径或缆线线连接的再处理是次要的。其从这样构造的设备的结构中相对明确地得出。这样构造的设备也可以已经具有一些技术参数。其他添加的技术参数通过事后布置的电导线和太阳能电池板至变流器的接头来补充。
这些技术参数总体上使得建立的设备与在同一设备区域中可以被构建的其他建立的设备可以比较。设备的该技术比较允许,放置并且根本上确定对于应用情况尽可能好的设备,以便也能够构造所述设备。技术比较确定该设备。
为了比较它们(设备),将它们一起存储在存储器部件中,通常是数据库中。计算装置于是能够读出这些多个存储的光伏设备并且图形地显示,以使得比较变得容易。
一个系统块在权利要求的定义中是定义了变流器区域的这样的块。该系统块对应于一个DC-AC转换器并且系统块中的所有太阳能电池板电连接到该DC-AC转换器。反过来看,该系统块是一个变流器区域。该系统块于是可以从中得出,该DC-AC转换器具有何种额定功率,系统块中规定了何种数量的太阳能电池板并且还考虑系统块中的太阳能电池板的额定功率。
如果将结构大小进一步降低(离散化),也就是将一个系统块中确定的部件的数量减少到一个GJB块(接线盒的电收集范围),则不再强制一个DC-AC转换器对应于一个各自的GJB块,其也可以作为适配块构造。
该块作为相同的技术问题的另一个解而由多个太阳能电池板、后面要放置的DC-AC转换器的多个输入端、其额定功率和太阳能电池板的额定功率确定。同样规定电池板按照固定数量的行和列的布置。
该GJB块作为系统块缺少规定的DC-AC转换器,而是定义太阳能电池板的组,其电地对应于接线盒“GJB”(专业上理解)。GJB盒是专业领域中常用的、多个太阳能电池板的经过GJB块被传输到变流器的多个电导线的连接盒。直到后来才将放置的GJB块的较大的组中的太阳能电池板中的一个去除并且在其位置上放置一个DC-AC转换器(变流器),来自于GJB块的所有导线被导电地传输到所述DC-AC转换器。
GJB是无源的“接线盒”,其能够导电地容纳多个DC输入端导线并且电相连以及提供DC输出端导线,其反映了输入端导线的电流和。在该GJB块下级(并且在其上游布置)的是AJB(阵列接线盒),其将一个电池板的多个串电综合。在太阳能电池板的一个串中多个太阳能组件串联连接。
多个AJB向一个GJB供电,并且如上所述在变流器区域的情况下GJB区域是如下的区域,其也可以被放置(权利要求20),但是比具有分别一个固有的DC-AC转换器的第一或第二系统块具有更小的额定功率。
多个GJB也可以连接到所属的DC-AC转换器的同一个输入端。
基于多个自由度得出可能的PV设备在待构建的设备区域上的大的带宽。各个设备在此关于不同的、决策相关的技术特征而不同地表现,其通常直接对应于优化目标(通过应当将其最大化或最小化)。
在此提到的是例如设备的(技术)额定功率、(技术)年发电量(以kWh-千瓦时为单位的产生的能量),技术开销(需要的部件的数量,缆线连接的复杂度)和设备的安装和维修时的开销(鲁棒性或灵敏度)。
光伏设备的各个技术特征的参量(和由此优化目标的满足)在此以复杂的方式取决于技术参数。技术特征此外受到设备区域的拓扑(上升或下降),(对应于规定区域的位置上纬度的)太阳变化和在区域上典型的天气变化影响。
可以说,PV设备的优化的特点在于在可能的技术参数(特征)上的大的带宽、多样的环境影响和在自由度之间的复杂依赖关系。由此PV设备的建造者、设计者和规划者需要好的支持。
通过产生光伏设备的多样性(Vielfalt),该多样性覆盖设备区域上可能的太阳能发电厂的带宽,将优化余地在各个技术特征中示出并且获得关于立即可用的替换的概览。
附图说明
以下借助多个实施例解释和补充要求保护的本发明。其中:
图1示出了具有存储器和多个显示装置的计算机的系统设备的构造。
图1.1示出了电池板T1的透视图,其在一个支撑位置上具有多个太阳能模块21、22、23等,其中利用太阳能模块覆盖的整体利用20表示。
图1.2是图1.1的侧视图,其中两个电池板T1和T2向右间隔地示出并且标出了距离d。在一种替换中,在地带的走向从B1改变到B2的情况下,第二电池板T2竖立于比被放置在平的地带B1上的并且具有与电池板T1更小距离d的电池板T2更深处,仅通过其支撑脚t'2的下端表示并且离第一电池板T1更远,通过距离d'表示。
图2示出了由两个矩形组合而成的设备区域100'的拓扑图。在其中示出了各个高度点和通过不同的灰色阴影线也示出了等高面。在该设备区域100'中要构建设备。
图2.1示出了多个系统块,其全部由相同的系统块S1形成并且在放置时已经被插入到按照图2的设备区域。各个以放置的形状的系统块不重叠并且现实地完全填满由两个矩形形成的区域,具有在块之间的各自的距离,在所述距离中可以铺设线路,其作为可以在其上行驶的路径或作为缆线路径(与线路同义)构造。
图3示出了具有四列和十一行太阳能电池板的系统块的例子,其中在一个太阳能电池板的位置上大约在系统块的中间画出了一个DC-AC转换器。
图3.1示出了按照角度α裁剪的版本中的按照图3的块。
图3.2示出了系统块关于中间平面被镜像(中间平面沿着入口Z延伸)。
图4更详细示出了多个太阳能电池板和更详细规定的系统块,其中也可以看出图3的部件,仅削减到一个电池板的模块,其作为小的矩形可以看出。也画出了将电池板与转换器相连的电导线。
图5示出了放大的系统块,如其与图4的那个系统块相应的那样,仅具有更高的分辨率。
图6示出了放置的系统块,如其与图5的那个相应的那样,仅具有各个电池板行相对于彼此的距离变化(在列方向上来看的距离变化)。可以看见两列,在其内部在行之间的距离a(相同地)改变。
图7是系统块放置器的构造思路,其如何放置两个系统块,并且如何在后面、在结束对于设备区域的放置之后可以添加线路,在所述线路上缆线路径可以延伸或在所述线路上可以行驶车辆。图7仅是以下的图8的第一部分(在那里是左上方)。
图8示出了系统块S1的宽的放置,其中延伸在宽度上比在设备区域100的高度上更多地延伸。
图9是在同一个系统块的另一种放置的意义上的同一个系统块S1,仅在高度上比在宽度上加强地取向。设备区域100是相同的。
图10是与图5的第一系统块S1相比可以看出的第二系统块S2。其在高度上更少而在宽度上更多地取向。其具有少的电池板行,但是也是两列电池板行(垂直的中间平面的左边和右边)。通过缆线一起画出的电接线不是块的组成部分,而仅仅是象征性地存在。
图11是按照高度比宽度大的设备结构的、图10的系统块S2的放置。
图12是设备中系统块S2的应用,其大约是正方形,但是相对于图11在纵横比上更宽。
图13是另一个系统块,其类似于图5的系统块,也具有24行太阳能电池板,但是更细长,也就是在行方向上具有更短的电池板。在此省去了模块,从而电池板本身也可以被识别。左边示出两列互相密集地竖立的太阳能电池板,留下垂直的缝隙,右边示出两列同样互相密集竖立的电池板。
图14是另一区域100″中的光伏设备的构造的例子。该区域基本上是平的并且按照图13的系统块在该平的区域上被应用,其中利用拓扑匹配也没有得出在放置时太阳系统块中能电池板的行距的变化。
图15是由六个太阳能电池板组成的GJB块。
图16a和图16b是设备区域中GJB块的放置。
图17示出了变流器区域与放置的GJB块的组“g”的对应。
图18示出了在图17的变流器收集区域的分组g1和g2中变流器W1和W2的嵌入。
图19示出了放置的GJB系统块的电连接,其被分组并且具有按照图18的DC-AC转换器。
图20示出了用于规定光伏设备的结构的方法的实施例的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出存储模块10,在其中数字地存储了光伏设备的多个布局。该存储器例如可以构造为数据库。在其中存储的、将在后面解释的、在该例子中由第一计算机12“计算机支持地”计算的PV设备的布局100、101、102,由第二计算机16读出并且在显示装置19的屏幕显示19a上显示。
可以是显示器上的示图或打印品的屏幕显示19a,可以具有至少两个显著的区域,即坐标区域和轴区域,在该轴区域中画出了多个平行的轴,作为图形代表的滑块示出(具有图形移动键的轴)。
图1是应当用来理解功能的图。为此划分总方法的各个功能组成,对应到本身的计算机核并且也显示不同的显示装置,其中在图1中示出了三个显示装置18、19和14。
如果为此提供了一个显示装置,例如14,则在以下解释的所有方法功能基本上也可以利用一台计算机和一个主存储器10(其可以是数据库)执行。但是由此该总系统(系统设备)的单个元件的功能不明确,因此可以通过例子和根据理解来单个地考虑它们。
在该功能的解释中已经假定,工作方式按照以下的页表示或执行。没有对工作方式的理解,设备本身是不可理解的。对后面进行的详细解释的该预见由此可以提供一种领悟或概览。
在第一显示装置18(其可以是屏幕或将屏幕的内容投射到投影面上的大屏幕电视放映机)上,示出了第一系统块S1。该系统块S1由应当被称为系统发生器的计算机11产生。计算机1向显示装置18的屏幕显示18a提供刚刚激活的系统块的图像。
如果通过指针(鼠标指针)或在交互的平板电脑显示的方式中通过触摸改变系统块S1的元件,则系统发生器在交互处理中也用于产生其他系统块。其由显示装置18经过接头18b通知系统发生器11,其然后经过显示器导线18c改变示出的系统块。
系统发生器11将刚刚更新的系统块S1经过导线18e馈送到系统块放置器12,其具有总系统的核心任务。系统块放置器PLZ或12使用来自于系统块发生器11的系统块并且将其放置在另一个显示装置14上,其象征性地示出或显示设备地带100,其中在此也可以使用显示的另一个替换,如投影面上的大屏幕电视放映机,如在大的设备区域中甚至是推荐使用的。
在设备区域100上表示了变电站90并且示意性已经可以看出两个放置的系统块S1,其在此例如借助左上的角点被识别。第一角点15首先被放置。
例如鼠标指针或坐标输入可以用于此,并且该放置和在其上进行第一放置15的地点,由显示器装置14经过导线14a告诉系统块放置器12。该系统块放置器然后将其由系统块发生器11经过导线18e获得的系统块S1放置在该位置上,如象征性画出的那样。
所有其他系统块放置计算机支持地并且自动地由系统块放置器12进行,从而不必附加地预先给出放置点15b(系统块的左上方角点作为第二放置的块)。计算机12本身找到该放置点。
初始的点15除了被通知给系统块放置器12之外还经过导线14b通知到拓扑存储器TOP或13。该拓扑存储器然后经过导线13a将围绕点15的地带配置、在以下此外拓扑,给出到系统块放置器12。
系统块放置器12由此将其经过导线18e已经获得的待放置的系统块S1,在考虑第一放置点15上的拓扑的条件下换算并且这样放置,如在显示装置14中象征性和在设备地带100内部的其显示所示的那样。系统块放置器12本身找到的接下来的系统块的进一步放置,例如利用左上角15b,在也考虑在第二放置点15b下面的拓扑的条件下进行。系统块放置器同样经过拓扑导线13a获得该拓扑信息,但是在系统点上请求,该系统点是用户没有以15规定的,而是本身由计算机单元12计算的(在例子中是系统点15b)和经过请求导线12b通知了拓扑存储器13的。
其被读出并且在第二放置点15b上经过导线13a输出到系统块放置器12。
示出的一个角仅仅是一个可能的放置的例子。其他例子可以是,待放置的系统块S1的中间或其他角或边线。这样被识别的地点,开始是对于系统块放置器12和拓扑存储器13已知的,从而一方面准确地进行放置另一方面所属的拓扑在待放置的系统块的部分中也准确地经过导线13a被传输到系统块放置器12。
系统块放置器中放置的计算详细地在本申请的以下部分中公开。
应当提到,利用填满设备区域100的这些系统块最后发生什么。系统块放置器12具有中间存储器,其中其将放置的块和其坐标中间存储。如果设备区域100被填满或填充为使得设备的(刚刚被构思的)额定功率被达到,则设备配置或这样形成的设备的结构,在例子中是101,存储在主存储器10或SP中。
在三个中央部件11、12和13一起作用的条件下,以这种方式可以建立光伏设备的多个结构,并且在中央存储器10中存储。它们在那里一起被提供并且可以由在此没有详细解释的计算机核16使用,其为了优化或为了选择或根本就是仅仅为了显示而将这些不同的设备摆放在另一个屏幕19中或以其他方式合适地改变地摆放,以便从许多可能的设备中找到和放置对于区域100的实际上切合实际的设备。为此优化OPT在计算机16中具有输入导线和输出导线。利用输入导线10a将多个存储的设备配置向该计算机传输。利用输出导线16a将该设备配置以合适的方式在屏幕19上显示。在那里象征性地显示填充的设备区域100,其中已经放置了多个系统块S1,但是这仅是一种可能的显示方式,许多其他的可能的显示是可能的,但是在此不必深入讨论。显示多个设备配置和从中按照多个优化标准多标准地选择的一种可能方式,在2011年11月29日的申请DE 10 20111055 849.7中公开,在此将其在关于从预先存储的设备配置中图形控制的选择方面的内容引入(那里是从存储器30中,在此是从存储器10中)。
对优化的控制在计算机核16中经过导线19b进行,其传输通过鼠标指针激活的信号,或通过未示出的键盘输入来将控制信号传输到计算机16。
在显示装置19中显示屏幕区域19a,其但是在此也可以是投影面上的大屏幕电视放映机显示,或者是平板电脑,在所述平板电脑中显示本身可以通过触觉使用来改变并且在此执行输入信号。
这样描述的系统设备的使用应当在以下详细解释。在这之前,应当解释另一个基础,所述基础涉及要放置的太阳能电池板。
在此在图1中已经假定,系统块配置(如在图3或图4例如示出的那样)是常用的。在该系统块配置中放置了多个太阳能电池板,其中在图1.1中按倾斜视图示出并且按照截面图在图1.2中示出两个间隔的太阳能电池板。图3中的每个矩形条对应于一个太阳能电池板,其中附图标记T1和T2可以表示图1.1和1.2的太阳能电池板T1和T2。
太阳能电池板Tn(在例子中是作为两个电池板T1和T2在图1.1和1.2中示出的),是这样的太阳能电池板,其在一个面积上携带了多个太阳能电池20。太阳能组件21、21a、21b、…、22、22a、…可以被不同地组织。目前通常的组织是这样构造的,使得多行太阳能组件29、29a、29b、29c、29d被组织并且覆盖面积地安装到电池板T1的上侧。其在下侧被电接线,要么一行所有太阳能模块串联要么交替地通过来自于相邻行29、29a的不同组件错接和形成串联。在与之垂直的方向上得到太阳能组件的列21'、22'、23'、…。
由此可以将每个太阳能组件21、22、23的输出的电压相加,从而形成沿着一条“串”例如21或21a的电压,其对应于一个组件的自身电压,乘以串联连接的模块的数量。由此形成的、通过多个串的并联连接不改变而是仅在其可输出的电流方面被放大的直流电压,在目前通常的设备中不高于1500V。其是由入射的太阳能产生的直流电压。
不同的行29、29a、29b(和其他)在示出的例子中被设置在倾斜的面积上。该倾斜度可以取决于PV设备的安装地点而不同大。如果太阳能电池板T安装在赤道附近,则其也可以接近0。优选地,其具有小的倾斜角,以避免损坏(Versehrnutzung)和例如让水流走。太阳能设备定位越北,则所有太阳能电池20在电池板的平的侧上相对于水平线H具有的倾斜度(太塔)越大。
如果设备设置在靠近赤道,则倾斜角接近0°,通常高于10°,以便当水落在太阳能电池20上并且应当流走时实现自清洗。
更北设置的设备,具有更大的倾斜角,直到在对于装备有按照图1.1和1.2的太阳能电池板并且例如在瑞典设置的(>北纬60°)的PV设备的40°和50°之间的倾斜角。在中欧在45°和55°之间的纬度的情况下太阳能面积的倾斜角处于20°和40°之间。具体地,以30°倾斜度(±10%偏差)的范围可以适合慕尼黑(大约纬度48°)。
太阳能面积20在此构造为向南(至赤道)并且优选地具有在整个PV设备中相同的倾斜度。该倾斜度表示技术特征值,其可以被补充以遮蔽角(阴影角)σ(西格玛),该遮蔽角也可以对于整个设备是相同的。该角度在图1.2中表示并且从一个电池板的上边沿延伸到下一个电池板Tz的下边沿。通过该角度定义了两个在图1.2中示出的电池板T1和T2的距离,其此外取决于,拓扑如何改变。
具有太阳能电池20的、在支架上构造的太阳能面积立于多个支撑脚上、或者立于也通过横梁(Quertraversen)q1在横向方向上稳定的支架上。例如示出的两个支撑脚t1和t2利用其不同的长度贡献于倾斜角(太塔)。
如果对于待占用的面积,地形变化()B1改变,如在图1.2中所示那样,则按照通过遮蔽角σ(西格玛)预先给出的方式,电池板互相的距离也改变。当地形向下改变时,如在B2情况下示出的,下一电池板被以距离d'定位。所属的支撑脚t'2位于更深处并且当地形B1保留在相同的高度位置上时,通过预先给出的遮蔽角,距离d'相对于更短的距离d改变。
各个太阳能电池板的电连接通过通常由铝制成的电缆线进行。每个电池板的组件通过本身的缆线或导线从串连接至AJB(阵列接线盒),并且多个该阵列接线盒在GJB(发电机接线盒)处互相电连接。该GJB被连接到作为DC-AC转换器的变流器,该DC-AC转换器对应于太阳能电池板的组。
图2的拓扑地图具有两个矩形,左边一个大的和右边一个小的,其在左边矩形的右下边缘上互相连接。得出等高线和特别画出的具有具体高度数据的点。从相同的灰色阴影线可以获悉,存在相同的高度,例如在大的矩形的右上的高原,其处于122m处。具有107m的深的高原中间地位于左边矩形中。要利用太阳能设备占据或构建的区域,利用100'(两个矩形共同的外边缘)表示。
具有高度数据、但是分辨率更精细许多的这样的地图几何,例如作为离散的点面积(在设备面积100'内部)存储在图1的拓扑存储器13中。如果在输入端输入一个坐标,则在存储器13的输出端输出高度值。替换的构造是,输出一整组的高度值。在输入端14b在此输出具有在矩形的内部的所有点的拓扑,其可以预定义并且在其大小方面可以不如下面描述的系统块S1大。
图2.1示出了系统块的放置的应用(如在以下详细解释的那样)在此预先是为了匹配到拓扑,该拓扑在以下的附图中仅还被概念性地重复,但是利用关于图2.1的参考。
围起来的设备面积100'从第一放置点15开始被占据。在存储器13中存储的、在拓扑地图上的该放置点15促使该存储器将可以比系统块S1稍大的整个面积带有拓扑数据地经过输入端13a传输到系统块放置器12。系统块S1然后按照以下描述在此被放置,并且具体来说取决于拓扑,该拓扑主要占据在设备区域100'中第一放置点15右边和下面。其他系统块S1然后被向下放置,而不会在如下意义上与那个前面已经放置的系统块S1冲突,即,其不形成重叠但是以示出的方式也可以包含互相的距离。反过来,从南向北,也可以进行设备的结构化。在此第一放置点15d(左下方)和系统块被从南向北连续地多次放置(方向S-N和从南向北逐列地)。开始点15d有利地处于整个区域100的下面的角中。
24个系统块被可见地放置在设备区域100'中,按照各个列组织,但是不一定按照连续直线的行组织。可以看出,系统块,尽管其由总是相同的系统块,放置系统块。
由此区分系统块和被适配了的、“放置的系统块”。图3示意性示出系统块,在图4中更详细地示出,在图10中示出另一个系统块并且在图13中示出再一个系统块。
图3中的系统块是粗略示意性示出的。对于系统和放置器12足够的是,保持系统块的结构并且将其多次放置,也就是将图3的块多次如如图2.1所示那样放置在拓扑地图上。
提到的附图的系统块在此由系统块发生器11与规划者、用户或建造者合作地产生。其规定其想要在设备区域上应用的(第一)系统块。与屏幕18上的屏幕显示18a合作地产生第一系统块51,其看起来可以如图3所示,或如图4所示。
产生的系统块具有固定数量的太阳能电池板。每个太阳能电池板这样构造,如图1.1和1.2所示,即具有太阳能面积20和形成该太阳能面积的各个太阳能组件21、21a(第一列)、22、22a(第二列)等,其中各个太阳能组件形成行,其称为29、29a、…。各自的列称为21'、22'和23'。被形成的太阳能面积20,竖立于支脚上或其他支架上,其可以引起太阳能面积20的倾斜。一个电池板的这样的太阳能面积是图3的系统块S1中的矩形条。在第一行中的该电池板T1和T2(入口Z的左边)和同一行中的太阳能电池板T3和T4(入口Z的右边)形成第一行。
第二行形成太阳能电池板T5、T6、T7和T8。在这两行之间设置距离a。该距离a对于从下数的第三行也相同。即使图3的系统块的视觉印象使得观察者相信系统块中的距离a是不同的,其实并非如此。
由此形成太阳能电池板的四列,其中在分别左边和右边的两列之间设置一个入口Z,该入口从系统块的边缘至少到达DC-AC转换器W,该DC-AC转换器基本上在系统块S1的中间在一个电池板的位置上(或替代一个电池板)被产生。
该系统块的所有太阳能电池板电学上对应于该例如为DC-AC转换器的变流器,也就是与其电相连。这在经过阵列接线盒(AJB)和经过发电机接线盒(GJB)直到变流器的共同连接中进行。从变流器本身然后铺设一条导线至后面要示出的变电站90,但是这些电导线全部还没有预定义并且不必是系统块51的组成部分。这是关于在图8ff中作为系统区域或设备区域100示出的区域中太阳能电池板的放置。
如后面应用的或如作为理解基础在图2.1中已经应用的系统块S1的变化,可以按照图3.1和3.2进行。
二者获得匹配,该匹配在系统块利用拓扑匹配在区域100中被放置之前是可能的。
以角度(向右大约30°)的裁剪导致,入口Z倾斜地延伸,所有电池板保留在相同行中,仅累进地沿着系统块的倾斜的左边界延伸,但是不脱离行取向。距离a在该裁剪时也不改变。附图标记保持相同,仅产生倾斜度并且裁剪的系统块S1被称为S1'。
系统块S1的第二变化导致系统块S1″。这在图3.2中示出。系统块S1关于垂直的中间平面镜像,从而转换器位于左边并且左边的电池板T1完全位于右边。未示出的镜像是关于与之垂直的中间面积的那个镜像。两个镜像都可以单个地或组合地被应用。如果其被组合,则这对应于系统块围绕其中点的旋转。
图4示出第二系统块的详细显示,如利用太阳能组件在电池板上占据的。在此设置在转换器W下面十一行和在转换器W上面十二行。左边和右边是一列电池板,但是其在详细考察方式中分解为四列,因为在左列中每个电池板行由两个互相紧靠地竖立的电池板形成。在图3中可以看出的、在入口Z左边的一行的两个电池板之间的缝隙小到其在图中不被察觉。
入口Z在此水平地延伸,但是也从系统块的边缘至DC-AC转换器W。
对每个系统块S1仅设置一个转换器W,从而该系统块S1也可以被看作为“变流器区域”,也就是包括所有如下的太阳能电池板,其电接头引导至系统块的该变流器W。电池板行的该距离称为图4的系统块S1中的“a”。所有距离a相同,其中产生引导至变流器的入口的距离例外。
不一定强制属于系统块S1的缆线连接在图5中(作为放大的图4)中示出,因为其在后面的显示(在那里系统块被放置在设备区域上)中,不再能够被显示(它们太小了)。属于线缆连接的是所有电池板的AJB的连接线,其中分别将一行电池板综合并且形成(每个电池板行)一个水平连接线70。经过AJB连接器建立垂直的线缆连接80,其引导至变流器W。变流器W本身利用也垂直铺设的连接导线81与在此没有示出的变电站90相连。
第一行至第二行和第二行至第三行的距离分别是a。其他电池板行的距离在列方向上也分别是a,在铺设了从系统块S1的边缘至变流器的入口Z的地方例外。
如在图3或图4(图5中放大地)由系统块发生器11已经定义的这样的系统块被传输到系统块放置器12。在放置器12中将系统块对于放置不变地接受或者而是按照图3.1或3.2(或那里还提到的其他镜像之一)改变。该改变但是不改变太阳能电池板的数量和其按照行和列的固定距离的布置,其不改变仅一个存在的转换器并且也不改变从边缘至少至该转换器的入口的存在。
在图6的假定例子中使用图4的系统块。该系统块S1不被镜像并且不变裁剪,而是仅按照取决于图2的拓扑的形状被放置。为此系统块放置器12经过功能元件13的输出端13a获得拓扑数据并且将操作的开始作为第一放置点15识别,在图1的例子中是左上角,在图2.1的象征性示出的情况中也是。
图4的系统块于是取决于拓扑地在太阳能电池板行的距离a方面被改变,并且该改变是取决于拓扑的,也就是取决于被产生的系统块S1作为块B1(被放置的系统块)被放置的地点处地面的走向。被放置的系统块B1具有在纵向方向上的另一个延伸。其宽度保持相同,但是通过改变距离形成在纵向方向上的匹配,该匹配可以是相对于图4的模型或样板的放大或者可以是缩小。
图6可以看出,拓扑数据的影响经过13a在放置器情况下可以导致,系统块在纵向方向上拉伸或压缩,但是这对于每一行进行。
如果第一系统点15位于左上方,则可以在左上方开始取向。但是也可以利用布置在左下方的角中的第一系统点15a进行另一个放置。该系统点应当对于图6的例子被使用。在第一个三行之间的前两个距离以a不变因为区域在此是平的。在后面的行中产生由功能元件12根据在该位置上的拓扑所计算的更短的距离,并且将距离匹配到a1,其中a1小于a。在该区域中在北半球来看于是主要是上坡,从而当电池板是倾斜的并且向南向着赤道对齐时,它们可以互相更紧地竖立。然后可以识别拓扑的向下倾斜的区域,因为电池板的距离变大,距离a2、a3和a4越来越大,从而下坡越来越陡。对于在八个电池板行之后的距离,距离才又变小并且大约对应于距离a2,其中下坡陡度下降。
这些距离借助阴影角来计算,该阴影角对于整个设备保持相同并且该阴影角已经结合图1.2被解释。在那里其具有值σ(西格玛)。
被放置的电池板是系统块,其取决于拓扑地按照图6已经被匹配。转换器不再是抽象的W,而是用于第一放置的电池板的W1。入口Z不再是抽象的,而是第一放置的入口Z1并且电池板取决于被放置的系统块得到另一个索引,也就是T15(第一块,第五个电池板)、T16、T17、T18。在左下方,块T11(第一电池板,第一块)在图6的例子中在第一放置点15a处开始。
如果这些系统块的多个被先后放置,则自动放置器12将下一个系统块如图7解释的那样放置。在此可以看见变电站90并且第二放置点15b由自动放置器12自动确定,其位于点15a下面并且与其些许相隔,以便还能够在其间铺设后面的线路,该线路可以作为行驶路径或作为至变电站的缆线路径被使用。
第二放置的块51是与图4相同的系统块,仅仅是将其不同地匹配,因为以第二放置点15b开始的拓扑是与第一系统块的平面延伸不同的拓扑。第一系统块B1(在其放置之后)获得相对于其被放置的第二系统块,该第二系统块与第一系统块不重叠并且不超过设备边界100。第二放置的系统块S1被称为BZ。
对于B2的放置,也使用图4的系统块S1,没有裁剪或没有镜像。入口Z分别位于转换器右边。
在系统块B2中放置的转换器W变为W2并且放置的入口Z变为Z2。
后面,而不是现在,但是出于解释的原因在图7中包含的,进行线路的插入,其作为可行驶的路径或作为缆线路径在建造的太阳能设备中可以使用。它们这样定向,使得它们被铺设在放置的太阳能电池板之间,但是不是在放置的系统块内部或通过放置的系统块,而是仅在放置的系统块B1、B2…之间。
接下来的多次和连续的放置的继续(参考图7已经被解释两次),在图8中找到结果。也可以找到放置的系统块B1、放置的系统块B2和除了图7之外还在之下放置的系统块B3。对于所有三个放置的系统块已经使用图4的系统块S1并且没有镜像和没有裁剪。针对变电站9取向,可以理解,如何利用下一个放置的系统块B3补充图7。形成放置的转换器W3和放置的入口Z3。
图8特别示出设备面积100,其容纳待建立的光伏设备101。但是在由线100(作为边界)所框定的面积内部,建立的光伏设备101仅需要被称为F101的较小面积区域。不同的设备可以这样具有高度方向上和在横向方向上不同的延伸,它们可以在或多或少的程度上占据可用的总面积100,并且多个这样形成的设备为了比较的目的对于后面的多标准优化和所属的由计算机核16进行的显示而存储在存储器构件10中,这些设备将根据以下的图9、11和12解释。
应当以图8为例解释,提出具有PN=27.8MW的、建立的PV电厂101的额定功率和具有2.5MW的、系统块S1的块功率。对于在面积区域F101中放置的十一个块得到27.5MW的总功率,其通过附加的更小的块(其可以被手动放置),还对总的设备功率进行补充。补充的该方式是已经几乎完全结构化的设备101的再结构化,其补充该通过系统块自动放置器12实现的系统状态。
为此可以使用部分第一系统块,其被切割使得实现设备的总功率。这也对应于由放置器12识别的中断标准。如果其将另一个系统块S1接着已经放置的十一个块B1至B11放置,一个可能的地点是块B10的右边(在面积F101的右边缘处),则规定的额定功率被超过。于是放置器12在整个区域100被系统块S1填满之前结束自动放置。系统块S1的另一个放置将超过27.8MW的预先给出的额定功率。
如果设备面积100已经被填满,但是设备额定功率还没有被达到,则于是给出另一个,在图8的该图中未示出的、连续放置的中断可能性。另一个系统块S1于是不能在与已经放置的块不重叠的情况下还插入到已经放置的块和设备面积的边缘100之间。
图8中也可以看出距离的改变,该改变通过系统块的改变的长度(在图中是高度)实现。块B1和在第二列中、在其右边与其并列的块在长度上明显不同,这通过在右边的块B4中的更短的行距离a得出。之下的块B5具有在太阳能电池板的行之间明显更大的距离,从而其长度比块B1的长度明显更大。
已经画出的线路(灰色突出的)是事后插入的。其显示了,完成的结构化的设备101以何种方式还可以再补充完整。在此系统块中的所有入口分别与一个位于外部的线路连接。前六个块B1至B6在初始的方向上作为块被放置,如图3解释的。应用于图4的系统块S1的、图3.2的意义上的镜像的版本,导致第三列中三个系统块的放置。其具有向左对齐的入口Z,以便引导到铺设的路径,该路径从其左侧容纳或连接中间三个块B4、B5和B6的其他入口。
在图中左边还可以看出经过额外线路连接的变电站90。在该线路上车辆可以行驶,行人可以走过或仅缆线/导线可以铺设。其取决于用户和应用情况。
所有放置的十一个变流器W1至W11的DC导线一起引导至变电站90,其利用相应的、但是在此未示出的缆线连接到变电站。变电站90相应地具有用于十一个变流器和一个尚待放置的更小的系统块的十二个输入端,以便足够达到设备额定功率。
图9示出另一个放置。图9利用也对于设备101的结构化已经被使用的同一个系统块S1工作,设备区域100也相同。
但是在设备区域100中另一个面积F102被占据,其通过同样作为块B1、B2、…的十一个放置的系统块形成。
其他结果在此通过其他开始获得。将系统块51一次作为块B1放置在设备区域100中的更上部。在此放置的系统块B1基于在该外部中存在的其他拓扑而在其长度上强烈减小,在行之间的距离缩短,这控制地引起上坡(在北半球中具有向赤道倾斜的太阳能面积20)。这与图8的放置的块B1相比可以看出。后续放置对应于前面描述的步骤利用放置器进行,该放置器由拓扑存储器13馈送,并且自动选择分别下一个地点,该地点在进行的放置之后应当作为另一个面积块被“构建”。相应地在第一列中形成四个放置的块,在第二列中同样形成四个放置的块并且在第三放置的列中形成三个块,它们一起也定义十一个块,其通过一个补充块再结构化,以获得设备额定功率。
在此也特别清楚的是,设备区域100不是被完全利用,从而,如果至少一个块(该块是已经产生了按照图8的设备的结构的同一个系统块S1)被按照另一方式放置,则专业人员可以设想在变电站90的位置相同情况下可以得出的多个其他放置。
结构化的设备102和结构化的设备101是PV设备的构造的两种情况,其被存储在存储器装置10中。
以下在图10中可以看出,使用一个按另一方式构造的系统块。该其他系统块可以是与在图5中放大地并且在图4中象征性地示出的第一系统块相比的第二系统块。
图10的系统块S2不如系统块S1长(在图中不如其高)并且更宽。其结构是类似的,但是其具有太阳能电池板的更少的行。在入口Z下面有八个太阳能电池板行和在入口上面同样有八个太阳能电池板行。在入口的延长处在图的左半边布置了另一个太阳能电池板行。尽管不能直接看出,但是垂直的中间平面的左边和右边分别存在两列电池板行,其通过在图中不显眼的距离(中间地)分离。更大的距离处于中间平面中并且右边同样存在两列电池板行。
电池板与图5的系统块中相同布置。同样存在距离a并且在列方向上在所有电池板行之间相同。一起示出的经过缆线/导线的缆线连接仅象征性存在并且不一定强制是系统块S2的组成部分。系统块S2同样具有固定数量的太阳能电池板,在此更少,和按照固定数量的行和列的布置。列的数量对应于图5的,行的数量比图5的系统块的少。
仅存在一个DC-AC转换器W并且存在一个入口,该入口从第二系统块S2的边缘引导至转换器。
结合图11解释图10的第二系统块的第一放置。在此关于与前面详细解释的图7相应的图的中间步骤被省略并且在图11中相同示出同样要被放置在相同的区域100内部的整个PV设备103。
变电站90处于同一个位置上并且在完成之后经过自动放置器12得到五十个系统块,其几乎达到27.8MW的额定电厂功率,绝不会超过。一个块的额定功率由于更小的行数而更小,从而放置更多块,以获得额定功率。在示出的例子中一个块具有1.85MW的额定功率,从而完全达到额定功率。再结构化在此是不需要的。区域100在使用该系统块S2的情况下也不是完全被占据,而是面积F103小于由设备区域的边缘线或边界100所允许的面积。在此自动放置的中断标准是待建立的电厂103的额定功率的达到。
利用图11形成另一个电厂103,其被结构化并且其结构被存储在存储器10中。
前两列的定义示出,第一列仅由没有裁剪或没有镜像的原始的系统块S2建立,并且所有入口Z向右延伸。以块B6开始的第二列由镜像的系统块S2形成,其在垂直的中间平面上已经由功能元件12镜像并且然后取决于拓扑地作为块B6至B10已经被放置。
得到用于后面铺设的线缆的贯穿的距离,其可以将所有前十个块(以一个垂直线路)连接,十个放置的块的所有入口在其上经过。
所有五十个放置的变流器作为由直流(DC)至交流(AC)的转换器分别经过一个相应构造的和能够携带电流的导线与变电站90相连,其在此未示出地与在设备100外部安装的电网导电地耦接。对于图8和9的变电站90同样成立。
在图12中在相同的区域100中利用图10的系统块S2的另一个放置构造第四电厂104。
在图12中可以看出,放置的第二系统块S2以“调制的”行距a作为块B1至B15被放置。相对于图11,使用相同的系统块S2,仅仅是第一放置利用靠近变电站90的开始点15开始,从而形成另一个设备104,其也可以称为另外结构化的设备,但是功率相同。PV设备104占据面积F104,其比对于图8、9和10的设备已经使用的相同的边界100小。
也可以清楚看出当一个系统块已经被放置时在该系统块内部行距a的变化。该调制是拓扑控制的。
待放置的行距ai的各自的计算,在考虑阴影角的条件下由系统块放置装置12进行,该系统块放置装置12由拓扑存储器13提供拓扑的数据。对于图11和12已经使用的另一个系统块,已经由系统块发生器11产生并且例如可以在特殊的屏幕18上在图像部分18a被显示。同样在存储器装置10中存储结构化完成的设备104的结构。
由此描述了光伏设备的建立的四种不同方式,即利用第一系统块工作的、利用同一个系统块的另一个放置工作的、利用另一个系统块工作的设备和最后还有利用另一个系统块的分别另一个放置工作的。“工作”是在建立设备的意义上工作。
从这许多设备结构化中在相应许多不同系统块的情况下形成设备构造的可能性的大的多样性。所有都存储在存储器10中。
另一个系统块构造从图13抽象地得出。图13示出单个模块的省略,从而仅还示出这样的太阳能电池板,其在中间列的左边由互相靠近的两列形成,并且在中间平面的右边同样由互相靠近的两列组成。由此整个系统块由四列,关于基本上中间放置的DC-AC转换器W的十二个下面的行和十一个上面的行,和从系统块的左边缘至该转换器W的入口组成。
通过省略太阳能组件可以使得电缆线连接更清晰可见。各自的太阳能电池板利用其太阳能组件串电连接到一个AJB,并且多个这样的AJB与一个引导至变流器W的GJB相连。也可以另外地进行解释,多个GJB(接线盒)可以在该系统块的系统区域上放置并且分别将一组从AJB而来的电流导线综合,从而由多个GJB输出端向一个变流器W馈送。变流器为此具有多个输入端以从多个GJB接收电流。
图13的第三系统块S3比图5的那个更细长。其具有多个电池板行,但是具有在宽度方向上更小的延伸。系统块S3的放置应当在在图14中示出的替换的设备区域100″中解释。在此也设置一个变电站90,但是区域不是非常接近正方形,如前面的图中的区域100那样。而是倾斜的条形区域,其具有复杂的边界。
自动放置以点15处的系统块放置器开始。在此该放置器使得可以仅将一个系统块作为B1放置。其不能将另一个系统块放置在块B1下面,因为会离开边界。自动放置器也就是以下一列和块B2的放置开始。在块下面其可以放置另一个系统块S3,其作为B3可见。然后其必须重新交替列。已经画出的、连接每个系统块的入口的线路(更深的灰色)对于完成的设备105已经画出,但是其在结束时,如果系统块放置器12已经放置了所有十个系统块,则才被添加。
右下方可见再结构化的部分系统块,其称为B1'。该块更小并且是系统块S3的、围绕其中点和变流器W“剪切”的一部分。
在第十个系统块B10的放置之后(图14中的右下方),自动放置器12确定了中断标准,即几乎完全达到设备功率。如果其放置又一系统块,则会超出设备功率。其考虑的第二中断标准也可以满足或已经被满足,即,一个整系统块S3的下一个放置已经超过了边界100″,从而该块不允许被放置,而是由功能元件12中断自动放置。
关于对于整个设备105已经改变的相同的块S3,利用作为“其他块”的更小的剩余块的再结构化,结束结构化或者我们说,将前面已经自动结束的结构化“变得完整”。
图14基于实际上没有斜坡的设备区域100″的拓扑的平的走向示出了系统块中所有电池板在其放置之后的几乎保持相同的距离a。行距中的区别如此小,使得其在图中存在,但是视觉上不能察觉。地形几乎是平的,与地形的平坦性的小的偏差也导致经过系统块放置器12的匹配,也就是所有行距的调制,但是在此以小的程度。
另一个光伏设备105可以存储在存储器10中并且提供用于后面经过计算机核16进行的优化。
至此对于附图已经解释的所有系统块具有矩形的基本结构。但是系统块也可以在其形状上不同地构造,例如构造为具有L形状的这些系统块。
没有特别图形示出的这样的L形状由矩形的块当在块的一半上去掉一些电池板行时得出。在图3的系统块上可以这样想象,即,将电池板行T1、T2、T5和T6去除。系统块于是获得L形结构,因为其边界线具有左下方的留空。
这些L形的块也可以互相邻接被放置,其中当两次镜像的L形块与原始的L形块邻接放置时它们也不重叠。其可以说是在无缝放置的意义上无缝地邻接延伸。
图15的例子中的GJB块是第一系统块的子单元,如结合图3和4已经解释的。在那里变流器以及从边缘出发的线路是系统块的组成部分。二者都被省略,GJB块对应于接线盒并且在图15的例子中具有六个太阳能电池板T1至T6,其分别在一个AJB(阵列接线盒)中电连接,以便电连接图1.1的太阳能面积20的串并且使得可以利用导线继续引导。
图15中画出了六个电池板T1至T6,其在以距离“b”的两行中布置,每行三个电池板。电池板T3和T6的右边布置上面的或者下面的GJB50或51。来自于所有电池板的所有AJB的电总线引导至此。至上面的GJB50或者至下面的GJB51。
在此也称为系统块的该GJB块51的放置以被放置的形式在分别六个太阳能电池板的组中在图16a中示出,其中第一列已经变得完整并且第二列刚刚已经开始。区域100*具有复杂的边界(区域边缘)。其可以是对于如下的原因,即,按照图4的更大的系统块不适合这里。
得到类型S1的七个放置的GJB块,其作为图16a中的G1、G2至G7在设备区域100*内部已经被放置。
放置由修改的功能元件12进行,其获得拓扑数据13并且也由拓扑控制地“调制”图16a的放置的块的距离b。在图15中仅可以看见一个行距b,从而在放置的块内部也仅一个行距经过13、13a和功能元件12被匹配于地点的拓扑。
变电站在该图示中为了简化而被省略。
图16b示出了提供的区域100*的完全填充。可以看出,不再能够放置图15(缩小地在图16中)的另一个GJB块。图16中的放置也可以缺少GJB接线盒50或S1的反映,其应当由专业人员想象添加。
图15的GJB系统块由图1的修改的发生器电路11借助屏幕和用户确定,用户可以定义或改变作为GJB块的确定的GJB系统块S1,以便使得其可以经过自动放置器12应用。系统块由此是适配性的,即,其匹配于规定并且其关于距离b、在放置时、实际在放置之前也是适配的,以便然后将该块以拓扑调制的距离在图16a中来放置,直至获得按照图16b的完整性。
GJB块中太阳能电池板的数量的计算从DC-AC转换器W的额定功率、其输入端(接收其电流的输入端的数量)和一个太阳能电池板的额定功率中计算。作为变流器额定功率除以变流器输入端数量和电池板的额定功率之积的结果得到太阳能电池板数量。由此可以看出,每个形成的GJB组的每个太阳能电池板连接到变流器的一个输入端。
功能上的原因是,在一个变流器处不应当具有比其能够容纳的更多(许多)的DC导线,并且额定功率尽可能均匀地分配到变流器的输入端。由此将额定功率除以变流器的输入端数量。为了确定每个接头的电池板,将每个输入端的期望的功率附加地除以一个太阳能电池板的额定功率。由此得到每个GJB块的太阳能电池板的数量(在GJB与变流器的仅一个输入端1:1对应的情况下)。
太阳能电池板的数量的确定可以向上或向下取整。其当然必须是整数。
预先给出固定数量的相同的太阳能电池板T1至T6。还没有放置的DC-AC转换器W被预先设想好,但是还没有被放置。其具有预先规定的、确定数量的输入端。其也具有同样已知的确定的额定功率。二者确定了系统块S1中电池板的固定数量。对于GJB块还预先给出电池板按照固定数量的行和列的布置,在图15中是两行和三列。
其从如下计算,即,应当放置多个GJB块并且后面与一个DC-AC转换器W电对应,如图18所示。仅各个GKB块的精确放置不是对于整个变流器已经固定,而是通过GJB块的连续放置构造和与更复杂的区域100*匹配。
在放置时不允许发生重叠。进行邻接布置,该邻接布置按照两个中断标准,即,达到额定功率(或近似达到额定功率)和/或超过设备区域的边界100*。基于GJB块的更小的额定功率,要放置多个这些系统块,但是也可以更接近设备区域的边界100*。
如果区域100*被占据,也就是一个中断标准已经发出信号,不能再放置另一个GJB块了,则结束放置。
从图15中可以假设,太阳能电池板具有额定功率NT。后面要放置的图17的变流器W具有变流器额定功率NW。对于确定GJB块中相同太阳能电池板的固定数量考虑两个参数,以便然后将该系统块S1多次和连续地放置,而使得其与已经放置的GJB块不重叠。
在按照图16b完整(结束)放置之后定义变流器区域,其分别包括多个GJB块。在例子中进行组的形成,其包括前五个GJB块G1至G5。它们被灰色阴影地显著示出。利用一个GJB块的乘以5的额定功率,接近或达到待放置的变流器W的额定功率Nw。
在图18中示出,变流器W已经被放置在一个电池板的位置上。第三组G3的电池板(对应于图15的电池板T6)被去除,在其位置上放置一个变流器W作为W1,其以被放置的形式是在变流器区域g1中的变流器W1。一个“变流器区域”就是GJB块的确定的组gi。
组的形成继续进行。其一直继续,直到在设备区域100*中不存在还没有被分组的GJB块。在图18中不是这样,在此还存在五个没有被分组的GJB块G11至GN。它们可以跨越列地被综合为一个最后的组g3,其带来与前面的分组g1和g2相同的额定功率。
如果所有放置的GJB块都包括在组中,则分组结束。
如果放置了这么多的GJB块,使得最后的组具有比要对应的变流器所具有的输入端更少的GJB块,则最后放置的变流器的一些输入端保持开放。也可以在该位置上放置具有更小功率或具有另外数量的输入端的另一个变流器。这样形成的最后的组也可以看作为这样的组,该组导致再结构化,也就是导致完整化,存在可能性但是很少出现。
对于每个被去除的太阳能电池板在图18中放置一个变流器W1、W2。
形成的组的GJB块的电连接这样进行,使得每个GJB块被电连接到分别放置的DC-AC转换器W(作为变流器的例子)的多个输入端之一。变流器具有前面预先给出的确定数量的输入端e1,e2,e3至eN,并且这些输入端的每个现在由来自于GJB连接器或总线盒(接线盒)的导电的缆线导电地馈送。后面要解释的图19解释了这一点。
每个变流器输入端也就是具有一个GJB块作为电流提供者(在该例子中仅一个)。
如果已经被放置的所有GJB块被分组并且电连接到放置的变流器,则在此也给出中断标准。
在前面对于具有变流器的系统块给出的可能匹配的相应的应用中,按照图3、3.1、3.2的裁剪或关于一个或两个中间平面的镜像对于图15的GJB块也是可能的。这些可能性在图15至18中没有特别示出,但是可以从前面的描述中假定。再结构化也是可能的,但是很少发生,因为GJB块已经具有比已经与一个变流器对应的大的系统块更小的离散功率。在图18的例子中在一个变流器上分别综合了五个GJB块的情况下可以实现图3的系统块的离散化的1/5。
用于可能的再结构化的一个部分GJB块例如可以由单个的电池板行T1至T3组成,以便将设备在功率方面匹配于要求的额定值。
作为L形或矩形的构造对于GJB块也是可能的。
如果在GJB块中存在多个距离b,则多个距离相同。但是也可以仅存在一个距离b,其于是可以与另一个距离不相同,参见图15。
应当解释图19,以便详细阐述图18的GJB的连接思路。为了简单起见,在此仅放置三个组,其具有三个GJB50并且其属于组g1。该组g1是已经放置的变流器W1的变流器区域,该变流器在电池板T31的位置处出现。
从图19可以看出,两个GJB块G1和G2在左边被上下地放置,每个具有一个GIB50,如图15中(上面的应用情况)所示。第三个放置的GJB块G3关于主平面被镜像,也就是围绕中轴线旋转,从而GJB块50位于下面,但是与最后的电池板T36保持并列。
在放置的GJB块G1的例子中画出了导电形式的连接线。六个太阳能电池板T11至T16(第一放置的块,六个电池板1至6)的每个太阳能电池板具有一个AJB,其综合了各自的电池板的所有串。六个AJB'的每个导电地与放置的GJB块G1的GJB50相连。该GJB50具有电连接导线,其引导至W1变流器的输入端e1。
以相应的方式,变流器W1的两个示出的其他输入端e2和e3由一个分别放置的GJB系统块的一个相应的GJB盒50馈送。变流器W1在引导至变电站90的输出端A1上输出换算到交流电压的功率。
假定,可以将对于放置的GJB块G1的解释转用到另外两个放置的块,不必在那里画出所属的AJB'和导电缆线,其在那里如在放置的GJB系统块G1中那样同样存在。
图18的光伏设备也是这样的光伏设备,其在结构方面被规定并且被存储在存储器部件10中。在那里收集的根据在此描述的方法综合并且在其结构方面已经被规定的光伏设备101至106,可以经过优化16、19和图形显示产生一个光伏设备,其尽可能好地利用给定面积并且尽可能好地满足对于设备预先给出的技术的目标标准。
所有存储的设备可以抽象地经过技术特征值来定义。这是额定功率、电池板的数量、电池板的倾斜角度和/或年发电量。这些技术参数使得设备可以互相比较。
组g的GJB块到所属的变流器的连接也可以另外地进行,方式是,多个GJB子块被连接到变流器的一个输入端上。首先将变流器的额定功率除以输入端数量和太阳能电池板的额定功率(也就是一如既往地对于1:1的情况,其中在仅一个变流器输入端上仅呈现一个GJB输出端)。然后将中间结果除以连接到一个输入端的GJB的数量(对于1:1对应的情况除数是1)。该新的数然后被取整。由此对于放置的该方式确定每个GJB的电池板的数量。
从图19也得出对于每个输入端e1具有多个GJB块的放置的该方式的电连接。电连接的相应方式是这样的,即,在此多个放置的GJB系统块的多个GJB50向变流器的一个输入端提供电流。利用系数k可以确定,在组g(变流器区域)的变流器的一个输入端上连接多少个GJB块。图19示出了放置的GJB系统块的电连接,所述GJB系统块被分组并且具有按照图18的DC-AC转换器。
图20示出了用于规定光伏设备的结构的方法的实施例的示意性流程图。
在步骤2001中在具有局部给定的拓扑的设备面积100上的一个位置上进行一个块的第一放置101。
在步骤2002中在设备面积100上的其他位置上与已经放置的块没有重叠地重复地进行其他块B2,B3,…的放置102,其中在其他块B2,B3,…在设备面积100上的其他位置上的各自的放置之前进行各自的其他块(B2,B3,…)的太阳能电池板T1,T5,T9的行距a1,a2,a3,a4与拓扑的匹配,所述拓扑在设备面积100中各自的其他块B2,B3,…的放置的位置上是给定的,由此其他块B2,B3,…的在其他块B2,B3,…的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变。
如果通过其他块B2,B3,…的放置会超过与该结构相应的光伏设备的额定功率,或者如果不能与之前已经放置的块没有重叠地再放置一个其他块B2,B3,…,则在步骤2003中结束其他块B2,B3,…的放置。
Claims (15)
1.一种用于规定光伏设备(101,102,103,104)在具有局部给定的拓扑的给定的设备面积(100)上的结构的方法,其中,所述光伏设备具有多个太阳能电池板(T11,T12;..TN1,TN2)、多个DC-AC转换器(W1,W2)和至少一个变电站(90),其中所述太阳能电池板(T11,T12;..TN1,TN2)通过缆线连接(70,80)与DC-AC转换器(W1,W2)电连接,并且其中所述多个DC-AC转换器(W1,W2)通过缆线连接(70,80)与所述至少一个变电站(90)电相连,其中,将多个适配的块用于规定光伏设备的额定功率的至少80%的结构,其中该多个适配的块的每个块对应于第一系统块(S1),其中,第一系统块(S1)具有以下部件:
-固定数量的太阳能电池板(T1,T2)和所述太阳能电池板(T1,T2)按照固定数量的行和列的布置,其中该布置包括行的行距(a1,a2,a3,a4)的说明;
-第一DC-AC转换器(W);和
-从第一系统块(S1)的边缘到DC-AC转换器(W)的入口(Z);
所述方法具有以下步骤:
a)将一个块在具有局部给定拓扑的设备面积(100)上的一个位置上进行第一放置(2001);
b)将其他块(B2,B3,…)在设备面积(100)上的其他位置上与前面已经放置的块不重叠地放置(2002);
c)其中,在其他块(B2,B3,…)在设备面积(100)上的其他位置上的各自放置之前进行各自的其他块(B2,B3,…)的太阳能电池板(T1,T5,T9)的行距(a1,a2,a3,a4)与拓扑的匹配,所述拓扑在各自的其他块(B2,B3,…)在设备面积(100)中的放置的位置上是给定的,由此该其他块(B2,B3,…)在该其他块(B2,B3,…)的太阳能电池板的列的方向上的尺寸改变;和
d)如果通过一个其他块(B2,B3,…)的放置已经超过了与所述结构对应的光伏设备的额定功率,或者如果没有其他块(B2,B3,…)在与前面已经放置的块不重叠的情况下能够被放置,则结束(2003)其他块(B2,B3,…)的放置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,规定所述光伏设备(102)的另一个结构,其中,多个适配的块中的每个块对应于第二系统块(S2),并且其中,第二系统块(S2)具有以下部件:
-固定的第二数量的太阳能电池板(T1,T2)和太阳能电池板(T1,T2)按照固定数量的行和列的布置,其中该布置包括行的行距(a1,a2,a3,a4)的说明;
-第二DC-AC转换器(W);以及
-从第二系统块(S2)的边缘至第二DC-AC转换器(W)的第二入口(Z)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,将多个适配的块用于规定所述光伏设备的额定功率的至少90%至95%的结构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,在直到所述光伏设备的额定功率的100%的剩余中,利用至少一个部分适配的块(B'1)或利用用于使得所述结构变完整的另一个块进行光伏设备的再结构化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,将至少一些放置的块(B1,B2,B3,…)在行距的相应匹配之前关于相应的系统块(S1,S2)的中间平面中的至少一个中间平面进行镜像。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,将至少一些待放置的块在放置之前和在行距的相应匹配之前进行裁剪。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,借助阴影角进行行距的匹配,该阴影角对于所述光伏设备的结构的所放置的块的所有匹配是相同的。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法,其特征在于,第一系统块(S1)和/或第二系统块(S2)具有L形状,或者并非第一系统块(S1)和/或第二系统块(S2)的所有行都完全被太阳能电池板占据。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法,其特征在于,第一系统块(S1)和/或第二系统块(S2)的平面延伸是矩形。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,各自的系统块(S1)的太阳能电池板的数量和布置在各自的系统块(S1,S2)的给定的大小的情况下也预先给出了太阳能电池板的统一的列距。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其特征在于,对于多个光伏设备(101,102,103,…)规定各自的结构,并且确定多个光伏设备的每个的多个技术参数,以便技术地比较多个光伏设备。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,将具有其各自的多个技术参数的多个光伏设备能够访问地存储在存储器部件(10)中,以便对于选择或比较而互相图形地显示。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的方法,其特征在于,第一系统块(S1)和/或第二系统块(S2)作为发电机接线盒(GJB)块构造,其中,一个GJB块表示太阳能电池板的一个组,并且其中,该组的太阳能电池板中的一个具有发电机接线盒,该组的所有太阳能电池板电连接到该发电机接线盒。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于以下步骤:
形成至此没有对应的、放置的块(G1,G2,G3)的组(g1,g2),
在各自的形成的组中放置分别一个DC-AC转换器(W1)替换一个太阳能电池板,并且
将每个组(g1)的一个块与对于该组放置的DC-AC转换器(W1)的输入端电相连,直到将所有放置的块分成组并且电连接。
15.一种用于建立用于根据权利要求1至14中任一项所述的方法的系统块(S1,S2)的方法,
其特征在于,预先给出的DC-AC转换器(W)具有额定功率,根据该额定功率在考虑属于系统块(S1,S2)的太阳能电池板(T1,T2)的额定功率的条件下得出在待建立的系统块(S1,S2)中太阳能电池板的数量。
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