CN105514981B - 一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，包括：步骤1，依据建筑信息模型，得到各电气设备的参数、以及各电气设备之间的线路数据；步骤2，计算光伏逆变器的所有可接入位置；步骤3，查找逆变器节点，并查找与该逆变器节点相连的线路数据，得到与该逆变器节点相连的节点；步骤4，将步骤3所得节点修改为光伏逆变器的某一可接入位置，计算光伏逆变器与该可接入位置之间的线路数据，根据线路数据进行潮流分析，得到系统运行状态；遍历所有可接入位置，并比较各自的系统运行状态，得到光伏逆变器的最优接入位置。本发明通过模拟不同用电需求和光伏发电能力下的系统运行状态，寻找光伏逆变器的最佳接入方案。

Description

一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法。
背景技术
BIM是BuildingInformationModeling的缩写，中文一般译为建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。自2002年以来，国际建筑行业兴起了围绕BIM为核心的建筑信息化应用，BIM已经成为了建筑行业的标准。
公开号为CN 103955777A的中国专利文献公开了一种光伏发电接入配电网方案设计与分析评估辅助系统，包括以下模块：基础数据采集模块，数据处理模块，光伏接入配电网方案设计模块，光伏接入配电网方案分析评估模块，含光伏有源配电网的优化规划模块，含光伏有源配电网的分析评估模块，系统内置参数与案例库。该系统主要用于光伏系统接入配电网的后评估，其评估所需的数据来源于数据采集模块，因此无法进行设计阶段的仿真优化。
发明内容
本发明提供了一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，通过模拟不同用电需求和光伏发电能力下的系统运行状态，寻找光伏逆变器的最佳接入方案，减少系统损耗，提高电能利用率。
一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，包括：
步骤1，依据建筑信息模型，得到各电气设备的参数、以及各电气设备之间的线路数据；
步骤2，根据步骤1所得到的信息，计算光伏逆变器的所有可接入位置；
步骤3，在步骤1所得信息中查找逆变器节点，并查找与该逆变器节点相连的线路数据，得到与该逆变器节点相连的节点；
步骤4，将步骤3所得节点修改为光伏逆变器的某一可接入位置，计算光伏逆变器与该可接入位置之间的线路数据，根据线路数据进行潮流分析，得到系统运行状态；
遍历所有可接入位置，并比较各自的系统运行状态，得到光伏逆变器的最优接入位置。
本发明步骤1所需要的电气设备参数和线路数据均由建筑信息模型中获得，其中，电气设备的参数包括：三维外观、电气属性和电气位置。
三维外观包括电气设备的尺寸、形状以及材质等数据。
电气属性包括：电压、电流、视在功率和功率因数。各电气设备连接构成一个完整的系统。
线路数据包括：电气设备之间的连接关系、以及连接线路的阻抗和感抗。
连接线路的阻抗和感抗的获取方法如下：
直接从建筑信息模型中获取线路的材质、尺寸和长度l，从而确定导线的电阻率ρ，导线直径d，绝缘层厚度d0；根据公式s＝π·d2/4和R＝ρl/s计算得到线路的阻抗R；根据公式L＝l*0.2*log(2.52*(d+2*d0)/(0.7788*d))计算得到线路的感抗L。
步骤1所得的信息转换数据格式后，进行步骤2～步骤4，转换后的数据格式包括：节点数据矩阵、线路数据矩阵和发电机数据矩阵。
将电气设备的参数转换为节点数据矩阵，矩阵的每一行代表一个节点的数据，节点数据依次为节点编号、节点类型、有功功率、无功功率、电导、电纳、地区编号、电压幅值、电压相位、位置编号、最大电压和最小电压。
将线路数据转换成线路数据矩阵，矩阵的每一行代表一条线路的数据，线路数据依次为起始节点编号、终端节点编号、电阻、电抗和电纳。
将电气设备中发电设备的数据转化为发电机数据矩阵，矩阵的每一行代表一个发电机的数据，发电机数据依次为节点编号、有功功率、无功功率、最大无功功率、最小无功功率、电压幅值、基准功率、运行状态、最大有功功率、最小有功功率。
步骤2中光伏逆变器的可接入位置是指：除逆变器节点和外界电网(变压器节点)以外的所有节点。
步骤4中的潮流分析采用现有技术中的分析方法，例如，潮流分析采用牛顿拉夫逊算法。
比较系统运行状态时，根据需要选择做比较的参数，综合分析得到光伏逆变器的最优接入位置。
本发明提供的光伏逆变器接入位置优化方法，以建筑信息模型为基础，在包含电气设计和光伏系统设计的建筑信息模型中直接提取数据，进行光伏逆变器的接入位置优化分析，找到最佳接入方案，减少系统的损耗，提高电能利用率。
附图说明
图1为本发明基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法的流程图；
图2为具体实施方式中的电力拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化分析方法，如图1所示，包括如下步骤：
1.电气类设备的建模。在本发明实施例中，电气设备包括光伏板、光伏逆变器、直流汇流箱、交流配电设备、交流变电设备及用电负载设备等。电气设备的模型包括3D外观、电气属性、位置和电气连接关系，其中3D外观包括电气设备的尺寸、形状和材质等数据；电气属性包括电压、电流、视在功率、功率因数等数据；电气连接指各设备之间连成一个完整系统。
2.获取电气类设备的参数。设备参数包括电压、电流、视在功率、功率因数等电气数据，上述数据全部从建筑信息模型中直接获取。
3.获取电气设备间的线路数据。线路数据包括电气设备之间的连接关系，以及线路的阻抗和感抗数据。
连接线路的阻抗和感抗的获取方法如下：
直接从建筑信息模型中获取线路的材质、尺寸和长度l，从而确定导线的电阻率ρ，导线直径d，绝缘层厚度d0；根据公式s＝π·d2/4和R＝ρl/s计算得到线路的阻抗R；根据公式L＝l*0.2*log(2.52*(d+2*d0)/(0.7788*d))计算得到线路的感抗L。
4.将获取的电气设备参数和电气设备间的线路数据转换为潮流计算所需的数据格式。
转换后的数据格式包括：节点数据矩阵、线路数据矩阵和发电机数据矩阵。
将电气设备的参数转换为节点数据矩阵，矩阵的每一行代表一个节点的数据，节点数据依次为节点编号、节点类型、有功功率、无功功率、电导、电纳、地区编号、电压幅值、电压相位、位置编号、最大电压和最小电压。
将线路数据转换成线路数据矩阵，矩阵的每一行代表一条线路的数据，线路数据依次为起始节点编号、终端节点编号、电阻、电抗和电纳。
将电气设备中发电设备的数据转化为发电机数据矩阵，矩阵的每一行代表一个发电机的数据，发电机数据依次为节点编号、有功功率、无功功率、最大无功功率、最小无功功率、电压幅值、基准功率、运行状态、最大有功功率、最小有功功率。
5.光伏逆变器接入位置优化分析，其步骤如下：
5-1、统计光伏逆变器所有的可接入位置，P1、P2……Pn，可接入位置为除逆变器节点和外界电网(变压器节点)以外的所有节点。
如图2所示，在本实施例中，可接入的位置有#2配电柜--P1、#4配电盘--P2、#5配电盘--P3、#6配电盘--P4；
5-2、在转换后的节点数据中查找逆变器节点，本实施例中逆变器为节点3(#3逆变器)；
5-3、根据步骤5-2的查找结果在线路数据中查找与其相连的线路数据，可知节点3与节点2(#2配电柜)相连，节点2即为当前接入位置，计算光伏逆变器与接入位置P1间的线路数据，并依据所得线路数据进行电力系统的潮流分析，本实施例中潮流计算方法采用牛顿拉夫逊算法；
5-4、依次将当前接入位置修改为P2、P3、P4，并计算光伏逆变器与相应接入位置间的线路数据，依据所得线路数据进行电力系统的潮流分析；
5-5、输出不同可接入位置对应分析结果，本实施例中选择线路损耗及电压作为衡量最优接入位置的参考依据，各接入位置对应的分析结果如表1所示。
表1
通过对比各条结果，可知光伏逆变器的最优接入位置为节点6即#6配电盘。

Claims (4)

1.一种基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，其特征在于，包括：
步骤1，依据建筑信息模型，得到各电气设备的参数、以及各电气设备之间的线路数据；
将获取的电气设备参数和电气设备间的线路数据转换为潮流计算所需的数据格式；
转换后的数据格式包括：节点数据矩阵、线路数据矩阵和发电机数据矩阵；
将电气设备的参数转换为节点数据矩阵，矩阵的每一行代表一个节点的数据，节点数据依次为节点编号、节点类型、有功功率、无功功率、电导、电纳、地区编号、电压幅值、电压相位、位置编号、最大电压和最小电压；
将线路数据转换成线路数据矩阵，矩阵的每一行代表一条线路的数据，线路数据依次为起始节点编号、终端节点编号、电阻、电抗和电纳；
将电气设备中发电设备的数据转化为发电机数据矩阵，矩阵的每一行代表一个发电机的数据，发电机数据依次为节点编号、有功功率、无功功率、最大无功功率、最小无功功率、电压幅值、基准功率、运行状态、最大有功功率、最小有功功率；
步骤2，根据步骤1所得到的信息，计算光伏逆变器的所有可接入位置；
步骤3，在步骤1所得信息中查找逆变器节点，并查找与该逆变器节点相连的线路数据，得到与该逆变器节点相连的节点；
步骤4，将步骤3所得节点修改为光伏逆变器的某一可接入位置，计算光伏逆变器与该可接入位置之间的线路数据，根据线路数据进行潮流分析，得到系统运行状态；
遍历所有可接入位置，并比较各自的系统运行状态，得到光伏逆变器的最优接入位置。
2.如权利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，其特征在于，电气设备的参数包括：三维外观、电气属性和电气位置。
3.如权利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，其特征在于，线路数据包括：电气设备之间的连接关系、以及连接线路的阻抗和感抗。
4.如权利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆变器接入位置优化方法，其特征在于，电气属性包括：电压、电流、视在功率和功率因数。
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