CN107408137A - 用于设计光伏系统的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于设计光伏(PV)系统的方法由设计自动化计算机系统实施。该方法包括接收站点数据集，接收系统类型选择，接收多个系统组件选择，接收多个PV布局偏好，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置，基于PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局，基于PV模块布局、结构布局以及电气布局来确定材料清单，以及使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来设计PV系统。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求2014年11月17日提交的美国专利申请号14/543,546、2014年11月25日提交的美国专利申请号14/553,574以及2014年11月25日提交的美国专利申请号14/553,594的优先权，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的领域一般涉及光伏系统的设计。更具体地，本公开涉及促进光伏系统的自动化设计的方法和系统。
背景技术
设计和优化光伏(PV)系统可能是复杂而耗时的过程。有效的设计包括各种数据，包括位置特定数据、系统类型数据、PV模块数据、设计数据以及布局数据。收集这种数据可能是复杂的任务。此外，各种计算和建模工具必须用于有效地设计和优化这种系统。可以期望用于简化这种设计和自动化的系统和方法。
本背景技术部分旨在向读者介绍可能与在下面描述和/或要求保护的本公开的各个方面相关的技术的各个方面。认为这种讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应在这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。
发明内容
在一个方面，提供了一种用于设计光伏(PV)系统的方法。该方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统来实施。该方法包括接收站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集。该方法同样包括接收系统类型选择，接收多个系统组件选择，以及接收多个PV布局偏好。该方法进一步包括在设计自动化计算机系统中通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置。该方法另外包括基于PV模块布局来确定结构布局、电气设计以及电气布局，基于PV模块布局、结构布局以及电气布局来确定材料清单，并且使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来限定PV系统模型。
在另一方面，提供了一种用于设计光伏(PV)系统的设计自动化计算机系统。设计自动化计算机系统包括处理器和耦合到处理器的存储器。设计自动化计算机系统被配置为接收站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集，接收系统类型选择，接收多个系统组件选择，接收多个PV布局偏好，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置，基于PV模块布局确定结构布局、电气设计、以及电气布局，基于PV模块布局、结构布局以及电气布局确定材料清单，并使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来限定PV系统模型。
本公开的另一方面是用于设计光伏(PV)系统的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有在其上实现的非暂时计算机可执行指令。当由包括处理器和耦合到处理器的存储器的设计自动化计算机系统执行时，计算机可执行指令使设计自动化计算机系统接收站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集，接收系统类型选择，接收多个系统组件选择，接收多个PV布局偏好，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置，基于PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局，基于PV模块布局、结构布局以及电气布局确定材料清单，并使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来限定PV系统模型。
本公开的另一方面是用于构建光伏(PV)系统的计算机实施的方法。该方法由包括处理器和耦合到处理器的存储器的设计自动化计算机系统来实现。该方法包括接收站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集，接收系统类型选择，接收多个系统组件选择，接收多个PV布局偏好，在设计自动化计算机系统中，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置，基于PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局，基于PV模块布局、结构布局以及电气布局确定材料清单，使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来创建多个PV系统选项，向用户设备提供多个PV系统选项，接收与多个PV系统选项中的一个PV系统选项对应的PV系统选择，并且基于PV系统选择构建PV系统。
本公开的另一方面是用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的边界偏移的计算机实施的方法。该方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统来实现。该方法包括识别障碍物集，其中该组障碍物集包括障碍物高程集和障碍物偏移集，使用基于该障碍物集的第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集，使用基于该障碍物集和该阴影效果集的第二精细阴影算法来细化该阴影效果集，以及基于细化的阴影效果来限定边界偏移的多个边界。
本公开的另一方面是用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的边界偏移的设计自动化计算机系统。设计自动化计算机系统包括处理器和耦合到处理器的存储器。设计自动化计算机系统被配置为识别障碍物集，其中该障碍物集包括障碍物高程集和障碍物偏移集，使用基于该障碍物集的第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集，使用基于该障碍物集和该阴影效果集的第二精细阴影算法来细化该阴影效果集，并且基于细化的阴影效果集来限定边界偏移的多个边界。
本公开的另一方面是用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的边界偏移的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质具有在其上实现的非暂时计算机可执行指令。当由包括处理器和耦合到处理器的存储器的设计自动化计算机系统执行时，计算机可执行指令使设计自动化计算机系统识别障碍物集，其中该障碍物集包括障碍物高程集和障碍物偏移集，使用基于该障碍物集的第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集，使用基于该障碍物集和该阴影效果集的第二精细阴影算法来细化该阴影效果集，并且基于细化的阴影效果来限定偏移边界的多个边界。
本公开的另一方面是用于确定光伏(PV)系统的系统布局的计算机实施的方法。该方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统来实现。该方法包括接收系统台的第一选择，接收布局模式指定，识别系统取向，识别系统间距，接收布局细节指定，以及基于系统台的第一选择、布局模式指定、布局模式指定、系统取向、系统间距以及布局细节指定来应用布局算法。
本公开的另一方面是用于确定光伏(PV)系统的系统布局的设计自动化计算机系统。设计自动化计算机系统包括处理器和耦合到处理器的存储器。设计自动化计算机系统被配置为接收系统台的第一选择，接收布局模式指定，识别系统取向，识别系统间距，接收布局细节指定，以及基于系统台的第一选择、布局模式指定、布局模式指定、系统取向、系统间距和布局细节指定来应用布局算法，
本公开的另一方面是用于确定光伏(PV)系统的系统布局的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质具有在其上实现的非暂时计算机可执行指令。当由包括处理器和耦合到处理器的存储器的设计自动化计算机系统执行时，计算机可执行指令使设计自动化计算机系统接收系统台的第一选择，接收布局模式指定，识别系统取向，识别系统间距，接收布局细节指定，以及基于系统台的第一选择、布局模式指定、布局模式指定、系统取向、系统间距以及布局细节指定来应用布局算法。
存在与上述方面相关的特征的各种细化。另外的特征同样可以并入上述方面。这些细化和附加特征可以单独存在或以任何组合存在。例如，下面关于任何所示实施例讨论的各种特征可以单独地或以任何组合结合到任何上述方面。
附图说明
图1是示例光伏(PV)模块的透视图；
图2是沿线A-A截取的图1中所示的PV模块的横截面视图；
图3是示例计算设备的框图；
图4是示例PV系统的框图；
图5是设计由图3的设计自动化计算机系统实现的光伏(PV)系统的示例方法的流程图；以及
图6-19是示出由的图3的设计自动化计算机系统执行的以设计PV系统的步骤的详细流程图。
各附图中的相似附图标记指示相同的元件。
具体实施方式
诸如设计自动化计算机系统的计算机系统可以包括处理器和存储器。然而，在此所指的计算机设备中的任何处理器同样可以指一个或多个处理器，其中处理器可以在一个计算设备中或并行作用的多个计算设备中。此外，所涉及的计算机设备中的任何存储器同样可以指代一个或多个存储器，其中存储器可以在一个计算设备中或者并行作用的多个计算设备中。
如在此所使用的，处理器可以包括任何可编程系统，包括使用微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路以及能够执行在此所述功能的任何其它电路或处理器的系统。上述示例仅是示例，且因此不旨在以任何方式限制术语“处理器”的限定和/或含义。术语“数据库”可以指数据主体、关系数据库管理系统(RDBMS)，或两者。数据库可以包括数据的任何集合，包括分层数据库、关系数据库、平面文件数据库、对象关系数据库、面向对象的数据库以及存储在计算机系统中的记录或数据的任何其它结构化集合。以上仅仅是示例，且因此不旨在以任何方式限制术语数据库的限定和/或含义。RDBMS的示例包括但不限于包括数据库、MySQL、 DB2、 SQL Server、和PostgreSQL。然而，可以使用能够实现在此所述的系统和方法的任何数据库。(Oracle是加利福尼亚州红木海岸的甲骨文公司的注册商标；IBM是纽约阿蒙克市国际商业机器公司的注册商标；Microsoft是华盛顿州雷蒙德市微软公司的注册商标；以及Sybase是加利福尼亚州都柏林赛贝斯公司的注册商标)。
在一个实施例中，提供了计算机程序，并且程序体现在计算机可读介质上。在示例实施例中，系统在单个计算机系统上执行，而不需要连接到服务器计算机。在另一个实施例中，该系统在环境中运行(Windows是华盛顿州雷蒙德市微软公司的注册商标)。在另一个实施例中，该系统在大型机环境和服务器环境上运行(UNIX是位于英国伯克郡雷丁的X/Open有限公司的注册商标)。该应用程序灵活，且旨在在各种不同的环境中运行，而不会影响任何主要功能。在一些实施例中，系统包括分布在多个计算设备之间的多个组件。一个或多个组件可以是体现在计算机可读介质中的计算机可执行指令的形式。
如在此所使用的，单数列举的并且继续使用单词“一”或“一个”的元件或步骤应被理解为不排除多个元件或步骤，除非明确地列举了这种排除。此外，本公开的“示例实施例”或“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除同样包括所述特征的附加实施例的存在。
如在此所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中用于由处理器执行的任何计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅是示例，并且因此不限于可用于存储计算机程序的存储器的类型。
如在此所使用的，“地理站点”是指设计的PV系统可以位于其中的位置。如在此所讨论的，由于例如障碍物、边界偏移、阴影阻碍(setback)以及将地理站点分割成子站点，因此可能不使用整个地理站点。
所述的实施例一般涉及光伏(“PV”)系统的自动化设计。更具体地，所述的实施例涉及用于促进设计PV系统的自动化分析和仿真的方法和系统。在此所述的方法由设计自动化计算机系统实现。在此所述的方法包括(i)接收一组站点(site)数据，其中站点数据包括位置标识符集，(ii)接收系统类型选择，(iii)接收多个系统组件选择，(iv)接收多个PV布局偏好，(v)在设计自动化计算机系统中，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置，(vi)基于PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局，(vii)基于PV模块布局、结构布局以及电气布局确定材料清单，以及(viii)使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单设计PV系统。
如在此所使用的，结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单都可以被称为创建通用系统布局或“PV系统模型”。PV系统模型基本上限定了设计的PV系统的表示。
设计光伏(PV)系统是复杂的过程。必须汇总和分析各种不同的数据集。此外，必须在光伏系统设计中做出各种明确的决定，包括例如地理站点选择、系统组件选择以及布局偏好选择。每个决定可能会级联并影响其它决定的可用选项。最终，PV系统的设计师另外考虑设计系统的后勤和经济前景。由于这种庞大的数据和众多的选择，有效地识别优选的PV系统设计是重大挑战。
因此，在此描述的设计自动化计算机系统被配置为便于PV系统的设计。在示例实施例中，设计自动化计算机系统与如下所述的外部系统通信。这种外部系统允许设计自动化计算机系统访问外部数据库并利用这种外部系统的程序和算法。设计自动化计算机系统可以经由任何联网方法与这种外部系统通信。此外，如在此所述，设计自动化计算机系统可以与包括用户设备的其它设备通信。在示例实施例中，设计PV系统的用户经由这种用户设备访问设计自动化计算机系统。用户设备通过网络访问设计自动化计算机系统，并且可以以客户机-服务器的关系运作，其中用户设备是客户机，并且设计自动化计算机系统是服务器。在另一示例中，用户可以经由任何合适的接口直接访问设计自动化计算机系统。在另外的示例中，设计自动化计算机系统可以基本上表示可用于多个用户设备的基于云的资源。
在示例实施例中，用户使用图形用户界面(“GUI”)访问设计自动化计算机系统。由于PV系统设计涉及对PV系统的条件的模拟(例如，示出太阳活动和阴影)，所以GUI可用于说明这种模拟。
更具体地，如在此所述，所描述的系统可以与建模软件和三维建模软件结合操作。在一个示例中，设计自动化计算机系统可以与这种建模软件集成。设计自动化计算机系统同样可以从这种建模软件导出设计文件，并且导入设计文件到这种建模软件。这种设计文件可以以包括CAD格式的任何合适的格式导入或导出。
在一些示例中，设计自动化计算机系统被配置为限定包括这些特征的高度的所有站点特征(例如，站点边界、障碍物、行和通道)的三维属性和位置。此外，设计自动化计算机系统可以能够模拟站点特征的阴影效果，并因此开发“阴影轮廓”以限定站点的可用区域。此外，设计自动化计算机系统可以三维地生成PV模型布局。此外，设计自动化计算机系统可以在布局完成时运行另外的阴影模拟，以确定布局中的PV模块的高度和倾斜度在给定的日期和时间(以及给定的太阳位置)是如何被遮蔽。此外，设计自动化计算机系统被配置为允许用户将组件放置在包括电气和结构设备的模型中。因此，可以考虑和评估这种设备的阴影效果。设计自动化计算机系统同样被配置为通过在三维环境中旋转用户的角度从各种角度创建计划集图(plan set drawing)(包括布局和详细视图)。此外，设计自动化计算机系统可能有助于创建视线(line-of-sight)研究，以与规划或分区委员会一起使用。设计自动化计算机系统同样可以促进创建反射率研究以证明PV系统将光反射到一个区域或多个区域的时间段。设计自动化计算机系统进一步可以促进为客户创建三维渲染设计，以评估PV系统的设计和美观性。
在一些示例中，在此描述的PV系统的限定设计可以以称为“网表”格式的专门格式来表示。网表格式可用于传输关于设计的PV系统的信息，或者关于PV系统的属性和结构而言可以快速查询PV系统。这种有效的传输和查询对于系统维护和警报可能是有用的。例如，现场技术人员可以使用网表格式来快速找到在PV系统设计(及其网表表示)中描述的一件设备。
在示例实施例中，网表格式包括两个组件部分。首先，网表格式包括限定系统中包含的组件及其各自属性的限定部分。第二，网表格式包括从互连点向下到每个单独模块的组件的分层表示。在示例实施例中，这种分层表示在网表中作为父/子层次提供，其中每个组件是其上方的下一级组件的子级。顶级父级是PV系统本身。
设计自动化计算机系统同样可以使用命令行界面(“CLI”)来允许任何命令以文本格式(除了GUI可用的图形命令之外)呈现。在设计自动化计算机系统中，CLI同样可用于运行连续列出多个命令的“批处理”文件。因此，可以连续地执行这种批处理文件的命令。因此，用户可以构建命令文件(例如，表创建命令和布局命令)，并使用文件来生成PV系统设计的多个排列，运行每个设计的能量产生模拟，并且基于排列来识别最优设计。
在初始设置处，设计自动化计算机系统接收第站点数据集。站点数据集表示被认为是PV系统的位置的地理站点的描述。站点数据集可以包括地理站点的图形或渲染。在一个示例中，站点数据集包括卫星图像和地形数据。在第二示例中，站点数据集包括指示地理站点的特征的计算机辅助设计(“CAD”)图。在第三示例中，站点数据集可以表示位置标识符，包括例如诸如纬度和经度坐标的地理坐标。在这种示例中，设计自动化计算机系统可以通过访问包含地理空间数据的外部系统来检索诸如卫星图像和地形数据的更多数据。
设计自动化计算机系统同样可以接收未包括在站点数据集中的附加站点特征。例如，地理站点可以包括在站点数据集中不可见或指示的树。由于树可以是与PV系统设计相关的障碍物，因此用户可以识别障碍物并将其提供给设计自动化计算机系统。
设计自动化计算机系统同样接收位置标识符集。该组位置标识符(例如，纬度和经度坐标)基本上识别与站点数据集相关联的物理位置。在至少一些示例中，从用户设备显式提供该组位置标识符。在其它示例中，使用包括例如图像分析和元数据分析的任何合适的方法从站点数据集中导出该组位置标识符。
设计自动化计算机系统同样识别站点数据集的北角。如在此所使用的，北角是由创建站点模型的设计自动化计算机系统使用的三维坐标系中的真北与y轴之间的角度。在一些示例中，可以基于该组位置标识符来自动确定北角。在其它示例中，可以从用户设备显式地提供北角。
设计自动化计算机系统基于站点数据集确定位置设计特征集(“本地设计数据”)。可以从本地数据库、外部系统或多个外部系统检索本地设计数据。本地设计数据例如可以包括但不限于地震荷载数据、风荷载数据、雪荷载数据、太阳数据、湿地区域识别数据、洪泛区域识别数据、土壤数据以及高程数据。可用于检索本地设计数据的外部系统的一些示例包括工程社会数据库、政府数据库以及学术数据库。在至少一个示例中，设计自动化计算机系统利用应用程序接口(“API”)从这种外部资源访问本地设计数据。在另一示例中，设计自动化计算机系统聚合来自多个源的本地设计数据，并将该聚合的本地设计数据存储在相关联的本地设计数据库处。如在此所述，本地设计数据可能有益于PV系统的设计，以识别与站点数据集的位置相关联的本地变量和风险。例如，第一位置可能与高风相关联。在第一位置中设计停车棚系统时，这种大风可能会从棚中剪切PV模块。因此，结构组件可用于减轻大风的风险。在第二示例中，第二位置可以与常规洪水相关联。当在第二位置中设计地面安装系统时，结构组件可用于减轻洪水的风险。
设计自动化计算机系统同样接收系统类型选择。更具体地，访问设计自动化计算机系统的用户选择PV系统类型。在示例实施例中，系统类型选择可以是地面安装、屋顶和/或停车棚。在其它示例中，可以以与在此所述的类似的方式来选择和配置其它系统类型。
在至少一些示例中，设计自动化计算机系统同样接收布局区域标识和指定。更具体地，用户可以识别与所设计的PV系统一起使用的站点数据集相关联的地理站点的一部分。在一个示例中，用户可以图形地识别可以使用的地理站点的子部分。在另一示例中，用户可以提供该子部分的名称。用户可以在同一地理站点中设计多个PV系统。因此，标识符可以用于区分与不同PV系统相关联的每个子部分。
设计自动化计算机系统同样可以接收与站点数据集相关联的边界偏移集。该组边界偏移识别在PV系统的布局中不能使用的区域。这种边界偏移可以被选择用于后勤目的(例如，允许维护人员容易地访问PV系统)或任何其它原因。在一个示例中，选择屋顶系统并且边界偏移允许用于维护访问的围绕PV系统的步行路径。该组边界偏移可以图形化地识别。
设计自动化计算机系统另外可以接收与站点数据集相关联的障碍物限定集。该组阻碍物限定限定了位于地理站点处的任何障碍物。障碍物限定的示例可以包括障碍物位置、障碍物高度以及障碍物偏移。可以显式地提供障碍物位置和障碍物高度。可替代地，障碍物位置和障碍物高度可以通过使用例如图像分析来处理站点数据集而确定。在至少一些示例中，设计自动化计算机系统可以在没有用户输入的情况下识别障碍物和障碍物高度。障碍物偏移反映与障碍物相关的偏移。在至少一些示例中，由于维护要求而确定障碍物偏移。在示例实施例中，用户在用户设备处提供障碍物偏移。此外，在示例实施例中，设计自动化计算机系统避免将PV模块放置于障碍物偏移内，因为这种放置效率低下。
使用该障碍物限定集，设计自动化计算机系统确定阴影阻碍(setback)集。更具体地，设计自动化计算机系统基于该组障碍物限定来识别该组障碍物，并且在多个时间段内在地理站点上投影阴影效果。设计自动化计算机系统识别模拟时间段，并识别每个时间段的投影的太阳位置。使用投影的太阳位置，设计自动化计算机系统在地理站点上投影太阳和障碍物集的阴影效果。在至少一些示例中，用户提供用于模拟这种阴影效果的时间段(例如，日期和时间)。在另外的示例中，可以模拟多个PV模块高度，以基于PV模块的高度来示出不同的阴影效果。在这种示例中，用户可以提供潜在的PV模块高度。
阴影算法
在示例实施例中，设计自动化计算机系统使用阴影算法来渲染阴影效果。阴影算法对于确定太阳能光伏发电是至关重要的，因为如果阴影落在功能太阳能电池板上则影响PV系统的产率。为了确保设计人员能够以最小的阴影影响而最大化地放置太阳能模块，将向下面描述的设计自动化计算机系统的用户提供若干选项。
在第一示例中，阴影效果可以基于至点(solstice)确定。在冬至和夏至期间，太阳分别处于最低点和最高点。在这种示例中，每一天都会模拟冬至和夏至的阴影效果。
在第二示例中，设计自动化计算机系统允许用户另外指定用于模拟阴影效果的附加天数。在一些情况下，用户可以模拟春分和秋分期间的阴影效果。
在其它示例中，设计自动化计算机系统允许用户模拟一年中的每一天的阴影效果。在一些情况下，可以使用自动化脚本解决方案来执行这种模拟。
在第四示例中，设计自动化计算机系统可以在几天内的特定时间范围内模拟阴影效果。通常，太阳对于PV系统的有效产率在上午9:00至下午3:00之间。在日出之前和日落之后，没有发生太阳能发电。换句话说，PV系统的输出显著地取决于白天中的时间-此外，在许多示例中，障碍物可能仅在一天的特定时期产生阴影效果。例如，如果特定的障碍物在下午2:30之后产生阴影，则设计自动化计算机系统可以模拟在该时间段之前的阴影效果以计算产率，并模拟在该时间段之后的阴影效果。
在第五示例中，设计自动化计算机系统可以对阴影效果模拟进行时区调节。如上所述，在许多PV系统中，有效的太阳能发电在上午9:00至下午3:00之间。然而，在特定时区内，太阳位置可以在特定时间内显著变化。例如，如果站点在西经75度的经度中，则上午9:00的太阳位置可能与同一时区内西经80度的站点有所不同，即使时钟时间相同。设计自动化计算机系统可以通过计算特定经度处的站点的有效时钟时间来调节这种时区内差异。因此，西经75度经度的有效时钟时间将随着西经80度的有效时钟时间而变化。
在第六示例中，设计自动化计算机系统可以基于台高度设定来模拟阴影效果。PV模块的垂直放置可能影响阴影效果。例如，如果PV模块放置在地面以上两英尺的高度处，则具有两英尺以下的高度的所有障碍物都不会在PV模块上引起阴影效果。因此，设计自动化计算机系统可以将台高度作为因素，以确定是否可以排除某些障碍物引起阴影效果。
此外，设计自动化计算机系统可以模拟各种台高度的阴影效果，以最大化PV模块的有效放置。例如，通过模拟在各种高度处的台高度，设计自动化计算机系统可以确定将台高度增加给定量的英寸(例如，6英寸)将有效放置面积增加10％，并且总体产率提高5个百分点。因此，设计自动化计算机系统可以确定PV模块的优选高度。
在第七示例中，设计自动化计算机系统允许用户在开始和结束时间之间以特定间隔来模拟阴影效果。在示例实施例中，默认间隔是每小时一次。可替代地，设计自动化计算机系统可以以更小的间隔(例如，每30分钟)模拟阴影效果。一般来说，更频繁的模拟可以允许更准确的模拟。
在示例实施例中，两个阴影算法用于渲染阴影效果。在第一示例中，使用粗略算法。粗略算法基于该组障碍物限定来识别障碍物，并且基于模拟时间段中的每个时段的投影太阳位置矢量来投影由每个障碍物引起的阴影。粗略阴影算法使用太阳位置来将由障碍物引起的阴影投影到地面上。对于从一年的特定日期(由用户限定)的开始时间到结束时间的每个间隔，以及在限定的间隔期间(由用户限定)的日期的时段期间，确定太阳位置。
对于特定的太阳位置，从太阳方向到障碍物中的每一个障碍物绘制的线用于确定阴影效果。设计自动化计算机系统使用台高度以上的每个障碍物的可见拐角，并且基于太阳位置确定每个障碍物在地面上的投影。
设计自动化计算机系统对于指定的每一天的开始和结束时间内的每个时间间隔，重复每个障碍物的可见拐角的粗略算法。
设计自动化计算机系统进一步将在地面上渲染的点与障碍物的基底连接以确定多个阴影区域。阴影区域通常在时间间隔之间重叠。设计自动化计算机系统使用联合算法将重叠区域连接到单个区域。设计自动化计算机系统重复联合算法，直到获得多个连续的阴影区域。
在一些情况下，障碍物可能具有大量的拐角。在这种示例中，由于显著的计算时间，可能难以执行拐角投影。在这种情况下，设计自动化计算机系统可以确定有效的近似来截取这种复杂对象的边界框，并使用边界框拐角进行阴影渲染。
在这种阴影效果模拟中，可以将各种独立区域称为区。例如，在具有多个建筑物的站点中，每个建筑屋顶可以被视为区。因此，设计自动化计算机系统可以在区层面基本上确定阴影效果(以及PV设计的所有其它方面)。
在一些示例中，可以在站点内识别多个区。在这种多区情景中，当模拟一个区的阴影效果时，其它区和相关联的障碍物同样可能在模拟区上渲染阴影效果。因此，可以跨区模拟阴影效果。
设计自动化计算机系统可以模拟在平坦区和包括倾斜屋顶的倾斜、弯曲或非水平区上的阴影效果(即，应用阴影算法)。在许多示例中，倾斜屋顶上的障碍物(诸如通风口或烟囱)可能引起阴影效果。设计自动化计算机系统可以确定这种障碍物对这种非水平表面的阴影效果。
一旦阴影效果和阴影区域由粗略算法确定，则可以运行附加过程以确定有效阴影区域。具体地说，设计自动化计算机系统识别选定区外的阴影区域并去除这种外部区域。因此，仅渲染阴影区域。
设计自动化计算机系统渲染阴影层中的阴影区域。阴影层分组用于允许用户基于单个输入(例如，选择或鼠标点击)来示出或隐藏层。
为了显示目的，阴影区域同样以比地面区略高的高度在视觉上渲染。换句话说，阴影区域被渲染以使得阴影区可以与地面区相区分开。在示例实施例中，阴影区域以比地面区高四分之一英寸的高度的比例绘制来渲染。此外，设计自动化计算机系统可以通过将不同的颜色应用于阴影区域来指定阴影区域，以将它们与其它站点区域和几何形状区分开。
在第二示例中，应用精细算法来细化粗略算法的输出。精细算法可以提供更准确的阴影区域表示，并且同样可以如上所述地确定复杂对象的近似。精细算法以短距离增量(例如，小于6英寸)执行太阳位置射线测试，以便创建更高分辨率的阴影效果。因此，精细算法通过该详细的模拟产生更精确的阴影效果。
在精细算法中，与粗略算法相比，设计自动化计算机系统利用不同方法用于确定阴影效果。具体地说，设计自动化计算机系统使用以粗略算法确定的阴影区域，并进行反向阴影分析。每个阴影区域被分成较小的正方形，并且以与粗略算法中使用的相同的间隔时段从每个正方形的中心朝向太阳的方向模拟光束。因此，在开始和结束时间之间(在要测试的每一天的指定时间间隔处)，设计自动化计算机系统模拟朝向太阳位置发送射线。设计自动化计算机系统确定射线是否与障碍物相交。如果射线与障碍物相交，则较小的正方形被验证为阴影正方形(即，被验证具有阴影效果的正方形)。对于指定的日期和时间的每个阴影区域，可以对所有较小的正方形重复此过程。较小正方形的大小可以由站点的大小和计算阴影所花费的时间量来确定。在许多示例中，很大的站点可能会使用较大的正方形，而较小的站点可能会使用较小的正方形。在一些示例中，每个正方形的边的最大长度设定为十二英寸以保持精度。在一些示例中，每个正方形的边的最小长度被限制为一英寸以保持计算的效率。
在大多数实施例中，粗略和精细算法被配置为在诸如桌子或膝上型计算机的用户计算设备上在有限的时间段内执行。然而，在其它示例中，处理能力和时间可能不是至关重要的，并且正方形大小可能会降低到每边一英寸以下。类似地，可以使用更频繁的模拟。在一些示例中，可以在用户计算设备可访问的远程服务器上执行这种模拟。
一旦确定了阴影正方形，则可以执行类似于上述算法的联合算法，以将所有阴影区组合成连续区域，并将所有非阴影区组合成连续区域。可以删除非阴影连续区域，并且设计自动化计算机系统仅渲染阴影区域。
类似于粗略算法，精细算法将所有阴影区域分组成阴影层，以便可见性、选择和分组。此外，同样像粗略算法一样，精细算法可以为非水平表面渲染阴影效果。另外，同样像粗略算法一样，阴影区域可以以精细算法在地面区上方四分之一英寸的默认高度渲染。另外，精细算法可以以类似于粗略算法的方式区分具有不同颜色的阴影区域。
在一些示例中，阴影算法可以允许用户将所有太阳能电池板放置在包括可能的阴影区域的整个可用区域中。在这种示例中，与精细算法类似的过程可用于确定对位于潜在阴影区域中的太阳能电池板的阴影效果。太阳能电池板可以划分成更小的正方形，并且可以在特定日期的开始和结束时间之间的每一天中朝向太阳位置发送模拟射线。然后，设计自动化计算机系统可以确定阴影中的多个点和阴影外的多个点，并且进一步确定各点的比率。确定的比率可以用于确定太阳能模块的梯度颜色。在一些示例中，如果太阳能模块在所有日期和时间间隔内完全处于阴影下，则可以将其渲染为红色。相反，如果太阳能模块在该周期中的任何点处不在阴影区域中，则可以将其渲染为绿色。因此，如果模块在特定点处部分地被遮蔽，则太阳能模块可以渲染为变化的颜色(在从红色到绿色的梯度上)。
结果，设计自动化计算机系统可以将太阳能模块渲染为容易地指示高度阴影或完全阴影的模块。因此，用户可以从设计中去除高度阴影或完全阴影的太阳能模块。在一些示例中，同样可以显示与梯度值相关联的数值。此外，设计自动化计算机系统可以提供过滤器功能，以允许去除具有过滤器边界之外的梯度值的所有太阳能模块。
阴影效果表示PV系统不会产生最优能量产生的区域(因为位置处的太阳辐照度的暂时或完全减少)。因此，可能不期望将PV模块放置到阻碍物引起阴影效果的地方。因此，设计自动化计算机系统将该组阴影效果区域集成到集成阴影阻碍区域中。集成阴影阻碍区域用作负空间来限定PV模块不应放置在哪里。
设计自动化计算机系统同样接收多个系统组件选择。系统组件选择表示PV系统将用于能量生产和转移的设备的选择。因此，在大多数示例中，系统组件包括PV模块、PV逆变器、PV组合器、导体和导管。在示例实施例中，设计自动化计算机系统从组件库识别潜在的系统组件选择。如在此所使用的，“组件库”是指对PV系统设计中使用的组件进行编目的数据存储。组件库包括系统组件、结构组件和电气组件的限定和标识符。此外，组件库识别哪些组件可以与其它组件一起使用。(在至少一些示例中，一些系统组件可以仅与其它可用系统组件的子集一起使用)。组件库可以以任何合适的形式存储。
在示例实施例中，组件库被存储在与设计自动化计算机系统相关联的数据库中。在至少一些示例中，组件库同样包括与组件相关联的示意图信息、安全信息、定价信息以及维护信息。在进一步的示例中，组件库可以包括与组件相关联的估计劳动力成本，以识别例如安装和维护的成本。
设计自动化计算机系统基于组件库向用户设备提供检索到的多个第一系统组件选项。换句话说，设计自动化计算机系统基于组件库向用户呈现系统组件选项。在用户选择组件时，设计自动化计算机系统从用户设备接收与多个第一系统组件选项中的一个第一系统组件选项对应的第一系统组件选择。在示例实施例中，第一系统组件选项表示一组PV模块选项。在其它示例中，可以首先向用户呈现其它组件。
在接收到第一系统组件选择之后，设计自动化计算机系统可以基于第一系统组件选择来约束可用的系统组件选项。如上所述，至少一些组件与其它组件的子集相关联，并且因此强制对后续系统组件选项过滤。设计自动化计算机系统相应地从组件库检索与第一系统组件选择相关联的多个第二系统组件选项。换句话说，当第一选择充当对组件库选择的过滤器时，设计自动化计算机系统基于第一组的组件选项的选择，从组件库提供第二组组件选项。例如，第一系统组件选项可以包括包含“铝导体”的导体类型的清单。在选择“铝导体”时，设计自动化计算机系统可以从表示在组件库中指出的所有铝导体的组件库提供第二组组件选项。设计自动化计算机系统向用户设备呈现多个第二系统组件选项，并从用户设备接收与多个第二系统组件选项中的一个第二系统组件选项对应的第二系统组件选择。在示例实施例中，第二系统组件选项表示一组PV逆变器选项。在其它示例中，其它组件可以向用户二次呈现。
以类似的方式，设计自动化计算机系统可以向用户设备呈现多个系统组件选项，直到为了PV系统设计的目的识别所有系统组件选项。在其它示例中，仅选择一个系统组件的子集，并且设计自动化计算机系统自动识别合适的系统组件用于PV系统设计的其余部分。在示例实施例中，用户选择PV模块、PV逆变器以及PV组合器，并且设计自动化计算机系统自动选择导体和导管。
设计自动化计算机系统同样限定了PV模块布局。PV模块布局表示地理站点内的PV模块的物理布局。在至少一些示例中，PV模块布局遵循分层约定，其中一组PV模块可以被识别为被称为“台”的单个单元。台通常具有关于PV模块的固定尺寸。台可以进一步分组成“块”。类似地，块通常具有关于PV台的固定尺寸。
为了限定PV模块布局，设计自动化计算机系统可以从用户设备接收台标识符以区分台。设计自动化计算机系统进一步识别用户先前选择的台的PV模块类型。
设计自动化计算机系统计算用于PV系统的推荐“串大小”。串大小表示可以连续布线的PV模块的数量。可以基于电和温度考虑来确定串大小。设计自动化计算机系统同样可以使用串大小来确定要在台中使用的模块的数量。随着串大小增加，对于串的潜在开路电压输出同样增加。设计自动化计算机系统通过识别和处理多个变量来计算推荐的串大小。设计自动化计算机系统识别邻近的天气数据源(例如，ASHRAE站)，并且接收基于邻近的气象站的用于地理站点的气象数据。在示例实施例中，接收的气象数据包括地理站点的记录高和记录低的温度。可以使用关联的API或数据馈送来访问设计自动化计算机系统。设计自动化计算机系统同样接收电气特性，包括但不限于所识别的PV模块的开路电压和所识别的PV逆变器的最大功率点跟踪范围。可以从组件库中检索这种电气特性的值。
基于这种电气特性和气象数据，设计自动化计算机系统确定用于PV系统的推荐的串大小。在示例实施例中，推荐的串大小是串中的PV模块的数量，其导致在地理站点的记录低和记录高的温度期间处于最大功率点跟踪范围内的开路电压。
设计自动化计算机系统经由用户设备向用户提供推荐的串大小。用户可以选择推荐的串大小或选择替代串大小。在至少一些实施例中，用户可以仅选择导致开路电压的串大小，该开路电压在地理站点的记录低和记录低的温度期间处于最大功率点跟踪范围内。
设计自动化计算机系统同样接收台中一定量的模块的选择。选择可以表示每个台的串选择或每个台的模块选择。
用户可以进一步限定台的定制布局特性。在至少一些示例中，这种定制的布局特性包括PV模块取向、PV模块的行计数、倾斜角以及PV台的行和列之间的间距。
PV串大小选择、台中的模块数量的选择以及定制的布局特性可以被描述为“PV布局偏好”。基于PV布局偏好，设计自动化计算机系统可以限定每个PV台。
如上所述，PV台可以被分组成PV块。设计自动化计算机系统可以接收用户的选择以将台聚合成块。具体地说，设计自动化计算机系统可以接收限定的PV台的选择以及块内的台的数量和分布的选择。设计自动化计算机可以进一步接收台之间的典型间距。这种间距可能有助于维护每个台。基于这种用户输入，设计自动化计算机系统限定PV块。
取决于所选择的系统类型，设计自动化计算机系统接收附加的PV布局偏好。如果光伏系统是地面安装或屋顶类型，则设计自动化计算机系统接收另外不同的组的PV布局偏好。设计自动化计算机系统接收在设计中使用的一个或多个PV台或PV块的选择。设计自动化计算机系统同样识别布局模式是“均匀”或“非均匀”。当布局模式均匀时，设计自动化计算机系统可以通过重复PV模块的尺寸和间距来大体上进行布局的自动化。当布局模式非均匀时，设计自动化计算机系统将PV模块尽可能靠近地放置，以便最大化PV系统的能量输出。因此，均匀布局模式反映了PV模块的重复间距的偏好，而非均匀布局模式反映了对最大能量输出的偏好。设计自动化计算机系统同样接收布局对准选择。布局对准选择表示用户选择PV模块的轴向取向。具体地，设计自动化计算机系统从用户设备接收轴向取向。在示例实施例中，PV布局沿着南北轴线。在替代实施例中，用户设备可以发送任何合适的取向轴线。在一些实施例中，设计自动化计算机系统可以接收用户输入以限定方位角。例如，用户可以选择站点特征(例如，站点的边界边缘)，并且设计自动化计算机系统可以基于所选择的站点特征来确定方位角，并且使用所确定的方位角来限定取向轴线。基于布局对准选择，设计自动化计算机系统计算方位角值。设计自动化计算机系统同样确定了PV台中行之间的推荐间距。推荐的间距可以通过运行阴影分析算法来模拟由每一列PV模块引起的阴影效果而确定。在示例实施例中，阴影分析算法在上午10点和下午2点之间的冬至和夏至期间运行。因此，通过识别在模拟时间段内允许PV模块的无阴影行的行间距来确定行间距。设计自动化计算机系统接收用于行和列间距的用户选择。用户可以采用推荐的间距或选择自己的间距。设计自动化计算机系统可以从用户设备接收附加的间距偏好。由于包括后勤和访问的原因，这种附加间距偏好可由用户提供。设计自动化计算机系统接收对于行和列间距的用户选择以及附加间距偏好作为接收的用户间距选择。在一些示例中，用户可以另外提供最大系统大小(或总系统大小)，以指示设计自动化计算机系统不应该布置超过该限定系统大小的系统。设计自动化计算机系统同样接收布局细节选择。布局细节大体上表示设计自动化计算机系统可以执行以识别PV布局选项的时间量。更高的布局细节值可能会产生更高的PV系统大小。然而，更高的布局细节值可能需要更多的时间来处理。此外，设计自动化计算机系统可以接收布局区以识别可用于限定PV布局选项的地理站点的特定部分。
布局算法
在所述示例(其中PV系统类型是地面安装或屋顶)中，设计自动化计算机系统使用站点数据和多个PV布局偏好来确定PV模块布局。更具体地，设计自动化计算机系统遍历地应用多个布局算法来确定PV模块布局。在示例实施例中，设计自动化计算机系统至少应用第一布局算法和第二布局算法。第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好。第一种布局算法用于最大化地将太阳能模块放置在给定障碍物、阴影阻碍(和阴影效果)以及边界偏移的站点中。如下所述，第二布局算法用于遍历PV模块布局并放置结构组件。
第一布局算法通过提供包括以下描述的布局选项来允许用户太阳能模块放置的灵活性。因此，设计自动化计算机系统允许用户基于所提供的输入来比较布局。
在第一示例中，设计自动化计算机系统提供要在布局中使用的台或块的用户选项。如上所述，台是组合在一起的模块的集合。因此，台容易放置，特别是在大的区中。台允许在大空间中快速放置模块组。台同样可能具有在其内限定的结构组件。
如在此所使用的，“串”描述串联连接在一起的一组模块。PV世界中的所有直流电连接均基于串。串可以连接到逆变器和组合器。
如在此所使用的，“串大小”是指串中的模块的数量。串大小可以至少基于模块、逆变器和位置特征来确定。因此，可以基于串大小来确定台内的模块组。更具体地，模块通常可以被分组为串大小的倍数。
对于较小的站点，为了使太阳能模块放置最大化，可以以一小部分的串大小创建台，因为具有整个串大小(或其倍数)的台可能导致浪费的空间。同样可以以纵向或横向模式(即，具有不同方面)在台中用太阳能模块创建台。同样可以采用多行创建台。
在设计自动化计算机系统中，同样可以创建具有不同类型的台。在第一示例中，台可以是固定的倾斜台类型。在该示例中，模块可以放置在东西方向中，同时在北半球面向南并且在南半球面向北。每个模块同样可以以一定角度倾斜。可以基于太阳的纬度和经度和方向计算每个模块的倾斜度，以便确定最大的太阳能产率。在一些示例中，每个模块的倾斜度可以是固定的，而在另一些示例中可以变化。因此，用户可以选择固定倾斜台并且识别台中的模块的取向和角度。可替代地，取向和/或角度可以由设计自动化计算机系统自动确定。
在第二示例中，台可以是跟踪器台类型。在这种示例中，模块可以放置在南北方向，并在白天期间跟随太阳。随着太阳在东方升起并在西方落下，跟踪器台可能会被电机倾斜以跟随太阳。因此，跟踪器台可以具有更高的产率，因为模块上的太阳入射通常是垂直的，导致更高的产率。因此，设计自动化计算机系统允许用户将台指定为跟踪器台。
在第三示例中，台可以是棚台(canopy table)类型。棚台是指可能放置在停车棚顶部上的台结构。有三种子类型的棚台：三角墙、Y型和单倾斜。如所描述的，每个子类型可以与变化的停车棚布局相关联，因为可以以各种方式布置停车棚。典型地，停车棚具有不同角度的两个水平跨度。在一些示例中，一个跨度可以是水平的并且一个跨度可以倾斜。可替代地，两个跨度可以是V形配置。在另外的示例中，跨度可以是倒置的V形配置。当倾斜处于V形配置时，Y型棚台可能是适当的。当跨度处于倒V形配置时，三角墙型棚台可能是适当的。三角墙和Y型棚台二者都能够支撑两个跨度的不同角度。在第三示例中，当两个跨度可以被视为具有单个倾斜度的单个跨度时，可以使用单个倾斜台类型。
如在此所使用的，“块”可以限定在组织上在比台更高级别分组的另一分组模块。块通常由台组成。在大多数示例中，块用于大型地面安装站点。块可用于创建可在大型站点上重复的标准化组件集。块通常包括台和包括逆变器、组合器和可选结构的相关联组件。在大多数示例中，大站点可以使用相同的块或类似的块并且将这些块彼此相邻地放置。如上所述，块由以行和列放置的台放置组成，在行和列之间具有固定的间距。用户可以通过选择要使用的台(作为基础组件)、块尺寸(即，构成块的台的列数和行数)以及块的台之间的间距来限定块。
设计自动化计算机系统同样可以提供用于布局的选择多个台的选项。可以基于某些标准来选择多个台。对于固定的倾斜台，可以选择在北方向中具有相同尺寸的多个台。典型地，可以选择具有四分之一串大小、一半的串大小和完整串大小的固定倾斜台进行布局。第一布局算法可以使用所有三个台来创建布局，其中最大间距用于布局。
对于跟踪器台，可以选择在东西方向中具有相同尺寸的多个台用于布局。例如，可以选择单串台、两-串台和三-串台。
在选择台(或多个台)之后，用户可以选择布局模式。设计自动化计算机系统包括两个布局模式：均匀布局模式和非均匀布局模式。
均匀布局确保台的行以对称方式放置。如果用户选择多个台，则具有最大尺寸的台被使用并按顺序放置在每一行中。如果在特定行中，由于障碍物而不能放置第二台，则该空间被完全忽略，并且该台被放置在第三列中作为前一行。如果未使用的空间可以容纳较小的台而不会侵占第三列，则放置较小的台。如果没有，空间将被忽略，并且台以最大台的相等间隔放置。该布局模式导致干净、精确限定的台布局与干净的路径。
非均匀布局可用于障碍物数量高的站点。在非均匀布局模式中，台按顺序方式放置。如果不能放置较大尺寸的台，则放置较小的台。然而，不是移动到下一列以将下一个台以均匀模式放置，最大的台立即放置在较小台的旁边。因此，非均匀布局模式导致密集包封的台，但是在缺乏均匀布局模式的对称性的情况下。如果最大产率是最重要的或者如果站点被高度阻碍，则可以使用非均匀布局模式。
设计自动化计算机系统可以接收用户指定的方位角值。方位角限定了台如何面对太阳。例如，在北半球，方位角值为180°，而南半球中方位角为0°。
设计自动化计算机系统允许用户选择两个选项中的一个选项。用户可以对准真南或对准到偏离方位角。当选择对准到真南时，如上所述，方位角为180°。当选择与偏离方位角对准时，用户可以指定偏离方位角。在站点稍微倾斜并且不面向南的示例中可以使用偏离方位角。由于站点的倾斜，将台面向南放置在这种站点上可能导致放置的台数量减少。因此，通过调节轻微的偏离方位角，设计自动化计算机系统可以将台与站点边界对准，以获得最大的台放置。
设计自动化计算机系统同样可以允许用户指定用于布局的南北间隙(gap)。这是台之间的行之间的南北方向的间隙。南北间隙可以指定为间距值。如在此所使用的“间距”被限定为在北方向中的两个连续台之间的距离。
南北间隙同样可以被指定为地面覆盖率(“GCR”)。如在此所使用的，GCR是与间距相比在南北方向中的台的长度的比率。因此，100％的GCR指示了台没有任何间隙地排成行。可替代地，50％的GCR是指在南北方向中的台之间的间隙等于台的长度。因此，在该情况下，一半的站点被台覆盖。
另外，设计自动化计算机系统允许其它类型的间隙。在一些示例中，用户可能想要限定在站点内用于车辆移动的道路或路径。设计自动化计算机系统允许使用附加的南北间隙来限定这些路径。设计自动化计算机系统允许用户通过为南北方向中的每个特定数量的台指定间隙来选择这种附加的南北间隙。例如，每五个台十英尺的间隙将在南北方向中每五个台之后创建东西方延伸的十英尺路径。
设计自动化计算机系统同样允许用户通过在特定距离之后指定间隙来选择附加的南北间隙。例如，如果指定了每两百英尺十英尺的间隙，则每两百英尺就产生十英尺的间隙。但是，如果放置台，使得台存在于二百英尺点处，则可以在将台放置之后在距离二百英尺点最近位置创建附加间隙。
设计自动化计算机系统同样允许用户指定用于布局的东西间隙。东西间隙是台的列之间东西方向的间隙。东西间隙可被限定并且以与南北间隙相似的方式使用。
设计自动化计算机系统同样允许用户指定允许放置的最大系统大小。在一些示例中，由于客户或监管约束，可能需要特定站点不应超过特定系统大小。因此，用户可以至少以两种方式指定最大系统大小。在第一示例中，“至少”模式将放置总千瓦直流电满足至少指定值的台。例如，每个台的大小可以是三千瓦。如果用户指定“至少”250千瓦，则设计自动化计算机系统将确定总共252千瓦的八十四个台的布局。
在第二示例中，“最多”模式将放置总千瓦直流电最多为指定值的台。例如，每个台的大小为三千瓦。如果用户指定“最多”250千瓦，则设计自动化计算机系统将确定总共249千瓦的八十四个台的布局。
设计自动化计算机系统同样允许用户指定起始点。起始点表示台放置的起始位置以及台放置的方向和取向。起始点可以以多种方式指定。可以在原点(origin)识别起始点，使设计自动化计算机系统放置在站点左下角开始的台。
用户同样可以可选地指定台放置的方向。默认情况下，设计自动化计算机系统将台放置在东西方向中，并且在完成一行后移动到下一行并重复该过程。
在第二示例中，用户可以在站点的中心指定起始点，并且设计自动化计算机系统可以在站点的中心处开始台放置。从中心处开始，用户可能指定台应仅放置在站点的下半部分中。用户然后可以指定台放置首先针对每一行在东西方向中发生，并且然后仅在南方向中移动。
在第三示例中，用户可以选择站点上的自限定点作为起始点。这通常用于将台集中在站点的一个区域中，因为用户已经指定了最大的系统大小，该系统大小显著小于站点可以容纳的大小。例如，如果用户具有可容纳一千千瓦的大型站点，但是只有在该站点上，监管要求才需要三百千瓦，则用户可能会选择最靠近道路的区将模块放置在可访问的位置中。
设计自动化计算机系统同样允许用户选择“布局运行”的类型。布局运行确定了用于确定布局的详细水平。更具体地，布局运行指定不同起始点的数量，以遍历最接近前面指定的起始点。在示例实施例中，三种类型的布局运行可用：快速运行、正常运行和详细运行。如名称所示，快速运行包括最少的起始点数量，正常运行包括中间数量的起始点(包括所有快速运行起始点)，而详细运行包括最多的起始点(包括所有正常运行和快速运行起始点)。
在用户选择所有描述的输入之后，第一布局算法使用上述输入来布局台。如在此所述，各种独立区域被称为区。例如在具有多个建筑物的站点中，每个建筑屋顶被视为区。因此，第一布局算法可以以基于区的方式操作。
设计自动化计算机系统允许用户选择区域来执行布局。第一布局算法基于指定的起始点和方向确定布局方向。另外，第一布局算法确定了放置顺序。通常，它将台放置在东西方向中，并且然后在北方向中移动，并继续进行，直到完成完整站点或达到最大系统大小。
对于某些类型的跟踪器安装，台放置的方向在南北方向中，并且然后移动到东方并且将下一组台放置在南北方向中。
如上所述，设计自动化计算机系统基于用于起始点选择的用户选择来确定放置方向。对于由布局运行确定的每个起始点，台将以要求的方向顺序地放置在站点上。如果台可以被放置而没有保持相交的任何障碍或阴影，则放置台。设计自动化计算机系统对每一行重复这种过程，并且然后移动到下一行的起始。设计自动化计算机系统基于预限定的南北间隙确定下一行的起始。因此，设计自动化计算机系统将台放置在第二行中。
设计自动化计算机系统重复这种放置，直到覆盖整个站点或达到最大系统大小。在示例实施例中，台的总数量、与布局相关联的相应输入参数以及台位置可以作为数据结构存储在适于稍后检索的任何存储装置上。这种数据结构可以被称为布局结果集合。设计自动化计算机系统选择最接近用户选择的起始点的第二起始点，并执行如上所述的相同组的台放置。类似地，该第二遍历的结果可以存储在任何合适的存储装置上。因此，设计自动化计算机系统基于所选择的布局运行类型(例如，快速运行、正常运行和详细运行)，为每个起始点执行上述步骤。
在每个示例中，可以存储每个遍历的结果。在布局过程期间，设计自动化计算机系统可以允许用户取消或中止布局过程。在示例实施例中，取消或中止停止第一布局算法的进行，并在视觉显示器上渲染最后被渲染(且被完成)的布局。
如果用户不中止或取消布局运行，则设计自动化计算机系统检索所有存储的布局结果并且确定导致对于站点的最高KW的布局并且在视觉显示器上渲染该布局。
设计自动化计算机系统允许用户继续对站点上的所有区执行布局。用户同样可以撤销可能清除该区中的台的特定区的布局。用户同样可以在已经包含台的区上布局台。因此，设计自动化计算机系统提示用户清除先前放置的台，并基于新的输入集合将台放置在该区中。
用户同样可以将现有布局的台从一种类型的PV模块(或台类型)更改为另一种。这种变化可以称为技术互换。在许多示例中可以应用技术互换，包括当采购挑战使得模块供应商提供的特定模块集不可用时。因此，用户可以拿这种不可用模块从不同的模块供应商交换模块。只要较新的模块的大小和特征与换出的模块相似，设计自动化计算机系统将促进这种技术交换。
当布局存储在合适的存储器上时，设计自动化计算机系统可以有效地重新渲染预渲染的布局。设计自动化计算机系统同样可以允许用户移除所有存储的布局结果集并重新启动该过程。此外，用户可以移除可能不相关的特定组的布局结果集。设计自动化计算机系统同样允许将布局结果集导出为合适的输出。在一个示例中，这种输出可以是人类可读的表格形式，以允许使用外部表格查看器进行比较。
设计自动化计算机系统识别区边界上的布局起始点。布局起始点可以是如先前所限定的区边界的任何合适的边缘。设计自动化计算机系统模拟基于限定的PV布局偏好在行和列中的PV块或台的放置(或“平铺”)。更具体地，设计自动化计算机系统可以在东西行和南北列中应用PV台或块。在大多数示例中，设计自动化计算机系统避免了任何障碍物或应用第一布局算法的其它阻碍。当达到最大系统大小或当布局区被以与PV布局偏好一致的方式而覆盖有PV台或块时，布局完成。可以存储完成的布局以便稍后进行比较。完成的布局由设计自动化计算机系统进一步渲染为三维站点模型。
可以看出，可以取决于例如起始点、块和台之间的间距以及其它变量来生成各种布局。取决于先前识别的布局细节，设计自动化计算机系统确定是否需要附加的完成的布局并生成进一步的布局。
在生成所有完成的布局时，设计自动化计算机系统可以将完成的布局存储为完成的布局选项。设计自动化计算机系统通过能量输出或总系统大小将完成的布局选项进行排序。设计自动化计算机系统便于用户查看完成的布局选项。具体地，设计自动化计算机系统向用户呈现最优(或优选的)布局。用户可以选择最优布局或者交替地查看其它选项。
可替代地，所选择的PV系统类型是停车棚。在至少一些示例中，停车棚使用替代布局方法。设计自动化计算机系统接收停车棚系统类型的选择。在大多数示例中，停车棚沿着停车的行轴线布置。设计自动化计算机系统接收识别停车行轴线的图形用户输入。设计自动化计算机系统可以确定棚台间距(例如，基于后勤和维护原因确定)，并且沿着限定的停车行轴线确定合适的台放置。在至少一些示例中，设计自动化计算机系统还接收棚的取向信息，以允许在停车棚上的PV模块具有更大的太阳辐照度暴露。通过收集和确定这些PV布局偏好，设计自动化计算机系统确定停车棚中的块或台的布局。然而，在至少一些示例中，设计自动化计算机系统可以利用在与用于地面安装和屋顶系统类型所描述的过程类似的停车棚中台或块布局的遍历过程。
在确定PV模块布局时，设计自动化计算机系统进一步确定集成的结构布局。集成结构布局限定了系统组件和放置以及支持PV系统所需的任何结构组件的集成。设计自动化计算机系统检索先前确定的PV模块布局，并识别PV模块布局内的子阵列。子阵列被限定为在模块之间具有超过标准间距的间距的任何分组PV模块。
设计自动化计算机系统从组件库检索与PV模块布局相关联的结构组件。第二布局算法用于遍历PV模块布局并放置结构组件。以从组件库接收的模块和结构的规则和公差为因素，放置结构组件。一旦完成，第二布局算法生成集成的PV结构/模块布局(“PV结构布局”)。设计自动化计算机系统同样确定电气设计和电气布局。设计自动化计算机系统接收指示PV系统是否使用中央逆变器的用户选择。
设计自动化计算机系统提供从完全自动化到手动设计的广泛的电气设计工具，允许用户灵活性、速度和控制的范围。基于用户识别的串大小，几种工具用于将模块分组成电气串。此外，几种设备放置工具补充了这种分组工具。当确定电气配置(即当确定串到逆变器配置时)，设计自动化计算机系统可以实现这种补充工具的使用。
如果用户选择中央逆变器，则设计自动化计算机系统提供从组件库检索的PV组合器选项的选择。用户可以从PV组合器选项中选择PV组合器。设计自动化计算机系统基于PV组合箱和PV模块确定每个组合器的推荐数量的串。
类似地，如果用户选择中央逆变器，则设计自动化计算机系统可以提供从组件库检索的PV再组合器选项的选择。用户可以从PV再组合器选项中选择PV再组合器。设计自动化计算机系统基于PV组合箱和PV模块确定每个再组合器的推荐数量的串。
用户是否选择中央逆变器，用户基于串大小计算器的建议来选择串大小。设计自动化计算机系统接收串大小选择，并提示用户直流电与交流电(直流/交流比)的目标比。因此，用户可以重新确认在台创建期间先前识别的串大小。用户另外可以选择每个逆变器的串数(如果选择串逆变器)或每个组合器的串数(如果选择中央逆变器)。设计自动化计算机系统接收DC/AC比，并确定串-到-逆变器的可能性。更具体地，设计自动化计算机系统确定PV模块布局中的串数，并将每个串分配给逆变器。此外，设计自动化计算机系统重复针对各种逆变器的串-到-逆变器匹配过程。由于逆变器类型和大小不同，可能会生成许多串-到-逆变器的可能性。串-到-逆变器的可能性由DC/AC比或逆变器数量进行排序。设计自动化计算机系统提示用户选择设计配置(即串-到-逆变器配置)并接收设计配置选择。
串分组
在第一示例中，设计自动化计算机系统允许用户使用“选择顺序”工具。设计自动化计算机系统可以在用户选择期望将模块分组成串的逆变器(在串逆变器的情况下)或组合器(在中央逆变器的情况下)时可以进行选择顺序。
最初，用户可以激活选择顺序工具并且以特定顺序指定期望被串接在一起的模块。设计自动化计算机系统(且特别是选择顺序工具)会在用户沿模块行导航时渲染在状态栏中选择的模块数量。设计自动化计算机系统允许用户以优选顺序将所选择的模块分组成一个或多个串。因此，选择顺序工具允许用户以这样的方式来具有对串分组过程上的控制：通过允许用户不仅选择包括哪些模块，而且选择它们被包括的顺序以及因此由于其连接串内所有的模块而导致的连接的串方向。
在第二示例中，设计自动化计算机系统允许用户使用“预选择”工具。设计自动化计算机系统可以在用户选择期望将模块分组成串的逆变器(在串逆变器的情况下)或组合器(在中央逆变器的情况下)时可以使预选择可用。
最初，用户可以选择一组模块并激活预选择工具。设计自动化计算机系统将模块的数量呈现在状态栏中，并且用户可以从选择集中添加或移除模块。设计自动化计算机系统进一步允许用户将所选择的模块分组成一个或多个串。设计自动化计算机系统使用连接模块的算法确定分组和布线的顺序，同时最小化模块行和列之间的跳线。在示例实施例中，这种算法相应地以“之字形”的方式连接模块。预选择工具更快地实现串分组。
在第三示例中，设计自动化计算机系统允许用户使用“自动(最小布线)”工具。设计自动化计算机系统可以在用户选择期望将模块分组成串的逆变器(在串逆变器的情况下)或组合器(在中央逆变器的情况下)时可以使自动(最小布线)可用。
设计自动化计算机系统允许用户指示串分组应开始的两个方向(例如，向上和向左)。设计自动化计算机系统基于串大小和指示的两个方向将模块连续地分组成串。设计自动化计算机系统在给定的逆变器或组合器的所有串都被填充或者在布局中发现大的间隙时完成该过程。
为了最小化跳线布线，当遇到模块之间的大间隙时，算法停止并跳转。因此，在一些示例中，布局内的一些模块可能不会用于串，因为它们超出了允许的跳线接线长度的阈值。在这种示例中，设计自动化计算机系统允许使用预选择或选择顺序将这种模块分组成串，或者将它们完全从布局中移除。
在第四示例中，设计自动化计算机系统允许用户使用“Auto(Max KW)”工具。设计自动化计算机系统可以在用户选择期望将模块组合成串的逆变器(在串逆变器的情况下)或组合器(在中央逆变器的情况下)时可以使Auto(Max KW)可用。
设计自动化计算机系统允许用户使用Auto(Max KW)工具来选择表示将被分组成用于特定串逆变器或组合器的串的模块的起始点(例如，布局的拐角)的单个模块。设计自动化计算机系统允许用户指示串分组开始的两个方向。设计自动化计算机系统基于串大小和指示的方向将模块连续地组合成串。当用于给定逆变器或组合器的所有串都被填充时设计自动化计算机系统完成了过程。与Auto(Min Wiring)相反，该算法允许大的间隙(以及因此长的串跳线接线)，以便确保布局内的模块被分组成串。在该方面，该算法趋向于在整个电气设计过程中最大化系统大小(或KW)。
在第五示例中，设计自动化计算机系统允许用户使用“全自动”工具。全自动可以与最小布线或最大KW中的任一个一起使用。全自动工具相应地将上述Auto工具(MinWiring或Max KW)应用于完整的布局。因此，虽然以前的算法仅适用于单串逆变器或组合器，但是全自动工具在整个布局中进行处理，并返回完全分组的串布局。
电气设备放置
类似于分组，设计自动化计算机系统可以手动或自动地放置电气设备。一旦分组完成(即所有串被识别)，则设计自动化计算机系统就自动地依赖于系统的类型(例如，用于串逆变器系统的串逆变器，以及用于中央逆变器系统的组合器和中央逆变器)来放置组件。设计自动化计算机系统将每种类型的组件放置在最小化模块上的阴影的位置中，并该位置最小化馈送它的导体的长度。在以下几种情况(如下所述)中，设计自动化计算机系统将立即对于整个站点放置组件。在设计自动化计算机系统进行这种自动放置之后，用户可以按照他们认为合适的方式来审查和修改放置。
在第一情况下，取决于用户偏好，设计自动化计算机系统在站点上的单个位置中或以分布方式分布在整个模块布局中来分组串逆变器。在较小的站点上，系统设计人员可能希望将所有串逆变器都位于同一位置，并选择“分组”选项并识别位置。在较大的站点上，用户可以选择“分布式”选项，使每个串逆变器被自动放置在其相应串的物理位置的质心处。在任一种情况下，设计自动化计算机系统允许每个串逆变器的位置由用户手动调节。
在第二情况下，中央逆变器可以在用户识别的“逆变器外壳(enclosure)”内自动分布在整个阵列中。因此，设计自动化计算机系统允许用户识别这种逆变器外壳。逆变器外壳可以包含一个或多个逆变器，并且可以取决于用户的偏好表示混凝土垫、预制滑块或预制外壳。无论外壳类型如何，设计自动化计算机系统将初始放置位于馈送该逆变器的所有串的物理位置的质心处。如果需要，用户可以手动调节该位置。
在第三情况下，组合器可以在中央逆变器放置之后被自动放置。设计自动化计算机系统为用户提供将组合器放置在馈送它的串的质心处或者在其相应逆变器的方向中偏离质心的选项。对于后一种选择，组合器仍然放置在串组的质心的一个轴线上，但是在另一轴线上移位，使得位置更靠近中央逆变器。在任一情况下，组合器可在自动放置后手动移动或调节。
线调度
一旦从模块到逆变器完成完整的电路，则在设计自动化计算机系统中激活DC(直流)线调度工具。DC线调度工具提供了适用线及其长度的清单。因此，清单中的信息可用于将串连接到组合器/串逆变器，并从组合器连接到中央逆变器。在某些方面，DC线调度类似于物料清单(如下所述)，但重点是基于估计的长度、连接的设备和适用的代码/环境因素来确定线类型和大小。只要有一个串被识别和/或分组，并且相关联的串逆变器(或可替代地，组合器或中央逆变器)被放置在模型中，则设计自动化计算机系统提供有信息的DC线调度。在DC线调度显示中，电路的每个导体段以线调度分解。在一个示例中，使用基于导体的每个端部之间的分量和(使用x-y分量)计算的距离来估计距离。设计自动化计算机系统基于对组件的位置或组件的特性进行的任何调节来更新线调度(或DC线调度)。
DC线调度工具接收每个导体段并使用其特性和用户设定来限定电气系统的几个属性。在示例实施例中，DC线调度工具(以及因此，设计自动化计算机系统)限定所需的载流导体大小、接地导体和导管/滚道(raceway)。
所需的载流导体大小部分地基于由设计自动化计算机系统接收的导体段特性来确定。导体段特性包括短路电流、环境温度、给定的滚道(导管)中的导体数量、导体材料(例如铝或铜)、导体电阻以及段的长度。
设计自动化计算机系统(经由DC线调度工具)基于上述导体段特性确定载流导体(CCC)大小。通常，CCC大小是指代码允许的最小导体大小。当需要多于一个导体时，可以应用几个降额(de-rate)因素来确定最小导体大小和支持电路电流所需的并联导体数量。这种降额因素可以包括温度、管道填充等。降额因素可以从与设计自动化计算机系统相关联的数据库或基于提示的用户接收的数据库中检索。
在找到最小CCC之后，应用用户设定以进一步细化最小导体选择。在一个示例中，用户可以限定大于所需最小值的最小导体大小，在该情况下，线调度中的导体大小将增加到用户限定的最小值。在第二示例中，用户可以限定导致最小CCC大小变得不符合由用户限定的电压降标准的最大电压降。当超过最大电压降时，设计自动化计算机系统会增大导体的规模直到电路上的电压降(由导体长度和线电阻确定)低于最大电压降。
一旦CCC被设定，则DC线调度基于代码确定最小允许接地导体大小。
一旦限定了CCC和接地导体，则DC线调度算法基于先前的确定、适用的电气代码和用户限定的设定来确定最小允许导管或滚道大小。例如，这种设定可以包括导管类型以及在导体段中是否使用滚道的指定。
一旦生成了线调度，则设计自动化计算机系统允许用户对于每个电路单独地改变CCC的大小、类型或数量、接地导体大小或导管大小。在每个变更点，设计自动化计算机系统执行代码检查和用户阈值检查(例如，验证不超过最大电压降)以确保系统的符合性。如果设计自动化计算机系统确定用户选择导致导体不合规，则会生成错误标志，其中示出不合规的线调度上的条目。
设计自动化计算机系统同样允许用户随时将DC线调度导出到Excel就绪的CSV文件。
导管布线
设计自动化计算机系统同样包括导管布线工具(conduit routing tool)。导管布线工具可用于导管、线盘，以及任何类型的线管理或滚道系统。导管布线工具同样可以应用于直埋式电缆。导管布线工具允许设计自动化计算机系统(自动或经由用户输入)绘制导体在系统布局内物理取得的路径。导管布线工具同样用于通知DC线时间表。例如，当导体路线完成时，DC线调度工具接收由导管布线工具确定的路线的长度(而不是估计的x-y分量长度)来计算包括最小CCC大小的值。在一个示例中，导管布线工具基于用户输入确定导管路线。例如，用户可以选择子级(例如，串或组合器)和父级(例如串逆变器、组合器或中央逆变器)之间的路线(例如，大体上绘制连接线)的重要拐角。如果用户在已经具有延伸到其的路线的子级和父级之间绘制路线，则用户可以可替代地选择现有路线使其作为指导，使得新路线与现有路线并行地整齐绘制。自动并行布线可以允许更有效的设计。每个新路线刷新线调度，并使用户能够在整个布局中以某些方式判断布线(routing)导体的影响。
设计自动化计算机系统将组件放置在PV结构布局和PV模块布局内。如在此所使用的，结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单都可以被称为创建一般的系统布局或“PV系统模型”。光伏系统模型基本上限定了设计的PV系统的表示。在一个示例中，组件的放置是手动完成的并且包括补充的用户输入。在示例实施例中，部件的放置是自动的。基于放置的组件和选定的设计配置，设计自动化计算机系统自动生成线调度。因为组件放置、组件特性、系统层次结构和电气代码都是已知的，所以设计自动化计算机系统不需要附加的输入来生成线调度。在一些示例中，设计自动化计算机系统可以为用户指定的导体接收特定的物理路径。基于这种输入，线调度可以被改变或再生。在确定线调度时，设计自动化计算机系统可以完成电气设计和电气布局。
设计自动化计算机系统另外可以确定组件、材料、子组件、中间组件、子部件、部件以及构造PV系统的数量的清单。该清单可以称为材料清单。设计自动化计算机系统接收先前确定的结构布局、电气布局和PV模块布局，并生成集成模型。设计自动化计算机系统自动识别集成模型中的所有组件。设计自动化计算机系统同样检索线调度并计算包括在线调度中的所有电气组件的总和。设计自动化计算机系统另外从组件库中检索关于每个组件的信息。在一些示例中，设计自动化计算机系统还从劳动力成本数据库中获取关于PV系统区域的安装和服务成本的劳动力时间和成本数据。设计自动化计算机系统另外从材料成本数据库中接收组件和电气组件的材料成本数据。设计自动化计算机系统相应地计算包括材料和劳动力成本的集成模型中所有系统组件的成本。如以上和在此所述，当对系统设计进行改变(例如，对导致新的DC线调度或新的导管布线的电气设计进行的改变)时，材料清单同样可以由设计自动化计算机系统更新来纳入这种变化。
设计自动化计算机系统同样限定能量生产模型。设计自动化计算机系统基于天气数据和模拟规范接收能量生产参数限定。能量产生参数限定可以相应地包含本地设计数据。设计自动化计算机系统另外接收集成布局并确定估计的能量产生和产率。估计的能量生产和产率用于确定总体能量模型。
设计自动化计算机系统可以进一步接收能量定价数据并确定财务模型。通过纳入材料清单和成本信息以及总体能量模型，财务模型可包括成本估计和盈利能力分析。
在此描述的系统和方法的技术效果包括以下中的至少一个：(a)通过先进的模拟识别优选的PV系统布局的PV系统的增强质量；(b)PV系统设计中的增加效率；(c)通过本地设计数据的模拟和使用降低PV系统结构损坏的风险；以及(d)通过优化PV系统设计，提高最终系统的盈利能力。
更具体地，可以通过执行以下步骤中的至少一个来实现这种技术效果：(a)接收站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集；(b)接收系统类型选择；(c)接收多个系统组件选择；(d)接收多个PV布局偏好；(e)在设计自动化计算机系统中，通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置；(f)基于PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局；(g)基于PV模块布局、结构布局以及电气布局确定材料清单；(h)使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来限定PV模型；(i)基于站点数据集确定位置设计特征集；(j)检索结构产品规则集；(k)识别与位置设计特征集相关联的结构产品规则的子集；(l)基于结构产品规则的子集细化结构布局；(m)接收与站点数据集相关联的边界偏移集；(n)接收与站点数据集相关联的障碍物限定集，该组障碍物限定包括障碍物高度集和障碍物偏移集；(o)基于该组障碍物限定确定阴影阻碍集；(p)基于该组阴影阻碍来确定PV模块布局，使得阴影阻碍限定多个PV模块不能被放置的多个区；(q)基于该组障碍物限定识别障碍物集；(r)基于多个时间段中的每一个时间段的该组障碍物和投影的太阳位置来投影多个时间段的阴影集；(s)将该组阴影集成到集成的阴影阻碍区域；(t)基于组件库向用户设备提供多个第一组件选项，从用户设备接收与多个第一组件选项中的第一组件选项对应的第一组件选择，从组件库中检索与第一组件选择相关联的多个第二组件选项，向用户设备提供多个第二组件选项，以及从用户设备接收与多个第二组件选项中的一个第二组件选项对应的第二组件选择；(u)接收停车棚类型选择、地面安装型选择和屋顶类型选择中的一个；(v)基于系统类型选择来提供多个系统组件选择；(w)基于系统类型选择接收多个PV布局偏好；以及(x)基于结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单，确定能量模拟、成本估计和盈利能力分析。
首先参考图1和图2，PV模块总体上以100指示。在图1中示出了PV模块100的透视图。图2是沿图1中的线A-A截取的PV模块100的横截面图。PV模块100包括太阳能层压体102(也称为PV层压体)和限定太阳能层压体102的框架104。
太阳能层压体102包括顶表面106和底表面108(图2中所示)。边缘110在顶表面106和底表面108之间延伸。在该实施例中，太阳能层压体102是矩形的。在其它实施例中，太阳能层压体102可以具有任何合适的形状。
如图2中所示，太阳能层压体102具有包括若干层118的层压体结构。层118可以包括例如玻璃层、非反射层、电连接层、n型硅层、p型硅层和/或背衬层。在其它实施例中，太阳能层压体102可以具有更多或更少的层118，包括仅一个层，或可具有不同的层118，和/或可具有不同类型的层118。太阳能层压体102包括多个太阳能电池(未示出)，每个都将太阳能转换为电能。太阳能电池的输出被串联和/或并联连接以产生用于太阳能层压体102的期望的输出电压和电流。
如图1中所示，框架104限定太阳能层压体102。如从图2可以最好地看出，框架104被耦合到太阳能层压体102。框架104有助于保护太阳能层压体102的边缘110。在该实施例中，框架104由四个框架构件120构成。在其它实施例中，框架104可以包括更多或更少的框架构件120。
该框架104包括与太阳能层压体102间隔开的外表面130和与太阳能层压体102相邻的内表面132。外表面130与内表面132间隔开并大体上平行于内表面132。在该实施例中，框架104由铝制成。更具体地，在一些实施例中，框架104由6000系列阳极氧化铝制成。在其它实施例中，框架104可以由提供足够刚度的任何其它合适的材料制成，包括例如轧制或冲压的不锈钢、塑料或碳纤维。
使用和/或包括计算设备来执行一些示例方法和系统。图3是示例计算机系统300的框图，具体地为设计自动化计算机系统300。更具体地，设计自动化计算机系统300表示设计自动化计算机系统的示例实施例。在示例实施方式中，设计自动化计算机系统300包括通信光纤302，其提供处理器单元304、存储器306、持久存储器308、通信单元310、输入/输出(I/O)单元312和诸如显示器314的呈现界面之间的通信。除了呈现界面之外，或者作为替代，呈现界面还可以或可以包括能够向用户传达信息的音频设备(未示出)和/或任何设备。
处理器单元304执行可以被加载到存储设备(例如，存储器306)中的软件的指令。处理器单元304可以是一个或多个处理器的集合，或者可以包括多个处理器核，这取决于特定实施方式。此外，处理器单元304可以使用一个或多个异构处理器系统来实现，其中主处理器在单个芯片上存在辅助处理器。在另一实施方式中，处理器单元304可以是包含相同类型的多个处理器的同构处理器系统。
存储器306和持久存储器308是存储设备的示例。如在此所使用的，存储设备是能够临时地和/或持久地存储信息的任何有形硬件。存储器306可以是例如但不限于随机存取存储器(RAM)，例如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电学上可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、非易失性RAM(NVRAM)和/或任何其它合适的易失性或非易失性存储设备。持久存储器308可以取决于特定实施方式而采取各种形式，并且持久存储器308可以包含一个或多个组件或设备。例如，持久存储器308可以是一个或多个硬盘驱动器、闪速存储器、可重写光盘、可重写磁带，和/或上述的一些组合。由持久存储器308使用的介质同样可以是可移除的。例如，但不限于，可移动硬盘驱动器可以用于持久存储器308。
诸如存储器306和/或持久存储器308的存储设备可以被配置为存储与在此所描述的过程一起使用的数据。例如，存储设备可以存储(例如，在其上具体实现)计算机可执行指令、可执行软件组件、系统组件数据、PV系统布局、安装指令、工作单和/或适用于在此描述的方法的任何其它信息。当由处理器(例如，处理器单元304)执行时，这种计算机可执行指令和/或组件使处理器执行在此所述的一个或多个操作。
在这些示例中，通信单元310提供与其它计算设备或系统的通信。在示例实施方式中，通信单元310是网络接口卡。通信单元310可以通过使用物理和无线通信链路中的一个或两者来提供通信。通信单元310向PV系统的一个或多个元件提供通信。
输入/输出单元312使得能够与可以连接到设计自动化计算机系统300的其它设备的数据的输入和输出可行。例如但不限于，输入/输出单元312可以通过用户输入设备提供用于用户输入的连接，例如键盘和/或鼠标。此外，输入/输出单元312可以将输出发送到打印机。显示器314向用户提供了显示诸如在此所述的任何信息的信息的机制。例如，诸如显示器314的呈现界面可以显示诸如在此所述的图形用户界面。通信设备310可以包括一个或多个模拟I/O。
操作系统和应用或程序的指令位于持久存储器308上。这些指令可以被加载到存储器306中以供处理器单元304执行。不同实施方式的处理可以由处理器单元304使用计算机实现指令和/或计算机可执行指令来执行，其可以位于诸如存储器306的存储器中。这些指令在此被称为程序代码(例如，目标代码和/或源代码)，其可以由处理器单元304中的处理器读取并执行。不同实施方式中的程序代码可以以非暂时形式体现在不同的物理或有形的计算机可读介质上，诸如存储器306或持久存储器308。
程序代码316以功能形式位于非暂时计算机可读介质318上，其可选择性地可移除并且可以被加载到设计自动化计算机系统300上或者传送到设计自动化计算机系统300以供处理器单元304执行。程序代码316和计算机可读介质318在这些示例中形成计算机程序产品320。在一个示例中，计算机可读介质318可以是有形的形式，诸如例如插入或放置在作为持久存储器308的一部分的驱动器或其它设备中的光盘或磁盘，用于传送到存储设备，诸如作为持久存储器308的一部分的硬盘驱动器。在有形的形式中，计算机可读介质318同样可以采取诸如连接到设计自动化计算机系统300的硬盘驱动器、拇指驱动器(thumb drive)或闪存的持久持久存储装置的形式。计算机可读介质318的有形形式同样称为计算机可记录存储介质。在一些情况下，计算机可读介质318可能不可移除。
可替代地，程序代码316可以从计算机可读介质318通过到通信单元310的通信链路和/或通过到输入/输出单元312的连接传送到设计自动化计算机系统300。在说明性示例中，通信链路和/或连接可以是物理的或无线的。计算机可读介质同样可以采取非有形介质的形式，诸如包含程序代码的通信链路或无线传输。
在一些说明性实施方式中，程序代码316可以通过网络从另一个计算设备或计算机系统下载到持久存储器308，以在设计自动化计算机系统300内使用。例如，存储在服务器计算设备中的计算机可读存储介质中的程序代码可以通过网络从服务器下载到设计自动化计算机系统300。提供程序代码316的计算设备可以是服务器计算机、工作站、客户端计算机或能够存储和发送程序代码316的一些其它设备。
程序代码316可以被组织成功能相关的计算机可执行组件。每个组件可以包括计算机可执行指令，当由处理器单元304执行时，该计算机可执行指令使处理器单元304执行在此所述的一个或多个操作。
在此所示的用于设计自动化计算机系统300的不同组件不意味着为可以实现不同实施方式的方式提供架构限制。不同的说明性实施方式可以在计算机系统中实现，其还包括除了设计自动化计算机系统300所示的组件之外的组件或者替代地包括设计自动化计算机系统300所示的组件之外的组件。例如，在一些实施例中，计算设备包括全球定位系统(GPS)接收器。此外，图3中所示的组件可以从所示的说明性示例变化。作为一个示例，设计自动化计算机系统300中的存储设备是可以存储数据的任何硬件设备。存储器306、持久存储器308和计算机可读介质318是有形形式的存储设备的示例。
在另一示例中，总线系统可用于实现通信光纤302，并且可以包括一个或多个总线，诸如系统总线或输入/输出总线。当然，可以使用提供在附接到总线系统的不同组件或设备之间的数据传输的任何合适类型的架构来实现总线系统。此外，通信单元可以包括用于发送和接收数据的一个或多个设备，诸如调制解调器或网络适配器。此外，存储器可以是例如但不限于存储器306或诸如在可能存在于通信光纤302中的接口和存储器控制器集线器中发现的高速缓存。
图4是示例PV系统400的框图。PV系统400包括PV模块100和一个或多个逆变器的阵列402。阵列402向一个或多个负载404输出AC电力。仪表406测量传递到负载404的电力。也称为数据采集设备、数据记录器或数据采集系统(DAS)的网关设备408监视阵列402，并经由网络412将从阵列402收集的数据发送到后端系统410。后端系统410包括一个或多个设计自动化计算机系统300。后端系统410通常位于与PV系统400所在的第一位置物理上分隔开的第二位置处。可替代地，第二系统可以位于与PV系统400相同的站点处。此外，网关设备408可以向多个后端系统410提供信息并与多个后端系统410通信。第一位置与第二位置之间的距离将在安装的PV系统400中变化。在一些实施例中，第一位置和第二位置隔开大于五英里。在其它实施例中，第一和第二位置隔开大于十英里、25英里、50英里、100英里、200英里，或甚至位于不同的大陆上。
阵列402可以是PV模块100和一个或多个逆变器414的任何合适的阵列。例如，阵列402可以包括布置在PV模块串中的多个PV模块。每个模块串连接到单个逆变器，以将PV模块串的DC输出转换为AC输出。可替代地或另外，每个PV模块可以耦合到其自身的逆变器414(有时称为微逆变器)，该逆变器位于与其电耦合的PV模块附近或在其上。在另外的示例中，多个PV模块串可以直接或通过一个或多个串组合器连接到有时被称为中央或串逆变器的单个逆变器414。
在不包括微逆变器的实施例中，阵列402可以包括耦合到每个PV模块的直流功率管理器(DCPM)。DCPM执行例如对于PV模块的最大功率点跟踪(MPPT)。它同样可以基于温度和旁路电流选择性地控制(即限制和/或增加)PV模块的最大功率输出和/或控制旁路二极管的导通。DCPM同样可以将PV模块的输出I-V曲线转换为输出电压不随环境温度变化的新I-V曲线。
在一些实施例中，阵列402包括配置成相对于太阳选择性地定位PV模块的一个或多个跟踪设备，以试图使随时间推移入射在PV模块上的太阳能最大化。可以使用PV模块和逆变器的任何其它合适的布置，包括上述布置的组合。
网关设备408收集关于阵列402的数据，诸如经由一个或多个传感器(未示出)。网关设备408是和/或包括诸如设计自动化计算机系统300的计算设备。收集的数据可以包括与阵列402的操作和/或状态有关的任何适当的操作、情境、环境或其它数据。例如，网关可以监视阵列402周围的环境空气温度、入射到阵列402(或一个或多个PV模块)的太阳光的量、阵列402的输出电压和电流、每个PV模块的输出电压和电流、每个逆变器和/或微逆变器414的输出电压和电流、PV模块100的表面温度等。此外，在一些实施例中，网关设备408与阵列402的一个或多个组件通信。例如，网关设备408可以与阵列402中的一个或多个逆变器414通信。每个逆变器414可以向网关设备408提供例如其输入电压、其输入电流、其输出电压、其输出电流等。在一些实施例中，可以经由网关设备408来控制阵列402(并且更具体地，逆变器414)。
在一个示例中，网络412是因特网。在其它实施方式中，网络412是任何其它合适的通信网络，包括例如广域网(WAN)、局域网(LAN)、蜂窝网络等。网络412可以包括多于一个的网络。例如，网关设备408可以通过诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)、家庭区域网络(HAN)、拨号连接、电缆调制解调器和高速ISDN线路的一个或多个其它网络和/或接口连接到因特网。
图5是由设计自动化计算机系统300(图3中所示)实现的设计如图4中所示的光伏(PV)系统的示例方法的流程图。设计自动化计算机系统300被配置为接收510站点数据集，其中站点数据包括位置标识符集。
设计自动化计算机系统300同样被配置为接收520系统类型选择。设计自动化计算机系统300进一步被配置为接收530多个系统组件选择。
设计自动化计算机系统300另外被配置为接收540多个PV布局偏好。设计自动化计算机系统300同样被配置为通过遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好来确定550PV模块布局，该PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置。
设计自动化计算机系统300另外被配置为基于PV模块布局确定560结构布局、电气设计以及电气布局。设计自动化计算机系统300进一步被配置为基于PV模块布局、结构布局以及电气布局来确定570材料清单。设计自动化计算机系统300另外被配置为使用结构布局、电气设计、电气布局、PV模块布局以及材料清单来限定580PV系统模型。
图6-17是示出由设计PV系统的设计自动化计算机系统300(图3中所示)执行的步骤的详细流程图。
参考图6，在初始设置610处，设计自动化计算机系统300接收站点数据集620。站点数据集620表示被认为是PV系统的位置的地理站点的描绘。站点数据集620可以包括地理站点的图形或效果图。在一个示例中，站点数据集620包括诸如卫星图像和地形图像的卫星数据624。在第二示例中，站点数据集620包括指示地理站点的特征的计算机辅助设计(“CAD”)图或工程数据622。在第三示例中，站点数据集620可以表示位置标识符，包括例如诸如纬度和经度坐标的地理坐标。在这种示例中，设计自动化计算机系统300可以通过访问包含地理数据的外部系统来检索诸如卫星图像和地形数据的其它数据。
设计自动化计算机系统300同样可以接收未包括在站点数据集620中的附加站点特征622。例如，地理站点可以包括在站点数据集620中不可见或指示的树。由于该树可能是与PV系统的设计相关的障碍物，所以用户可以识别障碍物并将其提供给设计自动化计算机系统300。
设计自动化计算机系统300同样接收位置标识符集和北角630。该组位置标识符基本上识别与第站点数据集620相关联的物理位置。在至少一些示例中，该组位置标识符从用户设备显式地提供。在其它示例中，使用包括例如图像分析和元数据分析的任何合适的方法从站点数据集中导出该组位置标识符。
设计自动化计算机系统300同样识别站点数据集的北角。在一些示例中，可以基于该组位置标识符来自动确定北角。在其它示例中，可以从用户设备显式地提供北角。
设计自动化计算机系统300基于站点数据集620来确定本地设计数据640。可以从本地数据库、外部系统或多个外部系统检索本地设计数据640。本地设计数据640可包括例如但不限于地震荷载数据、风荷载数据、雪荷载数据、太阳能数据、湿地区域识别数据、洪泛区域识别数据、土壤数据和高程数据。可用于检索本地设计数据640的外部系统的一些示例包括工程社会数据库、政府数据库以及学术数据库。在至少一个示例中，设计自动化计算机系统300利用应用程序接口(“API”)从这种外部资源访问本地设计数据640。在另一示例中，设计自动化计算机系统300从多个源聚合本地设计数据640并且将这种聚合的本地设计数据640存储在相关联的本地设计数据库处。如在此所述，本地设计数据640可能有益于PV系统的设计，以识别与站点数据集620的位置相关联的本地变量和风险。例如，第一位置可能与大风相关联。当在第一位置中设计停车棚系统时，这种大风可能会从棚中剪切PV模块。因此，可以利用结构组件来减轻大风的风险。在第二示例中，第二位置可以与常规洪水相关联。当在第二位置中设计地面安装系统时，结构组件可用于减轻洪水的风险。
设计自动化计算机系统300同样接收系统类型选择650。更具体地，访问设计自动化计算机系统300的用户选择PV系统的一种类型。在示例实施例中，系统类型选择可以是地面安装、屋顶和停车棚。在其它示例中，可以以与在此所述的类似的方式来选择和配置其它系统类型。
在至少一些示例中，设计自动化计算机系统300同样接收布局区域标识和指定。更具体地，用户可以识别与设计的PV系统一起使用的站点数据集620相关联的地理站点的一部分。在一个示例中，用户可以图形地识别可以使用的地理站点的子部分。在进一步的示例中，用户可以提供该子部分的名称。用户可以在同一地理站点中设计多个PV系统。因此，标识符可以用于区分与不同PV系统相关联的每个子部分。
参考图7，设计自动化计算机系统300同样可以限定与站点数据集620相关联的边界偏移710。限定的边界偏移710识别在PV系统的布局中不能使用的区域。可以为了后勤目的(例如，允许维护人员容易地访问PV系统)或任何其它原因来选择这种边界偏移710。在一个示例中，选择屋顶系统并且限定边界偏移710允许围绕PV系统的步行路径用于维护访问。限定的边界偏移710可以图形地识别。
设计自动化计算机系统300另外可以限定与站点数据集620相关联的障碍物720。障碍物限定720限定位于地理站点处的任何障碍物。障碍物限定720的示例可以包括障碍物位置、障碍物高度722和障碍物偏移724。可以显式地提供障碍物位置和障碍物高度722。可替代地，障碍物位置和障碍物高度722可以通过使用例如图像分析来处理站点数据集而确定。在至少一些示例中，设计自动化计算机系统300可以在没有用户输入的情况下识别障碍物和障碍物高度722。障碍物偏移724反映与障碍物相关联的偏移。在至少一些示例中，障碍物偏移724由于维护要求而被确定。在示例实施例中，障碍物偏移724由用户在用户设备处提供。
使用该组障碍物限定720，设计自动化计算机系统300确定阴影阻碍集。更具体地，设计自动化计算机系统300基于该组障碍物限定来识别该组障碍物720，并且使用阴影渲染过程730以投影在多个时间段内地理站点上的阴影效果。设计自动化计算机系统300识别模拟时间段并且识别每个时间段的投影的太阳位置。使用投影的太阳位置，设计自动化计算机系统300投影在地理站点上的太阳和该组障碍物的阴影效果。在至少一些示例中，用户提供用于模拟这些阴影效果的时间段732(例如，日期和时间)。在另外的示例中，可以模拟多个PV模块高度734以基于PV模块的高度示出变化的阴影效果。在这种示例中，用户可以提供潜在的PV模块高度734。
在示例实施例中，设计自动化计算机系统300使用两种算法来渲染阴影效果。在第一示例中，使用粗略算法740。粗略算法740基于该组障碍物限定720来识别障碍物，并且基于在模拟的时间段内每个时段的投影太阳位置矢量来投影由每个障碍物引起的阴影。在第二示例中，应用精细算法750来细化粗略算法740的输出。精细算法750以短距离增量(例如，小于6英寸)执行太阳位置射线测试，以便创建较高分辨率的阴影效果。因此，精细算法750通过该详细模拟产生更精确的阴影效果。
阴影效果表示PV系统不会产生最优能量产生的区域(由于在该位置处的太阳辐照度的暂时或完全减少)。因此，可能不期望将PV模块放置在阻碍物引起阴影效果的位置。因此，设计自动化计算机系统300将该组阴影效果区域集成到集成的阴影阻碍区域或限定的阻碍和偏移760中。限定的阻碍和偏移760被用作负空间来限定PV系统不应该被设计的位置。
参考图8，设计自动化计算机系统300同样接收多个系统组件选择810、820、830、840和850。系统组件选择810、820、830、840和850表示将由PV系统使用的用于能量生产和转移的设备的选择。因此，在大多数示例中，系统组件810、820、830、840和850包括PV模块810、PV逆变器820、PV组合器830、导体840以及导管850。在示例实施例中，设计自动化计算机系统300从组件库812识别潜在的系统组件选择。如在此所使用的，“组件库”812是指将PV系统设计中使用的组件进行编目的数据存储。组件库812包括系统组件810、820、830、840和850、结构组件以及电气组件的限定和标识符。此外，组件库812识别哪些组件可以与其它组件一起使用。(在至少一些示例中，一些系统组件810、820、830、840和850可以仅与其它可用的系统组件810、820、830、840和850的子集一起使用)。可以以任何合适的形式存储组件库812。
在示例实施例中，组件库812存储在与设计自动化计算机系统300相关联的数据库中。在至少一些示例中，组件库812同样包括与组件相关联的示意信息、安全信息、定价信息以及维护信息。在另外的示例中，组件库812可以包括与组件相关联的估计劳动力成本，以识别例如安装和维护的成本。
设计自动化计算机系统300基于组件库812向用户设备提供检索到的多个第一系统组件选项。在用户选择时，设计自动化计算机系统300从用户设备接收与多个第一系统组件选项中的一个第一系统组件选项对应的第一系统组件选择。在示例实施例中，第一系统组件选项表示一组PV模块选项810。在其它示例中，可以首先向用户呈现其它系统组件。
在接收到第一系统组件选择之后，设计自动化计算机系统300可以基于第一系统组件选择来约束可用的系统组件选项。如上所述，至少一些组件与其它组件的子集相关联，并且因此强制将后续系统组件选项过滤。设计自动化计算机系统300相应地从组件库检索与第一系统组件选择相关联的多个第二系统组件选项。设计自动化计算机系统300向用户设备呈现多个第二系统组件选项，并从用户设备接收与多个第二系统组件选项中的一个第二系统组件选项对应的第二系统组件选择。在示例实施例中，第二系统组件选项表示PV逆变器选项820的集合。在其它示例中，其它组件可以向用户二次呈现。
以类似的方式，设计自动化计算机系统300可以向用户设备呈现多个系统组件选项，直到为了PV系统设计的目的而识别所有系统组件选项。在其它示例中，仅选择系统组件的子集，并且设计自动化计算机系统300自动识别用于PV系统设计的其余部分的合适的系统组件。在示例实施例中，用户选择PV模块810、PV逆变器820以及PV组合器830，并且设计自动化计算机系统300自动选择导体840和导管850并且确定PV组件选择860。
参考图9，设计自动化计算机系统300还限定PV模块布局。PV模块布局表示地理站点内的PV模块的物理布局。在至少一些示例中，PV模块布局遵循分层约定，其中一组PV模块可以被识别为被称为“台”的单个单元。台通常具有关于PV模块的固定尺寸。台可以进一步分组成“块”。类似地，块通常具有关于PV台的固定尺寸。
为了限定PV模块布局，设计自动化计算机系统300可以从用户设备接收台标识符910以区分台。设计自动化计算机系统300进一步通过接收模块选择920来识别用户先前选择的台的PV模块类型和PV逆变器类型。
设计自动化计算机系统300通过运行串大小算法932来计算或确定对于台的推荐“串大小”930。串大小表示可以被布置在一系列(例如台的列)PV模块中的数量。随着串大小增加，串的潜在开路电压输出类似地增加。设计自动化计算机系统300通过识别和处理多个变量来确定推荐的串大小930。设计自动化计算机系统300通过识别邻近的气象站(例如，ASHRAE站)并且从邻近气象站接收地理站点的气象数据来运行串大小算法932。在示例实施例中，所接收的气象数据包括地理站点的记录高(record high)和记录低(record low)的温度。设计自动化计算机系统300可以使用相关联的API或数据馈送来访问。设计自动化计算机系统300还接收包括所识别的PV模块和所识别的PV逆变器的开路电压和最大功率点跟踪范围的电气特性。可以从组件库中检索这些电气特性的值。
基于这种电气特性和气象数据，设计自动化计算机系统300确定PV模块布局930的推荐的串大小。在示例实施例中，推荐的串大小是导致开路电压的串中的PV模块的数量，该开路电压处于在地理站点的记录低温期间的最大功率点跟踪范围内。
设计自动化计算机系统300经由用户设备向用户提供推荐的串大小，并接收用户串大小选择940。用户可以选择推荐的串大小或选择替代串大小。在至少一些实施例中，用户可以仅选择导致开路电压的串大小，该开路电压处于在地理站点的记录低温期间最大功率点跟踪范围内。
设计自动化计算机系统300还接收台950中的一定量的模块的选择。该选择可以表示每个台的串选择或每个台的模块选择。
用户可以进一步限定对于台的定制布局属性。因此，设计自动化计算机系统接收附加的台定制960。在至少一些示例中，这样的定制布局特性包括PV模块取向、PVP模块的行计数、倾斜角以及PV台的行和列之间的间距。
PV串选择、台中的模块数量的选择以及定制的布局特性可以被描述为“PV布局偏好”。基于PV布局偏好，设计自动化计算机系统300确定每个PV台970的配置。
如上所述，PV台可以被分组成PV块。参考图10，设计自动化计算机系统300可以接收用户的台选择以将台聚合成块。具体地，设计自动化计算机系统300可以接收限定的PV台和台配置选择1020的台选择1010。设计自动化计算机可以进一步接收台间距选择1030。台间隔选择1030可以由台间距算法1032促进。这种间距可能有助于每一个台的维护。基于这种用户输入，设计自动化计算机系统300限定框1040。
取决于所选择的系统类型，设计自动化计算机系统300接收附加的PV布局偏好。如果PV系统是地面安装或屋顶类型，则设计自动化计算机系统300接收附加的不同的组的PV布局偏好。参考图11，设计自动化计算机系统300接收正在被设计的PV台或PV块的台/块选择1110。设计自动化计算机系统300还接收指示模块布局是“均匀”还是“非均匀”的布局模式选择1120。当布局模式均匀时，设计自动化计算机系统300可以通过重复PV模块的尺寸和间距大体上实现布局的自动化。当布局模式非均匀时，设计自动化计算机系统300可以提示用户设备识别布局方差的附加布局信息。设计自动化计算机系统300还接收布局对准选择1130。布局对准选择1130表示用户1132对PV模块的轴向取向的选择。具体地，设计自动化计算机系统300从用户设备接收轴向取向。在示例实施例中，PV布局沿着南北轴线。在替代实施例中，用户设备可以发送任何合适的取向轴线1132。基于布局对准选择，设计自动化计算机系统300确定方位角值1140。设计自动化计算机系统300还确定PV台的行之间的推荐间距1150。可以通过运行阴影分析算法1152模拟由PV模块的每一列引起的阴影效果来确定推荐间距。在示例实施例中，阴影分析算法1152在上午10点至下午2点之间的冬至和夏至时段内运行。因此，通过识别在模拟时间段内允许PV模块的无阴影行的行间距来确定行间距。设计自动化计算机系统300接收用于行和列间距1160的用户选择。用户可以采用推荐的间距或选择它们自身。
设计自动化计算机系统300可以从用户设备接收附加的间距偏好1162。由于包括后勤和访问的原因，这种附加间距偏好1162可以由用户提供。设计自动化计算机系统300接收对于行和列间距的用户选择以及附加间距偏好作为接收到的用户间距选择。在一些示例中，用户可另外提供最大系统大小1170以指示设计自动化计算机系统300不应该布局超过该限定的系统大小的系统。设计自动化计算机系统300还接收布局区域1175并且至少部分地基于接收的布局区1175来接收布局细节选择1180。接收的布局区1175描述了在地理站点内发生布局的物理区域。如上所述，用户可以指定用于布局的特定区。布局细节大体上表示设计自动化计算机系统300可以执行以识别PV布局选项的时间量。更高的布局细节值可能产生要考虑的更多PV布局选项。然而，更高的布局细节值可能需要更多的时间来处理。此外，设计自动化计算机系统300可以接收布局区1175以识别可用于限定PV布局选项的地理站点的特定部分。所有接收和确定的元素1110、1120、1130、1140、1150、1160、1170和1180被处理并用于应用布局算法1190。
在所描述的示例(其中PV系统类型是地面安装或屋顶)中，设计自动化计算机系统300使用站点数据和多个PV布局偏好来确定PV模块布局。参考图12，设计自动化计算机系统300遍历地将第一布局算法应用于站点数据集和多个PV布局偏好。设计自动化计算机系统300识别区域边界1210上的布局起始点。布局起始点可以是如先前所限定的区边界的任何合适的边缘。设计自动化计算机系统300基于限定的PV布局偏好来模拟在行和列中布置(或“平铺”)PV块或台。更具体地，设计自动化计算机系统300可以在东西行1220和南北列1230中应用PV台或块。在大多数示例中，设计自动化计算机系统300避免在应用第一布局和完成布局1240时的任何障碍物、间隙或其它妨碍。当达到最大系统大小或布局区以与PV布局偏好一致的方式覆盖PV台或块时，布局完成1240。完成的布局1240可以被存储1242以供稍后比较。完成的布局1240由设计自动化计算机系统300进一步呈现为三维站点模型1250。
可以看出，可以取决于例如起始点、块和台之间的间距以及其它变量来生成各种布局。取决于先前识别的布局细节，设计自动化计算机系统300确定是否需要附加的完成的布局1260并生成进一步的布局(返回到1210)。
在生成所有完成的布局1240时，设计自动化计算机系统300可以将完成的布局存储1280为完成的布局选项。设计自动化计算机系统300通过能量输出或总系统大小对完成的布局选项进行排序1270。设计自动化计算机系统300有助于用户审查完成的布局选项。用户进一步从完成的布局选项中确定选择的所选PV模块布局1290。
可替代地，所选的PV系统类型是停车棚。在至少一些示例中，停车棚使用替代布局方法。参考图13，设计自动化计算机系统300接收停车棚系统类型的选择1310。在大多数示例中，停车棚沿着停车行轴线布置。设计自动化计算机系统300接收识别停车行轴线的图形用户输入1320。设计自动化计算机系统300可以确定棚台间距(例如，基于后勤和维护原因确定)，并且确定沿着限定的停车行轴线的合适的台放置1330。在一些示例中，设计自动化计算机系统300在确定棚台间距1332之后确定合适的台放置1330。具体地，设计自动化计算机系统300确定棚台间距1332(即，棚系统中每个棚台之间的间距)并至少部分地基于这样的台间距来确定棚台放置1330。在至少一些示例中，设计自动化计算机系统300还接收用于棚的取向信息1340，以允许停车棚上的PV模块具有更大的太阳辐照度暴露。通过收集和确定这些PV布局偏好，设计自动化计算机系统300确定停车棚1350中的块或台的布局。然而，在至少一些示例中，设计自动化计算机系统300可以利用与地面安装和屋顶系统类型描述的过程类似的停车棚中的台或块布局的遍历过程。
在确定PV模块布局时，设计自动化计算机系统300进一步确定集成的结构和模块布局。参考图14，集成的结构和模块化布局限定了PV模块和系统组件的放置以及便于PV系统所需的任何结构组件的放置和集成。设计自动化计算机系统300检索先前确定的PV模块布局1410并识别PV模块布局内的子阵列1430。在一些示例中，设计自动化计算机系统300应用算法1432来识别具有子阵列间距的模块组，并使用所应用的算法1432的结果来识别模块布局内的子阵列1430。子阵列被限定为具有在模块之间的超过标准间距的间距的任何PV模块分组。因此，设计自动化计算机系统300可以应用间距算法来识别具有子阵列间距的模块组。
设计自动化计算机系统300从组件库1442检索与PV模块布局相关联的结构组件1440。第二布局算法用于遍历PV模块布局并放置结构组件1450。考虑从组件库接收的模块和结构的规则和公差的因素1452，放置结构组件。一旦完成，则第二布局算法生成集成的PV结构/模块布局(“PV结构布局”)1460。
设计自动化计算机系统300还确定电气设计和电气布局。参考图15，设计自动化计算机系统300接收指示PV系统是否使用中央逆变器的用户逆变器选择1510。
如果用户选择中央逆变器，则设计自动化计算机系统300提供从组件库检索的PV组合器选项的选择。用户可以从PV组合器选项中选择PV组合器。组合箱选择由设计自动化计算机系统300接收1512。可以基于组件库1514来确定提供给用户进行选择的组合箱选择1512。设计自动化计算机系统300基于PV组合箱和PV模块确定推荐的每组合器的串大小(strings-per-combiner size)1516。
无论用户是否选择中央逆变器，用户选择可以基于推荐的串大小的串大小选择。设计自动化计算机系统300接收串大小选择1520，并提示用户直流电与交流电(DC/AC比率)的目标比率。设计自动化计算机系统300接收DC/AC比率1530，并确定串-到-逆变器的可能性1540。更具体地，设计自动化计算机系统300确定PV模块布局1542中的串数，并将每个串分配给逆变器。此外，设计自动化计算机系统300重复针对各种逆变器的串-到-逆变器的匹配过程。由于变频器类型和大小不同，可能会生成许多串-到-逆变器的可能性。串-到-逆变器的可能性通过DC/AC比或逆变器数量而排序1550。设计自动化计算机系统300提示用户选择设计配置(即串-到-逆变器配置)并且接收设计配置选择1560。
设计自动化计算机系统300确定PV结构布局和PV模块布局内的组件放置1570。在一个示例中，组件的放置是手动完成的并且包括补充用户输入1572。在示例实施例中，组件的放置是自动化的。基于放置的组件和所选择的设计配置，设计自动化计算机系统300自动地确定线调度1580。由于组件布局、特性、系统层次以及选举代码都是已知的，所以设计自动化计算机系统300不需要附加的输入来生成线调度。在一些示例中，设计自动化计算机系统300可以为用户指定的导体接收特定的物理路径。基于这种输入，线调度可以被改变或再生。在确定线调度时，设计自动化计算机系统300可以完成电气设计和电气布局。
设计自动化计算机系统300另外可以确定用于生成PV系统的组件、材料、子组件、中间组件、子部件、部件和数量的清单。该清单可以称为材料清单。参考图16，设计自动化计算机系统300接收先前确定的结构布局1610、电气布局1620以及模块布局1630并且生成集成模型。设计自动化计算机系统300自动识别集成模型1640内的所有组件。设计自动化计算机系统300还检索线调度1652并计算包括在线调度1650中的所有电气组件的总和。设计自动化计算机系统300另外从组件库检索关于每个组件的信息1662。在一些示例中，设计自动化计算机系统300还从劳动力成本数据库接收关于PV系统的区域的安装和服务成本的劳动力成本数据1664。设计自动化计算机系统300另外从材料成本数据库接收用于组件和电气组件的材料成本数据1666。因此，设计自动化计算机系统300相应地计算包括材料和劳动力成本的集成模型中的所有系统组件的成本。
设计自动化计算机系统300还限定能量产生模型。参考图17，设计自动化计算机系统300基于天气数据和模拟规范接收能量产生参数限定1710。能量生产参数限定1710可以相应地包括本地设计数据1712和补充气象数据1714。设计自动化计算机系统300另外接收集成布局1722并且确定估计的能量产生和产率1720。估计的能量产生和产率用于确定整体能量模型1730。
设计自动化计算机系统300可以进一步接收能量定价数据并确定财务模型1740。通过结合材料清单和成本信息，财务模型可以包括成本估计和盈利能力分析。
该书面描述使用示例来公开包括最优模式的各种实施例，以使本领域的任何技术人员能够实践这些实施例，包括制造和使用任何设备或系统并执行任何并入的方法。可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的文字语言没有不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质差异的等同的结构要素，则这些其它示例将在权利要求的范围内。
当引入本发明的元件或其实施例时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包容性的，并且意味着可以存在除列出的元素之外的附加元素。
由于在不脱离本发明的范围的情况下可以作出各种改变，所以意图是包含在上述描述中并且附图中所示的所有内容应被解释为说明性的而不是限制性的。
Claims (67)
1.一种用于设计光伏(PV)系统的计算机实施的方法，，所述方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统实施，所述方法包括：
接收站点数据集，其中所述站点数据包括位置标识符集；
接收系统类型选择；
接收多个系统组件选择；
接收多个PV布局偏好；
在所述设计自动化计算机系统中，通过遍历地将第一布局算法应用于所述站点数据集和所述多个PV布局偏好来确定PV模块布局，所述PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置；
基于所述PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局；
基于所述PV模块布局、所述结构布局以及所述电气布局来确定材料清单；以及
使用所述结构布局、所述电气设计、所述电气布局、所述PV模块布局以及所述材料清单来限定PV系统模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述站点数据集进一步包括：
基于所述站点数据集确定位置设计特征集；
检索结构产品规则集；
识别与所述位置设计特征集相关联的结构产品规则的子集；以及
基于结构产品规则的所述子集，细化所述结构布局。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收与所述站点数据集相关联的边界偏移集；
接收与所述站点数据集相关联的障碍物限定集，所述障碍物限定集包括障碍物高度集和障碍物偏移集；
基于所述障碍物限定集来确定阴影阻碍集；以及
基于所述阴影阻碍集来确定所述PV模块布局，使得所述阴影阻碍限定所述多个PV模块不能被放置的多个区。
4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述阴影阻碍集进一步包括：
基于所述障碍物限定集识别障碍物集；
基于多个时间段中的每个时间段的投影的太阳位置和所述障碍物集来投影多个时间段的阴影集；以及
将所述阴影集成到被集成的阴影阻碍区域。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述多个系统组件选择进一步包括：
基于组件库向用户设备提供多个第一组件选项；
从所述用户设备接收与所述多个第一组件选项中的一个相对应的第一组件选择；
从所述组件库检索与所述第一组件选择相关联的多个第二组件选项；
向所述用户设备提供所述多个第二组件选项；以及
从所述用户设备接收与所述多个第二组件选项中的一个相对应的第二组件选择。
6.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述系统类型选择进一步包括：
接收停车棚类型选择、地面安装类型选择和屋顶类型选择中的一个；
基于所述系统类型选择提供所述多个系统组件选择；以及
基于所述系统类型选择来接收所述多个PV布局偏好。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于完成的PV系统设计和所述材料清单，确定能量模拟、成本估计以及盈利能力分析。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
识别所述PV模块布局中的多个串；
识别所述PV模块布局中的多个逆变器；以及
将所述PV模块布局中的多个串中的每一个串分配给所述多个逆变器中的相关联的逆变器。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
识别与所述PV模块布局相关联的多个电气特性；
识别与所述位置标识符相关联的多个气象数据；以及
基于所述多个气象数据和所述多个电气特性来确定推荐的串大小。
10.一种用于设计光伏(PV)系统的设计自动化计算机系统，所述设计自动化计算机系统包括：
处理器；以及
耦合到所述处理器的存储器，所述处理器被配置为：
接收站点数据集，其中所述站点数据包括位置标识符集；
接收系统类型选择；
接收多个系统组件选择；
接收多个PV布局偏好；
通过遍历地将第一布局算法应用于所述站点数据集和所述多个PV布局偏好来确定PV模块布局，所述PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置；
基于所述PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局；
基于所述PV模块布局、所述结构布局以及所述电气布局确定材料清单；以及
使用所述结构布局、所述电气设计、所述电气布局、所述PV模块布局以及所述材料清单来限定PV系统模型。
11.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
基于所述站点数据集确定位置设计特征集；
检索结构产品规则集；
识别与所述位置设计特征集相关联的结构产品规则的子集；以及
基于所述结构产品规则的所述子集来细化所述结构布局。
12.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
接收与所述站点数据集相关联的边界偏移集；
接收与所述站点数据集相关联的障碍物限定集，所述障碍物限定集包括障碍物高度集和障碍物偏移集；
基于所述障碍物限定集来确定阴影阻碍集；以及
基于所述阴影阻碍集来确定所述PV模块布局，使得所述阴影阻碍限定所述多个PV模块不能被放置的多个区。
13.根据权利要求12所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
基于所述障碍物限定集来识别障碍物集；
基于多个时间段中的每个时间段的投影的太阳位置和所述障碍物集来投影多个时间段的阴影集；以及
将所述阴影集成到被集成的阴影阻碍区域。
14.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
基于组件库向用户设备提供多个第一组件选项；
从所述用户设备接收与所述多个第一组件选项中的一个相对应的第一组件选择；
从所述组件库检索与所述第一组件选择相关联的多个第二组件选项；
向所述用户设备提供所述多个第二组件选项；以及
从所述用户设备接收与所述多个第二组件选项中的一个相对应的第二组件选择。
15.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
接收停车棚类型选择、地面安装类型选择和屋顶类型选择中的一个；
基于所述系统类型选择提供所述多个系统组件选择；以及
基于所述系统类型选择接收所述多个PV布局偏好。
16.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
基于所述结构布局、所述电气设计、所述电气布局、所述PV模块布局以及所述材料清单，确定能量模拟、成本估计以及盈利能力分析。
17.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
识别所述PV模块布局中的多个串；
识别所述PV模块布局中的多个逆变器；以及
将所述PV模块布局中的所述多个串中的每一个串分配给所述多个逆变器中的相关联的逆变器。
18.根据权利要求10所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
识别与所述PV模块布局相关联的多个电气特性；
识别与所述位置标识符相关联的多个气象数据；以及
基于所述多个气象数据和所述多个电气特性来确定推荐的串大小。
19.一种用于设计光伏(PV)系统的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有在其上实现的计算机可执行指令，其中当由至少一个处理器执行时，所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收站点数据集，其中所述站点数据包括位置标识符集；
接收系统类型选择；
接收多个系统组件选择；
接收多个PV布局偏好；
通过遍历地将第一布局算法应用于所述站点数据集和所述多个PV布局偏好来确定PV模块布局，所述PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置；
基于所述PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局；
基于所述PV模块布局、所述结构布局以及所述电气布局确定材料清单；以及
使用所述结构布局、所述电气设计、所述电气布局、所述PV模块布局以及所述材料清单来限定PV系统模型。
20.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
基于所述站点数据集确定位置设计特征集；
检索结构产品规则集；
识别与所述位置设计特征集相关联的结构产品规则的子集；以及
基于所述结构产品规则的子集来细化所述结构布局。
21.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收与所述站点数据集相关联的边界偏移集；
接收与所述站点数据集相关联的障碍物限定集，所述障碍物限定集包括障碍物高度集和障碍物偏移集；
基于所述障碍物限定集确定阴影阻碍集；以及
基于所述阴影阻碍集来确定所述PV模块布局，使得所述阴影阻碍限定所述多个PV模块不能被放置的多个区。
22.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
基于所述障碍物限定集识别障碍物集；
基于所述多个时间段中的每一个时间段的投影的太阳位置和所述障碍物集来投影多个时间段的阴影集；以及
将所述阴影集成到被集成的阴影阻碍区域。
23.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
基于组件库向用户设备提供多个第一组件选项；
从所述用户设备接收与所述多个第一组件选项中的一个相对应的第一组件选择；
从所述组件库检索与所述第一组件选择相关联的多个第二组件选项；
向所述用户设备提供所述多个第二组件选项；以及
从所述用户设备接收与所述多个第二组件选项中的一个相对应的第二组件选择。
24.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收停车棚类型选择、地面安装类型选择和屋顶类型选择中的一个；
基于所述系统类型选择提供所述多个系统组件选择；以及
基于所述系统类型选择来接收所述多个PV布局偏好。
25.一种用于构建光伏(PV)系统的计算机实施的方法，所述方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统实施，所述方法包括：
接收站点数据集，其中所述站点数据包括位置标识符集；
接收系统类型选择；
接收多个系统组件选择；
接收多个PV布局偏好；
在设计自动化计算机系统中，通过遍历地将第一布局算法应用于所述站点数据集和所述多个PV布局偏好来确定PV模块布局，所述PV模块布局限定PV系统的多个PV模块的放置；
基于所述PV模块布局确定结构布局、电气设计以及电气布局；
基于所述PV模块布局、所述结构布局以及所述电气布局确定材料清单；
使用所述结构布局、所述电气设计、所述电气布局、所述PV模块布局以及所述材料清单创建多个PV系统选项；
向用户设备提供所述多个PV系统选项；
接收与所述多个PV系统选项中的一个相对应的PV系统选择；以及
基于所述PV系统选择构建所述PV系统。
26.一种用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的障碍物阻碍的计算机实施的方法，所述方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统实现，所述方法包括：
识别障碍物集，其中所述障碍物集包括障碍物高程集和障碍物尺寸集；
使用基于所述障碍物集的第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集；
使用基于所述障碍物集和所述阴影效果集的第二精细阴影算法来细化所述阴影效果集；以及
基于被细化的阴影效果集来限定多个障碍物阻碍。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
识别多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的投影的太阳位置矢量；
基于所述多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的所述投影的太阳位置矢量，投影由所述障碍物集中的每一个障碍物引起的阴影；
基于所述投影的阴影来模拟所述阴影效果集。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
模拟多个至点时段的所述阴影效果集。
29.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
识别与所述PV系统相关联的至少一个台高度；以及
至少部分地基于所述至少一个台高度来模拟所述阴影效果集。
30.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
将所述障碍物集中的至少一个障碍物识别为包括足以增加处理时间的多个拐角；
生成所述至少一个障碍物的简化表示，其中所述简化表示包括与所述障碍物集中的所述至少一个障碍物相比而减少的拐角数；以及
使用所述简化表示模拟所述阴影效果集。
31.根据权利要求26所述的方法，其中细化所述阴影效果集进一步包括：
执行多个太阳位置射线测试以创建更高分辨率的阴影效果；以及
使用所述更高分辨率的阴影效果来细化所述阴影效果集。
32.根据权利要求31所述的方法，其中执行所述多个太阳位置射线测试进一步包括：
从模拟的阴影效果集识别阴影区域；
将所述阴影区域划分成多个方形；
识别所述多个方形中的每一个方形中的中心点；
识别与特定太阳位置射线测试相关联的时间段的太阳位置；
将线从每个中心点投影到所述太阳位置；以及
确定每条线是否与至少一个障碍物相交。
33.一种用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的障碍物阻碍的设计自动化计算机系统，所述设计自动化计算机系统包括：
处理器；以及
耦合到所述处理器的存储器，所述处理器被配置为：
识别障碍物集，其中所述障碍物集包括障碍物高程集和障碍物尺寸集；
使用基于所述障碍物集第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集；
使用基于所述障碍物集和所述阴影效果集的第二精细阴影算法来细化所述阴影效果集；以及
基于细化的阴影效果集来限定多个障碍物阻碍。
34.根据权利要求33所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
识别多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的投影的太阳位置矢量；
基于所述多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的所述投影的太阳位置矢量，投影由所述障碍物集中的每一个障碍物引起的阴影；
基于投影的阴影来模拟所述阴影效果集。
35.根据权利要求33所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
模拟包括至点时段的多个日期的所述阴影效果集。
36.根据权利要求33所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
识别与所述PV系统相关联的至少一个台高度；以及
至少部分地基于所述至少一个台高度来模拟所述阴影效果集。
37.根据权利要求33所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
将所述障碍物集中的至少一个障碍物识别为包括足以增加处理时间的多个拐角；
生成所述至少一个障碍物的简化表示，其中所述简化表示包括与所述障碍物集中的至少一个障碍物相比而减少的拐角数；以及
使用所述简化表示模拟所述阴影效果集。
38.根据权利要求33所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
执行多个太阳位置射线测试以创建更高分辨率的阴影效果；以及
使用所述更高分辨率的阴影效果来细化所述阴影效果集。
39.根据权利要求38所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
从模拟的阴影效果集中识别阴影区域；
将所述阴影区域划分成多个方形；
识别所述多个方形中的每一个方形中的中心点；
识别与特定太阳位置射线测试相关联的时间段的太阳位置；
将线从每个中心点投影到所述太阳位置；以及
确定每条线是否与至少一个障碍物相交。
40.一种用于基于阴影模拟来确定光伏(PV)系统中的障碍物阻碍的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有在其上实现的计算机可执行指令，其中当由至少一个处理器执行时，所述可执行指令使所述处理器：
识别障碍物集，其中所述障碍物集包括障碍物高程集和障碍物尺寸集；
使用基于所述障碍物集的第一粗略阴影算法来模拟阴影效果集；
使用基于所述障碍物集和所述阴影效果集的第二精细阴影算法来细化所述阴影效果集；以及
基于细化的阴影效果集来限定多个障碍物阻碍。
41.根据权利要求40所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
识别多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的投影的太阳位置矢量；
基于所述多个模拟时间段中的每一个模拟时间段的投影的太阳位置矢量，投影由所述障碍物集中的每一个障碍物引起的阴影；
基于投影的阴影来模拟所述阴影效果集。
42.根据权利要求40所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
模拟多个时间段的所述阴影效果集。
43.根据权利要求40所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
识别与所述PV系统相关联的至少一个台高度；以及
至少部分地基于所述至少一个台高度来模拟所述阴影效果集。
44.根据权利要求40所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
将所述障碍物集中的至少一个障碍物识别为包括足以增加处理时间的多个拐角；
生成所述至少一个障碍物的简化表示，其中所述简化表示包括与所述障碍物集中的至少一个障碍物相比而减少的拐角数；以及
使用所述简化表示模拟所述阴影效果集。
45.根据权利要求40所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
执行多个太阳位置射线测试以创建更高分辨率的阴影效果；以及
使用所述更高分辨率的阴影效果来细化所述阴影效果集。
46.根据权利要求45所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
从模拟的阴影效果集中识别阴影区域；
将所述阴影区域划分成多个方形；
识别所述多个方形中的每一个方形中的中心点；
识别与特定太阳位置射线测试相关联的时间段的太阳位置；
将线从每个中心点投影到所述太阳位置；以及
确定每条线是否与至少一个障碍物相交。
47.一种用于确定光伏(PV)系统的系统布局的计算机实施的方法，所述方法由与存储器通信的设计自动化计算机系统实施，所述方法包括：
接收一个或多个模块台的第一选择；
接收布局类型指定；
识别系统取向；
识别系统间距；
接收布局细节指定；以及
基于模块台的所述第一选择、所述布局类型指定、所述系统取向、所述系统间距以及所述布局细节指定来应用布局算法。
48.根据权利要求47所述的方法，进一步包括：
接收所述第一选择，其中所述第一选择是固定倾斜台类型、跟踪台类型和棚台类型中的至少一个。
49.根据权利要求47所述的方法，进一步包括：
接收至真南的用户对准和至偏离方位角的用户对准中的至少一个。
50.根据权利要求47所述的方法，其中识别系统间距进一步包括：
接收最大系统大小限定；以及
至少部分地基于所述最大系统大小限定来识别所述系统间距。
51.根据权利要求47所述的方法，其中识别系统间距进一步包括：
识别布局均匀性的指定；以及
基于所述布局均匀性的指定来识别所述系统间距。
52.根据权利要求47所述的方法，进一步包括：
基于应用的布局算法生成多个完成的布局；
确定所述多个完成的布局中的每一个完成布局的系统大小；以及
通过系统大小来排序所述多个完成的布局。
53.根据权利要求52所述的方法，进一步包括：
至少部分地基于多个用户偏好来推荐从所述多个完成的布局中选择的优选布局。
54.一种用于确定光伏(PV)系统的系统布局的设计自动化计算机系统，所述设计自动化计算机系统包括：
处理器；以及
耦合到所述处理器的存储器，所述处理器被配置为：
接收一个或多个台的第一选择；
接收布局类型指定；
识别系统取向；
识别系统间距；
接收布局细节指定；以及
基于模块台的所述第一选择、所述布局类型指定、所述系统取向、所述系统间距以及所述布局细节指定来应用布局算法。
55.根据权利要求54所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
接收所述第一选择，其中所述第一选择是固定倾斜台类型、跟踪台类型和棚台类型中的至少一个。
56.根据权利要求54所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
接收至真南的用户对准和至偏离方位角的用户对准中的至少一个。
57.根据权利要求54所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
接收最大系统大小限定；以及
至少部分地基于所述最大系统大小限定来识别所述系统间距。
58.根据权利要求54所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
识别布局均匀性的指定；以及
基于布局均匀性的所述指定来识别所述系统间距。
59.根据权利要求54所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
基于应用的布局算法生成多个完成的布局；
确定所述多个完成的布局中的每一个完成的布局的系统大小；以及通过系统大小来排序多个完成的布局。
60.根据权利要求59所述的设计自动化计算机系统，进一步被配置为：
至少部分地基于多个用户偏好来推荐从多个完成的布局中选择的优选布局。
61.一种用于确定光伏(PV)系统的系统布局的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有在其上实施的计算机可执行指令，其中当由至少一个处理器执行时，所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收一个或多个模块台的第一选择；
接收布局类型指定；
识别系统取向；
识别系统间距；
接收布局细节指定；以及
基于模块台的所述第一选择、所述布局类型指定、所述系统取向、所述系统间距以及所述布局细节指定来应用布局算法。
62.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收所述第一选择，其中所述第一选择是固定倾斜台类型、跟踪台类型和棚台类型中的至少一个。
63.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收至真南的用户对准和至偏离方位角的用户对准中的至少一个。
64.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
接收最大系统大小限定；以及
至少部分地基于所述最大系统大小限定来确定所述系统间距。
65.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
识别布局均匀性的指定；以及
基于布局均匀性的所述指定来识别所述系统间距。
66.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
基于应用的布局算法生成多个完成的布局；
确定所述多个完成的布局中的每一个完成的布局的系统大小；以及
通过系统大小来排序所述多个完成的布局。
67.根据权利要求66所述的计算机可读存储介质，其中所述计算机可执行指令使所述处理器：
至少部分地基于多个用户偏好来推荐从多个完成的布局中选择的优选布局。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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