CN109977490A - 一种光伏支架优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏支架优化系统，其包括参数输入处理单元、分析优化单元和结果输出单元，所述参数输入处理单元包括参数输入模块、结构建模模块、荷载输入模块和模型保存模块，所述分析优化单元包括有限元分析模块、承载计算模块和承载力校核模块，所述参数输入处理单元用于输入光伏支架参数。本发明系统通过对现有计算机软件的有限元分析软件二次开发接口的应用，让用户更快速，准确的获得优化后的光伏支架模型，具有实用性；减少结构工程师手工建模、计算及整理的工作时的计算偏差，以达到零失误，快捷、准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种系统，尤其涉及一种光伏支架优化系统。
背景技术
国家能源局在《电力规划管理办法》(2016年139号)中要求支持非化 石能源优先利用和分布式能源发展。到2020年，建设12GW光伏综合利用 基地，重点在山东、安徽、江苏、浙江、广东等东部沿海省份及现代农业发 述的地区，依托渔业养殖、农业设施等建设渔光互补和农光互补光伏发电集 中区，并在大面积水域较多的地区，探索低成本、技术成熟的水光互补建设 技术，规划水光互补集中区；建设12.4GW光伏典型目标示范基地，结合采 煤沉陷区土地综合治理，结合国家扶贫工作要求，结合国家对特殊民族地区 及其他典型目标试验示范要求，实施“光伏领跑者”计划，实施电价竞争机 制。在未来的4-5年内，光伏行业仍有巨大的发展空间。但政府的光伏政策 慢慢转向领跑者计划、分布式电站、光伏扶贫计划等更具实质效益的项目， 显示中国太阳能政策已从过往一昧追求安装量的风格，慢慢转而重视电站的 品质。光伏行业将进入技术革新，成本优化的竞争期。
现有技术中，一般采用使用SAP2000等结构分析软件对光伏支架进行 运算分析，使用有限元软件进行建模分析的工作方式，虽然相较于以前手算 方式在精确度和效率上都有大幅提升，但仍存在诸多不足：
1.工作量大
有关光伏支架的计算书具有校核任务重、计算量大的特点，而且如果经 过有限元软件分析发现结构强度、刚度或者稳定性不满足相关规范要求，需 要及重新修改结构形式或者截面形式。这种参数化、分析计算、再参数化的 循环中，工作量非常大，这种循环式的工作占据了结构工程师大量的劳动时 间。
2.人为因素造成的误差
由于有限元软件本身的建模功能并不能满足光伏支架系统模型的要求， 结构工程师需要借助第三方软件AUTOCAD来完成，并且在后期结构构件 校核计算及计算书整理时都需要人工输入和计算，这很容易出现人为错误， 使得光伏支架系统的计算结果与实际可能不符，给实际工程中光伏支架系统 的设计和制造带来不必要的麻烦
3.计算流程难以规范化、标准化
有关光伏支架各构件强度、变形及稳定性校核的工作复杂而繁琐，难以 形成规范、标准的计算流程。即使有相关规范的要求，但是不同的人对于光 伏支架复杂和繁琐的分析过程执行起来会有一定的不同，例如在计算书的格 式及文字方面，或者是图表输出的方式上，都很容易出现不同的偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种光 伏支架优化系统，通过对现有计算机软件的有限元分析软件二次开发接口的 应用，让用户更快速，准确的获得优化后的光伏支架模型，具有实用性；减 少结构工程师手工建模、计算及整理的工作时的计算偏差，以达到零失误， 快捷、准确。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明一种光伏支架优化系统，其特点在于，所述光伏支架优化系统包 括参数输入处理单元、分析优化单元和结果输出单元，所述参数输入处理单 元包括参数输入模块、结构建模模块、荷载输入模块和模型保存模块，所述 分析优化单元包括有限元分析模块、承载计算模块和承载力校核模块，所述 参数输入处理单元用于输入光伏支架参数，所述结构建模模块用于采用所述 光伏支架参数进行建模获得光伏支架模型，所述荷载输入模块用于输入荷载 参数，所述模型保存模块用于保存所述光伏支架模型和所述荷载参数，所述有限元分析模块用于接收所述模型保存模块发送的所述光伏支架模型和所 述荷载参数，并进行有限元分析获得有限元分析参数，所述承载计算模块根 据所述有限元分析参数计算所述光伏支架的承载力参数，所述承载力校核模 块对所述承载力参数进行校验核准获得核校承载力参数，所述结果输出单元 用于输出所述核校承载力参数形成的表单。
优选地，所述参数输入处理单元为智能化参数输入模块。
优选地，所述承载计算模块包括应力计算模块、位移计算模块和稳定性 计算模块，所述应力计算模块、位移计算模块和稳定性计算模块并联地连接 于所述有限元分析模块和所述承载力校核模块之间，所述应力计算模块、位 移计算模块和稳定性计算模块分别用于计算所述光伏支架的承载力、位移和 稳定性。
优选地，所述结果输出单元包括结果汇总模块和计算书模块。
优选地，所述承载力校核模块与所述参数输入模块连接，当所述承载力 校核模块判断所述核校承载力参数不符合预设值时，反馈到所述参数输入模 块并提示需要重新输入所述光伏支架参数。
本发明的积极进步效果在于：
本发明系统通过对现有计算机软件的有限元分析软件二次开发接口的 应用，让用户更快速，准确的获得优化后的光伏支架模型，具有实用性；减 少结构工程师手工建模、计算及整理的工作时的计算偏差，以达到零失误， 快捷、准确；将光伏支架分析以及计算书、图表输出过程中的重复劳动交于 计算机自动完成，分析工作的效率大大提高，并将相关规范参数化，实现了 光伏支架系统计算流程规范化和标准化。
附图说明
图1为本发明的较优实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在 所述的实施例范围之中。
请参照图1，本发明一种光伏支架优化系统，包括参数输入处理单元1、 分析优化单元2和结果输出单元3，所述参数输入处理单元1包括参数输入 模块11、结构建模模块12、荷载输入模块13和模型保存模块14，所述分析 优化单元2包括有限元分析模块21、承载计算模块和承载力校核模块25， 所述参数输入处理单元1用于输入光伏支架参数，所述结构建模模块12用 于采用所述光伏支架参数进行建模获得光伏支架模型。所述模型保存模块14 用于保存所述光伏支架模型和所述荷载参数。所述荷载输入模块13用于输 入荷载参数，输入工程项目的基本信息如工程概况等、环境类别情况如与后 期荷载的修正系数相关等、光伏支架材质等。光伏支架结构形式，包括单排 平单轴、双排平单轴和带倾角平单轴等结构形式。参数输入处理单元1可为 智能化参数输入模块11，用户仅仅需要输入光伏支架的基本参数，比如横梁 间距、横梁截面、导轨跨距和荷载等必要参数的选择和输入。
所述有限元分析模块21用于接收所述模型保存模块14发送的所述光伏 支架模型和所述荷载参数，并进行有限元分析获得有限元分析参数，所述承 载计算模块根据所述有限元分析参数计算所述光伏支架的承载力参数，所述 承载力校核模块25对所述承载力参数进行校验核准获得核校承载力参数。 所述分析优化单元2基于参数输入处理单元1完成支架结构有限元分析、校 核支架结构刚度、强度、稳定性并给出明确的设计对策。本发明可采用第三 方软件平台如ANSYS和SAP2000等，基于API和TCL-TK等先进的脚本二 次开发设计语言，设计出满足目前市场急需的光伏软件；并嵌入目前流行且 成熟的优化算法，实现整个结构支架(导轨、主梁、梁截面优化)矩阵优化 计算。
本发明可读取AutoCAD软件生成的DXF文件，通过一系列代码计算求 得截面特性如截面积、惯性矩和截面模量等并获取各构件不规则截面信息， 将所有输入和前处理计算信息整合，将荷载自动施加到构件上，代码编写有 限元分析程序，得出相关构件的内力信息。
所述结果输出单元3用于输出所述核校承载力参数形成的表单。所述结 果输出单元3基于前期的参数录入和分析优化的基础上，自动出具计算报告、 相应的工程量清单及对应的报价清单。
光伏支架模型根据参数自动生成而不用手工操作这样既提高了效率又 减少了错误出现。结果输出模块主要是选择输出与显示内容，包括列表选择、 列入跨中最大挠度及相应构件、构件内力与应力、构件总重量和耗材报价等。
优选地，所述参数输入处理单元1为智能化参数输入模块11。
优选地，所述承载计算模块包括应力计算模块22、位移计算模块23和 稳定性计算模块24，所述应力计算模块22、位移计算模块23和稳定性计算 模块24并联地连接于所述有限元分析模块21和所述承载力校核模块25之 间，所述应力计算模块22、位移计算模块23和稳定性计算模块24分别用于 计算所述光伏支架的承载力、位移和稳定性。
优选地，所述结果输出单元3包括结果汇总模块31和计算书模块32。
优选地，所述承载力校核模块25与所述参数输入模块11连接，当所述 承载力校核模块25判断所述核校承载力参数不符合预设值时，反馈到所述 参数输入模块11并提示需要重新输入所述光伏支架参数。
从基本流程图可以看出，用户首先进行光伏支架各项参数的输入，点击 建模按钮，参数被传入系统，系统根据输入的参数自动完成有限元建模、荷 载定义以及模型保存。用户在根据系统建立的模型点击分析按钮，系统将完 成有限元分析并自动计算强度、刚度、稳定性，输出结果汇总表预计算书。 如果输出结果汇总表预计算书现实用户的结构不满足规范要求，则需要修正 相关参数并重新计算。
由于光伏支架优化设计软件系统所针对的光伏支架结构的有限元分析 并不是很复杂，本发明不太需要高运算能力的计算机，运行成本低。
本发明系统通过对现有计算机软件的有限元分析软件二次开发接口的 应用，让用户更快速，准确的获得优化后的光伏支架模型，具有实用性；减 少结构工程师手工建模、计算及整理的工作时的计算偏差，以达到零失误， 快捷、准确；将光伏支架分析以及计算书、图表输出过程中的重复劳动交于 计算机自动完成，分析工作的效率大大提高，并将相关规范参数化，实现了 光伏支架系统计算流程规范化和标准化。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员 可根据上述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利 要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光伏支架优化系统，其特征在于，所述光伏支架优化系统包括参数输入处理单元、分析优化单元和结果输出单元，所述参数输入处理单元包括参数输入模块、结构建模模块、荷载输入模块和模型保存模块，所述分析优化单元包括有限元分析模块、承载计算模块和承载力校核模块，所述参数输入处理单元用于输入光伏支架参数，所述结构建模模块用于采用所述光伏支架参数进行建模获得光伏支架模型，所述荷载输入模块用于输入荷载参数，所述模型保存模块用于保存所述光伏支架模型和所述荷载参数，所述有限元分析模块用于接收所述模型保存模块发送的所述光伏支架模型和所述荷载参数，并进行有限元分析获得有限元分析参数，所述承载计算模块根据所述有限元分析参数计算所述光伏支架的承载力参数，所述承载力校核模块对所述承载力参数进行校验核准获得核校承载力参数，所述结果输出单元用于输出所述核校承载力参数形成的表单。
2.根据权利要求1所述的光伏支架优化系统，其特征在于，所述参数输入处理单元为智能化参数输入模块。
3.根据权利要求1所述的光伏支架优化系统，其特征在于，所述承载计算模块包括应力计算模块、位移计算模块和稳定性计算模块，所述应力计算模块、位移计算模块和稳定性计算模块并联地连接于所述有限元分析模块和所述承载力校核模块之间，所述应力计算模块、位移计算模块和稳定性计算模块分别用于计算所述光伏支架的承载力、位移和稳定性。
4.根据权利要求1所述的光伏支架优化系统，其特征在于，所述结果输出单元包括结果汇总模块和计算书模块。
5.根据权利要求1所述的光伏支架优化系统，其特征在于，所述承载力校核模块与所述参数输入模块连接，当所述承载力校核模块判断所述核校承载力参数不符合预设值时，反馈到所述参数输入模块并提示需要重新输入所述光伏支架参数。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110766198A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-02-07 | 中国电建集团青海省电力设计院有限公司 | 一种基于光伏电站占地面积定量计算的光伏电站布置方法 |
| CN112733287A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 江苏中信博新能源科技股份有限公司 | 光伏支架阵列的分区方法、设计方法及光伏支架阵列 |
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2019
- 2019-03-05 CN CN201910165347.4A patent/CN109977490A/zh not_active Withdrawn
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