CN116595696B - 一种光伏外立面电气设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏外立面电气设计方法及系统，涉及光伏建筑一体化领域，解决了光伏外立面发电效率提升的问题，其技术方案要点是：方法包括获取光伏外立面参数；根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网；针对光伏外立面的特点进行电气设计，通过优化光伏逆变器的接入方式，提高发电效率。

Description

一种光伏外立面电气设计方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏建筑一体化领域，更具体地说，它涉及一种光伏外立面电气设计方法及系统。

背景技术

光伏外立面是指建筑行业中，在建筑外立面采用光伏设计，通过建筑外立面实现光伏发电的方案。目前，建筑光伏外立面电气设计大多借鉴地面电站的设计思路，对于形状不一、情况复杂的建筑光伏外立面不适用，难以实现光伏外立面发电效率最大化。

有鉴于此，发明人提出一种光伏外立面电气设计方法及系统。

发明内容

本申请的目的是提供一种光伏外立面电气设计方法及系统，针对光伏外立面的特点进行电气设计，通过优化光伏逆变器的接入方式，提高发电效率。

本申请提供一种光伏外立面电气设计方法，包括：

获取光伏外立面参数；

根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

采用上述技术方案，对光伏外立面进行分区，确保同一分区内的光伏外立面参数相近，即发电能力近似，将同一分区的光伏外立面汇入至同一分区直流汇流箱，保证分区直流汇流箱各支路电压偏差小，提升汇聚效能；将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇入分区逆变器同一MPPT回路，保证分区逆变器MPPT同一回路的电压差维持在较小的水平，减小分区逆变器MPPT回路的并联耗损，提高分区逆变器的发电效能；最终各分区逆变器经并网柜并入市政电网，通过优化光伏逆变器的接入方式，提高发电效率。

在一些可能的实施方式中，所述光伏外立面参数包括一维参数、二维参数和三维参数，所述一维参数是指光伏外立面的形状，所述二维参数是指光伏外立面的倾斜角和方位角，所述三维参数是指光伏外立面的材料、颜色和透明度。

在一些可能的实施方式中，根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区，包括：

根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

在一些可能的实施方式中，所述光伏外立面的形状包括平面和曲面。

在一些可能的实施方式中，将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网，包括：

将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

本申请还提供一种光伏外立面电气设计系统，包括：

采集模块，用于获取光伏外立面参数；

分区模块，用于根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

配电模块，用于将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

在一些可能的实施方式中，所述采集模块包括：

一维参数采集模块，用于采集光伏外立面的形状；

二维参数采集模块，用于采集光伏外立面的倾斜角和方位角；

三维参数采集模块，用于采集光伏外立面的材料、颜色和透明度。

在一些可能的实施方式中，所述分区模块包括：

一级分区模块，用于根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

二级分区模块，用于根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

三级分区模块，用于根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

在一些可能的实施方式中，所述光伏外立面的形状包括平面和曲面。

在一些可能的实施方式中，所述配电模块包括：

直流汇聚模块，用于将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

逆变器接入模块，用于计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

市政电网并入模块，用于将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：根据光伏外立面的参数进行分区，将参数相同的光伏外立面接入同一直流汇流箱，各支路的电压差较小，保证汇流的最大化；将电压差低于阈值的直流汇流箱接入分区逆变器同一MPPT回路，确保接入回路的效能最大化，最终将各分区逆变器经并网柜汇入市政电网实现光伏外立面电气设计，实现发电效率最大化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明提供的光伏外立面电气设计方法的流程示意图；

图2为本发明提供的光伏外立面电气设计系统的结构示意图；

图3为本发明提供的某建筑光伏外立面设计效果图；

图4为本发明提供的分区光伏外立面电气设计的示意图。

具体实施方式

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所申请的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本申请的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本申请的各种实施例中，表述“或”或“B或/和C中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“B或C”或“B或/和C中的至少一个”可包括B、可包括C或可包括B和C二者。

在本申请的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本申请的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

在本申请的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本申请的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请作进一步的详细说明，本申请的示意性实施方式及其说明仅用于解释本申请，并不作为对本申请的限定。

目前，建筑光伏外立面电气设计大多借用地面电站的设计思路，不能适应建筑光伏外立面，建筑光伏外立面受到立面外形、光伏材料等制约，如沿用传统的建筑光伏电气设计存在发电效率低下的问题。因此，申请人提出一种光伏外立面电气设计方法及系统，针对光伏外立面的特点进行电气设计，通过优化光伏逆变器的接入方式，提高发电效率。

下面对本发明提供的一种光伏外立面电气设计方法进行描述，请参见图1所示，图1为光伏外立面电气设计方法的流程示意图，方法包括：

S1、获取光伏外立面参数；

S2、根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

S3、将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至同一分区逆变器MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

具体地，步骤S1的光伏外立面参数是指光伏外立面的形状、倾斜角、方位角、颜色、材料、透明度等影响光伏发电的参数，可以从建筑光伏外立面设计方案中获得；步骤S2的分区有多种方式，可以根据一个或多个参数进行分区，目的在于将参数相近的光伏外立面集合到同一分区；步骤S3的配电方式是先将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱再汇聚至分区逆变器，而经并网柜并入市政电网，实现光伏外立面的电气设计。

本实施例提供的光伏外立面电气设计方法提高光伏发电效率的原理在于，第一，对光伏外立面进行分区，确保同一分区内的光伏外立面参数相近，即发电能力近似，将同一分区的光伏外立面汇入至同一分区直流汇流箱，保证分区直流汇流箱各支路电压偏差小，提升汇聚效能；第二，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇入分区逆变器同一MPPT回路，保证汇入分区逆变器同一MPPT回路的电压差维持在较小的水平，减小分区逆变器MPPT回路的并联耗损，提高逆变器的发电效能。

本实施例中，步骤S1中的所述光伏外立面参数包括：一维参数、二维参数和三维参数，所述一维参数是指光伏外立面的形状，所述二维参数是指光伏外立面的倾斜角和方位角，所述三维参数是指光伏外立面的材料、颜色和透明度。

具体地，本例将光伏外立面参数划分为三个维度，第一个维度是光伏外立面的形状，形状是指平面或者曲面，光伏外立面的形状影响进一步分区；第二个维度是光伏外立面的倾斜角和方位角，倾斜角是指光伏外立面的平面法线与铅垂方向的夹角，方位角是指光伏外立面的平面法线在水平面的方位，倾斜角与方位角相近的光伏外立面接收的光照条件近似；第三个维度是光伏外立面的材料、颜色和透明度，这些因素影响光伏外立面的光电转化能力。本例在采集光伏外立面参数时，采集三个维度的参数为后续分区做准备。

本实施例中，步骤S2、根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区，包括：

根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

具体地，首先根据一维参数(形状)对光伏外立面进行分区，分为平面区和曲面区；进一步根据二维参数(倾斜角，方位角)对平面区和曲面区进行二次分区，在平面区中，倾斜角和方位角是确定的数值，例如(倾斜角90°，方位角南偏东25°)，在曲面区中，倾斜角和方位角是一个范围，例如(倾斜角80°-90°，方位角南偏东0°-30°)；进一步根据三维参数(材料，颜色，透明度)对二级分区进行三次分区，获得多个三级分区。可以理解的是，同一三级分区内的光伏外立面光照条件相同，光电转化能力相同，可以近似认为光伏发电能力相同。

本实施例中，步骤S3、将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至同一分区逆变器MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网，包括：

将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

具体地，三级分区内各光伏外立面的光伏发电能力相同，因此，将同一三级分区的光伏外立面并联汇入同一分区直流汇流箱，各支路的电压差较小，保证汇流的最大化；进一步，鉴于各个三级分区内的光伏外立面数量不统一，导致各个分区直流汇流箱的电压存在差异，因此，计算各个直流汇流箱的电压并设定阈值，将电压差小于阈值的直流汇流箱接入同一分区逆变器MPPT回路，确保接入回路的效能最大化，提高分区逆变器的发电效益；进一步，将各个分区的逆变器汇入并网柜，最终并入市政电网，实现光伏外立面的电气设计，实现发电效率最大化。

可以理解的是，本实施例提供的方法，根据光伏外立面的参数进行分区，将参数相同的光伏外立面接入同一直流汇流箱，各支路的电压差较小，保证汇流的最大化；将电压差低于阈值的直流汇流箱接入分区逆变器同一MPPT回路，确保接入回路的效率最大化，最终将各分区逆变器经并网柜汇入市政电网实现光伏外立面电气设计。

下面对本发明提供的与方法对应的一种光伏外立面电气设计系统进行描述，请参见图3所示，图2为光伏外立面电气设计系统的结构示意图，系统包括：

采集模块，用于获取光伏外立面参数；

分区模块，用于根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

配电模块，用于将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

本实施例中，所述采集模块包括：

一维参数采集模块，用于采集光伏外立面的形状；

二维参数采集模块，用于采集光伏外立面的倾斜角和方位角；

三维参数采集模块，用于采集光伏外立面的材料、颜色和透明度。

本实施例中，所述分区模块包括：

一级分区模块，用于根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

二级分区模块，用于根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

三级分区模块，用于根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

本实施例中，所述光伏外立面的形状包括平面和曲面。

本实施例中，所述配电模块包括：

直流汇聚模块，用于将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

逆变器接入模块，用于计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

市政电网并入模块，用于将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

本发明还提供一个具体的示例，说明本发明提供的一种光伏外立面电气设计方法及系统。请参见图3所示，图3为某建筑光伏外立面设计效果图。图中有水泥粉磨区A，水泥配料站B以及水泥包装区C。

通过步骤S2进行分区：

首先根据光伏外立面的形状进行一次分区，水泥粉磨区A和水泥包装区C为平面区，水泥配料站B为曲面区；

其次，根据倾斜角和方位角进行二次分区，将平面区分为三个区：A区(倾斜角90°，方位角南偏东25°)、B区(倾斜角90°，方位角南偏西65°)、C区(倾斜角90°，方位角南偏东115°)，将曲面区分按每30°方位角作为一个分区，一共划分12个区；

再次，根据颜色、材料、透明度进行三次分区，以平面区为例，将A区划分为A1、A2、……、An若干个区，将B区划分为B1、B2、……、Bn若干个区，将C区划分为C1、C2、……、Cn若干个区。即平面区为一级分区，A区、B区、C区为二级分区，A1、A2、……、An等为三级分区，一个二级分区对应一个逆变器。

通过步骤S3进行配电，以平面区A区的A1-An区为例：

首先，将A1区内的光伏外立面汇聚至A1区直流汇流箱，A2区内的光伏外立面汇聚至A2区直流汇流箱，……，An区内的光伏外立面汇聚至An区直流汇流箱；

其次，计算A1-An区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于50V的分区直流汇流箱接至A区逆变器的同一MPPT回路，将电压差大于50V的分区直流汇流箱接至A区逆变器的不同MPPT回路；

再次，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网，以A分区为例，请参见图4。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光伏外立面电气设计方法，其特征是：包括

获取光伏外立面参数；

根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网；

所述光伏外立面参数包括一维参数、二维参数和三维参数，所述一维参数是指光伏外立面的形状，所述二维参数是指光伏外立面的倾斜角和方位角，所述三维参数是指光伏外立面的材料、颜色和透明度；

根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区，包括：

根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

2.根据权利要求1所述的一种光伏外立面电气设计方法，其特征是：所述光伏外立面的形状包括平面和曲面。

3.根据权利要求1所述的一种光伏外立面电气设计方法，其特征是：将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网，包括：

将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。

4.一种光伏外立面电气设计系统，其特征是：包括

采集模块，用于获取光伏外立面参数；

分区模块，用于根据所述光伏外立面参数对所述光伏外立面进行分区；

配电模块，用于将同一分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱汇聚至分区逆变器的同一MPPT回路，将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网；

所述采集模块包括：

一维参数采集模块，用于采集光伏外立面的形状；

二维参数采集模块，用于采集光伏外立面的倾斜角和方位角；

三维参数采集模块，用于采集光伏外立面的材料、颜色和透明度；

所述分区模块包括：

一级分区模块，用于根据一维参数对所述光伏外立面进行分区获得多个一级分区；

二级分区模块，用于根据二维参数对各个所述一级分区进行分区获得多个二级分区；

三级分区模块，用于根据三维参数对各个所述二级分区进行分区获得多个三级分区。

5.根据权利要求4所述的一种光伏外立面电气设计系统，其特征是：所述光伏外立面的形状包括平面和曲面。

6.根据权利要求4所述的一种光伏外立面电气设计系统，其特征是：所述配电模块包括：

直流汇聚模块，用于将同一三级分区的光伏外立面汇聚至同一分区直流汇流箱；

逆变器接入模块，用于计算分区直流汇流箱产生的电压，将电压差小于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器同一MPPT回路，将电压差大于阈值的分区直流汇流箱接至分区逆变器不同MPPT回路；

市政电网并入模块，用于将各个分区逆变器经并网柜并入市政电网。