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Die Erfindung betrifft ein Verkabelungsverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer optimierten Kabelführung an einer Photovoltaikanlage.
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Eine Photovoltaikanlage ist gegliedert in eine oder mehrere Einheiten, wobei jede Einheit aus einer Anzahl Solarkomponenten und einem Übergabepunkt gebildet sind. Die Solarkomponenten können beispielsweise Solarmodule sein, die jeweils eine Anzahl Solarzellen mit einer gläsernen Abdeckscheibe und einem Montagerahmen umfassen. In anderen Ausführungsformen kann die Solarkomponente auch anders bestimmt sein, etwa durch mehrere Solarmodule oder mehrere Solarzellen. Die Solarkomponenten können in einer vorbestimmten Richtung starr ausgerichtet sein oder einzeln oder gemeinsam dem Sonnenstand nachgeführt werden. Sind die Solarkomponenten fest angebracht, so werden Übergabepunkte der Einheiten üblicherweise regelmäßig angeordnet und die Einheiten variieren in ihrem Aufbau nicht, so dass die Kabelführungen innerhalb jeder Einheit einheitlich verlaufen können.
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Werden die Solarkomponenten jedoch der Sonne nachgeführt, so erfolgt eine Gruppierung der Solarkomponenten üblicherweise nicht nur aufgrund von elektrischen, sondern auch aufgrund von mechanischen Kriterien. Beispielsweise wird angestrebt, möglichst viele Solarkomponenten mittels eines gemeinsamen Antriebs der Sonne nachzuführen. Die Nachführung umfasst üblicherweise das Verschwenken der Solarkomponenten um eine Achse.
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Die Gruppierung von Solarkomponenten zu Einheiten einer Photovoltaikanlage kann daher ein komplexes Problem darstellen. Ein Teilproblem betrifft dabei die Kabelführung zwischen den Solarkomponenten und einem Übergabepunkt jeder Einheit. Üblicherweise sind die Solarkomponenten jeder Einheit individuell angeordnet und ein individueller Übergabepunkt ist vorgegeben. Zur Verlegung der Kabel bestehen Regeln, beispielsweise können die Solarkomponenten rechteckig sein und die Kabel sollen nur parallel zu Kanten der Solarkomponenten verlegt werden. Dabei verlaufen die Kanten der Solarkomponenten paarweise parallel zueinander, so dass die Kabel nur in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen verlaufen können. Eine weitere Regel kann fordern, dass die Kabel nur außerhalb der Umrisse der Solarkomponenten verlegt werden dürfen. Ferner ist es bei einer größeren Photovoltaikanlage üblich, die horizontal verlaufenden Abschnitte der Kabel im Boden einzugraben. Dafür werden Kabelkanäle erstellt, die eines oder mehrere der Kabel aufnehmen können, die von einer der Solarkomponenten zum Übergabepunkt verlaufen.
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Aus elektrischen Gründen ist es wünschenswert, die Kabel zwischen den einzelnen Solarkomponenten und dem Übergabepunkt jeder Einheit möglichst kurz zu halten. Gleichzeitig ist es gewünscht, einen Erstellungsaufwand für die Kabelkanäle möglichst gering zu halten, um Kosten einzusparen.
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Für eine einzelne Einheit der Photovoltaikanlage kann das Problem ohne Weiteres gelöst werden, indem in einem ersten Schritt alle möglichen Verkabelungen nach den bestehenden Regeln gebildet werden und in einem zweiten Schritt diejenige Verkabelung ausgewählt wird, die bezüglich der gegebenen Kriterien optimal ist. Eine erschöpfende Optimierung über alle gebildeten Kabelführungen kann beispielsweise mittels eines gemischt ganzzahligen Programms durchgeführt werden, das eine optimale Lösung findet.
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Der Aufwand zur Bestimmung optimierter Kabelführungen an mehreren zehn, mehreren hundert oder sogar mehreren tausend Einheiten kann jedoch so groß sein, dass selbst eine moderne Rechenanlage nicht in der Lage ist, optimierte Lösungen für alle Einheiten innerhalb einer angemessenen Zeit zu bestimmen. Ein Durchspielen mehrerer Planungsvarianten für eine geplante Photovoltaikanlage oder eine schnelle Reaktion auf eine geänderte Projektvorgabe ist so nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Verkabelung einer Einheit einer Photovoltaikanlage anzugeben, das mit moderaten Ressourcen rasch eine optimierte Lösung findet. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens und eines Computerprogrammprodukts mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer Verkabelung einer Einheit einer Photovoltaikanlage, wobei die Einheit eine Anzahl Solarkomponenten und einen Übergabepunkt umfasst, enthält Schritte des Erstellens eines Verkabelungsgraphen mit Pfaden zwischen einem Anschluss jeder Solarkomponente und dem Übergabepunkt nach vorbestimmten Kabelführungsregeln, des Bestimmens, auf dem Verkabelungsgraphen, von bevorzugten Pfaden von jeder Solarkomponente zu dem Übergabepunkt, und des Auswählens eines der bestimmten Pfade für jede Solarkomponente derart, dass ein Verkabelungsaufwand für die Einheit möglichst minimiert ist. Dabei wird der Verkabelungsaufwand auf der Basis einer Summe der Längen der ausgewählten Pfade und der Länge eines Kabelkanals bestimmt, in dem die Kabel einzeln oder gebündelt verlaufen.
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Durch die Berücksichtigung sowohl der Längen der Kabel als auch der Länge des Kabelkanals kann ein aus technischer und wirtschaftlicher Sicht gelungener Kompromiss für die Optimierung bestimmt werden. Das Bestimmen der bevorzugten Pfade kann sicher stellen, dass aus der Vielzahl möglicher Pfade bevorzugt diejenigen ausgewählt werden, die wahrscheinlich in einer guten Lösung verwendet werden. Wenig wahrscheinliche Pfade können zur Reduzierung der Komplexität des Optimierungsproblems frühzeitig verworfen werden, so dass die Verkabelung mit akzeptablem Aufwand bestimmt werden kann. Insbesondere dann, wenn das Verfahren für eine Vielzahl Einheiten der Photovoltaikanlage durchgeführt werden soll, kann die Effizienz des Verfahrens dazu beitragen, die Planung der gesamten Photovoltaikanlage beispielsweise hinsichtlich Variationen oder sich ändernder Vorgaben verbessert und auch mehrfach durchzuführen.
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Die Solarkomponenten können mehrere alternative Anschlüsse aufweisen. Dabei kann der Verkabelungsgraph zwischen allen alternativen Anschlüssen und dem Übergabepunkt erstellt werden. Beispielsweise ist es üblich, dass ein Solarmodul, das eine Anzahl Solarzellen zu einer handhabbaren Einheit zusammenfasst, zwei Anschlüsse aufweist, die einander gegenüberliegen und alternativ verwendet werden können. Durch die Betrachtung aller möglichen Verbindungen von beiden Anschlüssen zu dem Übergabepunkt kann sichergestellt werden, dass die durch die mehrfachen Anschlüsse bedingte Konstruktionsfreiheit bestmöglich ausgenutzt wird. Die dadurch gesteigerte Anzahl möglicher Pfade von einer Solarkomponente zum Übergabepunkt erhöht zwar die Komplexität des später durchzuführenden Optimierungsproblems, jedoch kann durch die heuristische Auswahl der bevorzugten Pfade die Komplexität wieder so weit gesenkt werden, dass die Optimierung mit akzeptablem Aufwand durchgeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform verlaufen die Kanten aller Pfade entweder in einer ersten oder in einer zweiten Richtung. Die beiden Richtungen stehen üblicherweise aufeinander senkrecht und es ist ferner üblich, dass die Richtungen parallel zu Kanten der rechteckigen Solarkomponenten verlaufen. Durch diese und andere Regeln zur Kabelführung kann die Wartbarkeit der Einheit nachhaltig verbessert sein. Das Problem der Kabelführung kann durch diese Einschränkung auch entscheidend vereinfacht werden. Für die Auswahl der bevorzugten Pfade stehen unterschiedliche Ansätze zur Verfügung, die einzeln oder miteinander kombiniert angewendet werden können.
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In einer Ausführungsform werden die bevorzugten Pfade jeweils als kürzester Pfad bezüglich vorbestimmter Kantengewichte der Kanten der Pfade bestimmt. Dies ermöglicht es, den bekannten Dijkstra-Algorithmus oder eine seiner Weiterentwicklungen und Varianten zur Bestimmung eines kürzesten Pfades im Verkabelungsgraphen zu verwenden.
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Insbesondere können die Kantengewichte auf der Basis einer euklidschen Distanz ihrer Endpunkte bzw. Endknoten bestimmt werden. Dadurch kann der Forderung nach einer kurzen Kabellänge zwischen einer Solarkomponente und dem Übergabepunkt auf einfache und leicht zu bestimmende Weise Rechnung getragen werden.
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In einer Variante, bei der die Kanten, wie oben beschrieben, entweder entlang einer ersten oder einer zweiten Richtung verlaufen, können die Kantengewichte zusätzlich auf der Basis der Längen der Kanten entlang der ersten Richtung bestimmt werden. Dadurch kann beispielsweise eine Nord-Süd-Ausrichtung der Kanten stärker bewertet werden.
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In einer verwandten Ausführungsform können anstelle der Kanten entlang der ersten Richtung auch diejenigen entlang der zweiten Richtung bestimmt werden. Dadurch kann beispielsweise eine Ost-West-Ausrichtung der Kanten stärker bewertet werden. Es können auch die Kanten entlang beider Richtungen bewertet werden, um ein realistisches Maß für die Länge des Kabels zwischen der Solarkomponente und dem Übergabepunkt zu erhalten.
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Mit den oben genannten Heuristiken kombinierbar ist die Verwendung eines zusätzlichen Malus für die Kantengewichte, falls eine Kante auf einem vorbestimmten Gebiet liegt, das an die Einheit angrenzt. Insbesondere im Fall vieler, zueinander benachbarter Einheiten kann so eine gegenseitige Beeinflussung der Einheiten durch Kabel bzw. Kabelkanäle zur Ausnahme gemacht bzw. verhindert werden. Gleichwohl kann eine solche Kabelführung ermöglicht sein, wenn der dadurch zu erzielende Gewinn ausreichend groß ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Auswählen der heuristisch ausgewählten Pfade mittels gemischt ganzzahliger Optimierung. Für die gemischt ganzzahlige Optimierung existieren Standardlösungen, die auf üblichen Verarbeitungseinrichtungen laufen und einfach für das vorliegende Problem zu adaptieren sind. Die gemischt ganzzahlige Optimierung ermöglicht es, eine effiziente Optimierung mittels bekannter Verfahren und Vorrichtungen durchzuführen.
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In einer Ausführungsform erfolgt das Auswählen mittels eines exakten Optimierungsverfahrens wie Branch-and-Bound, dem Schnittebenenverfahren oder Branch-and-Cut. Dadurch kann garantiert werden, dass eine jeweils optimale Lösung gefunden wird. Das exakte Optimierungsverfahren kann letztlich aufwendiger als ein rein optimierendes Verfahren sein, der zusätzliche Aufwand kann jedoch in Kauf genommen werden, weil die zugrundeliegende Auswahlmenge auf der Basis der oben beschriebenen Heuristik ausreichend klein gewählt wurde.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Ausführungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
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1 eine schematische Darstellung einer Photovoltaikanlage;
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2 unterschiedliche Darstellungsweisen einer Einheit der Photovoltaikanlage von 1;
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3 einen Verkabelungsgraphen der Photovoltaikanlage von 1;
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Verkabelung einer Einheit der Photovoltaikanlage von 1, und
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5 unterschiedliche exemplarische Ergebnisse des Verfahrens von 4
zeigt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Photovoltaikanlage 100. Auf einer zur Verfügung stehenden Grundfläche 105 sind Einheiten 110 angeordnet, die jeweils eine Anzahl Solarkomponenten 115 umfassen. Der Übersichtlichkeit halber sind nur drei Einheiten 110 mit jeweils sechs Solarkomponenten 115 exemplarisch dargestellt. Jeder Einheit 110 ist ferner ein Übergabepunkt 120 zugeordnet.
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In einer Ausführungsform umfasst jede Solarkomponente 115 eines oder mehrere Solarmodule, die jeweils eine handhabbare Einheit von Solarzellen umfassen, die üblicherweise in einem Rahmen angeordnet und mit einer Glasscheibe abgedeckt sind. Eine Solarkomponente kann jedoch auch eine Anzahl Solarzellen innerhalb eines Solarmoduls oder mehrere Solarmodule zusammenfassen. Der Übergabepunkt 120 dient zur hierarchischen Kaskadierung der Einheiten 110. Alle Solarkomponenten 115 einer Einheit 110 sind mit Kabeln 125 mit dem Übergabepunkt 120 verbunden. Am Übergabepunkt 120 kann eine elektrische Komponente zur Umformung einer durch die Einheit 110 generierten elektrischen Energie vorgesehen sein, beispielsweise ein Wechselrichter (Inverter). Eine Verkabelung der Übergabepunkte 120 untereinander und zu einer weiteren elektrischen Komponente der Photovoltaikanlage 100 ist in 1 nicht dargestellt.
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Die Photovoltaikanlage 100 kann mehrere zehn, mehrere hundert oder sogar mehrere tausend Einheiten 110 umfassen. Um die Photovoltaikanlage 100 zu planen, werden üblicherweise unterschiedliche Varianten durchgespielt und bezüglich ihrer technischen Eigenschaften und Erstellungs- und Betriebskosten beurteilt. In einer Phase, auf die im vorliegenden Zusammenhang nicht weiter eingegangen wird, werden die Grundfläche 105, die Orte der Solarkomponenten 115, ihre Gruppierung zu Einheiten 110 und die Orte der Übergabepunkte 120 bestimmt. Anschließend soll eine möglichst vorteilhafte Verkabelung zwischen den Solarkomponenten 115 und den Übergabepunkten 120 jeder Einheit 110 der Photovoltaikanlage 100 gefunden werden. Um unterschiedliche Planungsszenarien durchspielen zu können, ist es erforderlich, eine optimierte Kabelführung der Kabel 125 jeder Einheit 110 möglichst effizient zu bestimmen.
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2 zeigt unterschiedliche Darstellungsweisen einer Einheit 110 der Photovoltaikanlage 100 von 1. In 2A ist eine exemplarische Einheit 110 schematisch dargestellt. Jede Solarkomponente 115 umfasst zwei Anschlüsse 205, die alternativ benutzt werden können, um die Solarkomponente 115 mittels eines Kabels 125 mit dem Übergabepunkt 120 zu verbinden. Die relative Anordnung der Anschlüsse 205 an jeder Solarkomponente 115 ist üblicherweise einheitlich und im dargestellten Beispiel liegen sich die Anschlüsse 205 gegenüber.
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Zur Führung der Kabel 125 innerhalb der Einheit 110 sind üblicherweise Regeln vorgegeben. Im dargestellten Beispiel besagt eine erste Regel, dass die Kabel 125 nicht unterhalb der Solarkomponenten 115, sondern nur außerhalb ihrer Umrisse verlegt werden sollen. Ferner sollen Abschnitte des Kabels 125 stets parallel zu einer ersten Richtung 210 oder einer zweiten Richtung 215 verlaufen, wobei die Richtungen 210 und 215 voneinander linear unabhängig sind. Beispielsweise kann die erste Richtung 210 die Nord-Süd-Richtung und die zweite Richtung 215 die Ost-West-Richtung anzeigen. Es kann auch festgelegt sein, dass die Solarkomponenten 115 bezüglich ihrer Anschlüsse 205 gleichsinnig orientiert sein solle, also entweder alle in der ersten Richtung 210, wie dargestellt, oder alle in der zweiten Richtung 215.
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Die Solarkomponenten 115 werden üblicherweise in einem vorbestimmten Abstand über dem Erdboden aufgestellt, der eine gute Wartbarkeit und eine ausreichende Beweglichkeit der Solarkomponenten 115 oder Einheiten 110 ermöglicht, falls eine Nachführung nach dem Sonnenstand vorgesehen ist. Von den Anschlüssen 205 aus verläuft ein Kabel 125 senkrecht nach unten in einen eingegrabenen Kabelkanal 220, der eines oder mehrere Kabel 125 aufnehmen kann. Da die Erstellung der Kabelkanäle 220 mit hohen Kosten verbunden ist, wird angestrebt, die Länge der Kabelkanäle 220 möglichst zu minimieren. Zur Minimierung von Leitungsverlusten und Kabelkosten wird ferner angestrebt, die Kabel 125 zwischen jeder Solarkomponente 115 und dem Übergabepunkt 120 möglichst kurz zu halten. Bezüglich der Richtungen von Abschnitten der Kabelkanäle 220 können die oben genannten Regeln gelten.
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2B zeigt die Einheit 110 von 2A ohne Darstellung der Anschlüsse 205. Die Kabel 125 sind schematisch jeweils bis zum Mittelpunkt der Solarkomponenten 115 eingezeichnet, wobei der initiale Verlauf der Kabel 125 nach oben oder nach unten anzeigt, welcher Anschluss 205 verwendet wird. Die Darstellung von 2B liegt auch der von 1 zugrunde.
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3 zeigt einen Verkabelungsgraphen 300 einer Einheit 110 der Photovoltaikanlage 100 von 1. Mit unterbrochenen Linien sind zur Referenz die seitlichen Begrenzungen der Solarkomponenten 115 angedeutet.
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Von jedem Anschluss 205 jeder Einheit 110 verläuft eine Kante 305 in jede durch die Regeln erlaubte Richtungen. Jeder Kante 305 ist ein Kantengewicht 310 zugeordnet, das ausdrückt, welcher Aufwand ein Verlauf der Verkabelung entlang der Kante 305 zugeordnet ist. Jede Kante 305 verläuft zwischen zwei Knoten 315. Zwischen einem Anfangsknoten 315 und einem Endknoten 315 besteht ein Pfad 320, der eine oder mehrere Kanten 305 umfasst. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass ein solcher Pfad 320 stets existiert (der Verkabelungsgraph 300 ist zusammenhängend) und es werden nur schleifenfreie Pfade 320 betrachtet, so dass jede Kante 305 des Verkabelungsgraphen 300 in einem Pfad 320 maximal einmal vorkommt.
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Der Übergabepunkt 120 und die Anschlüsse 205 bilden jeweils Endknoten 315 von Pfaden 320, die jeweils ein Kabel 125 bzw. einen Kabelkanal 220 repräsentieren. Mit bekannten Methoden der Graphentheorie kann aus der Vielzahl der Kanten 305 für jede Solarkomponente 115 ein Pfad 320 bestimmt werden, der eine gute Kabelführung zwischen der Solarkomponente 115 und dem Übergabepunkt 120 erlaubt. Die Güte der Kabelführung wird dabei mit Hilfe der Kantengewichte 310 bestimmt.
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Eine Kante 305 kann von mehreren Pfaden 320 verwendet werden. Dies ist auch bevorzugt, da dann ein Kabelkanal 220 entlang dieser Kante 305 für mehrere Kabel 125 verwendet werden kann. Über diese Mehrfachnutzung können sich andere „gute“ Pfade 320 ergeben, als wenn jeder Pfad 320 nur für sich betrachtet wird. Wegen dieser gegenseitigen Wechselwirkung muss für eine erschöpfende Analyse aller in Frage kommender Pfade 320 eine große Vielzahl Kombinationen von Kanten 305 gebildet und bewertet werden. Seiner Natur nach handelt es sich dabei um ein NP-unvollständiges Problem, für dessen Lösung eine deterministisch arbeitende Maschine mehr als polynomiellen Aufwand betreiben muss. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, aus der Menge der möglichen Pfade 320 mittels einer Heuristik zunächst solche auszuwählen, die besonders Erfolg versprechend sind, um dann auf der Basis der so ausgewählten Pfade 320 mittels eines Optimierungsverfahrens solche auszuwählen, die von einer optimierten Lösung umfasst sind.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Bestimmung einer Verkabelung einer Einheit 110 der Photovoltaikanlage 100 von 1. Das Verfahren 400 kann für jede der Einheiten 110 der Photovoltaikanlage 100 durchgeführt werden. Das Verfahren 400 ist insbesondere zum Ablauf auf einer programmierbaren Rechenanlage eingerichtet.
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Im einem ersten Schritt 405 werden Positionen der Solarkomponenten 405 erfasst. In einem Schritt 410 werden Positionen der Anschlüsse 205 und des Übergabepunkts 120 erfasst. In einem Schritt 415 werden Kabelführungsregeln entsprechend der oben mit Bezug auf 2 beispielhaft genannten Regeln erfasst. Anschließend wird in einem Schritt 420 ein Verkabelungsgraph 300 entsprechend dem Beispiel von 3 erstellt.
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In folgenden Schritten 425 bis 470, die für jede der Solarkomponenten 115 der Einheit 110 durchlaufen werden können, werden auf der Basis des Verkabelungsgraphen 300 für jede Solarkomponente 115 einer oder mehrere Pfade 320 zwischen der Solarkomponente 115 und dem Übergabepunkt 120 ausgewählt, die bezüglich einer vorbestimmten Bewertung als Erfolg versprechend angesehen wird. Für jede der im Rahmen der Schritte 425 bis 470 angewandten Methoden kann ein solcher vielversprechender Pfad 320 bestimmt werden. Es ist bevorzugt, für jede Verbindung zwischen dem Übergabepunkt 120 und jeder Solarkomponente 115 wenigstens einen, vorteilhafterweise jedoch mehr als einen bevorzugten Pfad 320 zu bestimmen. Die im Folgenden zur Bestimmung bevorzugter Pfade 320 beschriebenen Herangehensweisen sollen hierfür rein exemplarisch und optional verstanden werden.
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Im Schritt 425 werden die Kantengewichte 310 der Kanten 305 auf der Basis der euklidschen Abstände der durch die Knoten 315 repräsentierten Punkte bestimmt. Dazu werden die Positionen der Schritte 405 und 410 verwendet. Anschließend wird im Schritt 430 ein kürzester Pfad 320 zwischen der Solarkomponente 115 und dem Übergabepunkt 120 mittels des Dijkstra-Algorithmus oder einer seiner Variationen oder Erweiterungen bestimmt. Dieser Algorithmus bestimmt den kürzesten Pfad 320 zwischen vorgegebenen Knoten 315 im Verkabelungsgraph 300 auf der Basis der vorgegebenen Kantengewichte 310.
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Im Schritt 435 werden die im Schritt 425 verwendeten Kantengewichte dahingehend abgeändert, dass für jede Kante 305 zusätzlich ihr Abstand zum Übergabepunkt 120 entlang der ersten Richtung 210 addiert wird. Die anschließende Bestimmung eines kürzesten Pfads 320 auf der Basis dieser Kantengewichte im Schritt 440 erfolgt entsprechend dem Schritt 430.
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In ähnlicher Weise erfolgt im Schritt 445 eine Anpassung der Kantengewichte aus Schritt 425 um Abstände der Kanten 305 entlang der zweiten Richtung 215 zum Übergabepunkt 120. Die Bestimmung des kürzesten Pfads 320 im Schritt 450 entspricht der der Schritte 430 oder 440.
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Im Schritt 455 werden die Anpassungen sowohl des Schritts 435 als auch des Schritts 445 auf die Kantengewichte des Schritts 425 angewandt. Im Schritt 460 wird dann in der beschriebenen Weise ein kürzester Pfad 320 auf der Basis der kombinierten Kantengewichte 310 bestimmt.
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Im Schritt 465 werden die in einem der vorangehenden Schritte 425 bis 460 bestimmten Kantengewichte 310 um einen zusätzlichen Strafterm (Malus) für solche Kanten 305, die in einem Bereich einer angrenzenden Einheit 110 liegen, angepasst. Im Schritt 470 wird wieder ein kürzester Pfad 320 nach dem Dijkstra-Algorithmus bestimmt.
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In einem abschließenden Schritt 475 liegen für jede Solarkomponente 115 wenigstens so viele Pfade 320 zur Führung eines Kabels 125 vor, wie Heuristiken im Rahmen der Schritte 425 bis 470 angewandt wurden. In einer Ausführungsform können dann in der Menge der bestimmten Pfade 320 Dubletten und Äquivalente verworfen werden. Anschließend wird eine Optimierung zur Bestimmung eines Pfade 320 für jede Solarkomponente 115 auf der Basis der Menge der bestimmten Kanten 305 durchgeführt. Diese Optimierung erfolgt vorzugsweise mit Mitteln der ganzzahlig linearen Optimierung bzw. gemischt ganzzahligen Programmierung. Dafür kann ein exaktes Lösungsverfahren, wie beispielsweise Branch-and-Bound, das Schnittebenenverfahren oder Branch-and-Cut verwendet werden, oder es kann eine beliebige andere Heuristik zur nicht-erschöpfenden Optimierung angewandt werden. Im letztgenannten Fall kann die Optimierung nach einer vorbestimmten Zeit abgebrochen werden, um eine wenigstens teilweise optimierte Lösung zu erhalten. Die bestimmte Lösung umfasst für jede Solarkomponente 115 der Einheit 110 einen Pfad 320 von einem Anschluss 205 der Solarkomponente 115 zum Übergabepunkt 120 entsprechend der Kabelführungsregeln.
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Zur Bewertung der Qualität einer Kombination von Pfaden 320 während der Optimierung im Schritt 475 können unterschiedliche Metriken verwendet werden.
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5 zeigt unterschiedliche exemplarische Ergebnisse des Verfahrens 400 von 4 bei der Verwendung unterschiedlicher Metriken. In 5A ist das Resultat einer Minimierung der Länge der Kabelkanäle 220 dargestellt. In 5B ist eine Kabelführung gezeigt, bei der die Summe der Längen der Kabel 125 zwischen den Solarkomponenten 115 und dem Übergabepunkt 120 minimiert wurde. 5C zeigt das Ergebnis einer Optimierung bezüglich beider Kriterien der 5A und 5B. Die Kriterien der 5A und 5B können in einer gewichteten Summe zusammengeführt werden, wobei dasjenige Kriterium stärker gewichtet wird, dessen Optimierung höhere Priorität hat.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
