一种基于线性规划的场平设计方法与流程

本发明涉及一种基于线性规划的场平设计方法，主要适用于戈壁滩、沙漠等无场地排水要求地区的光伏电站场地平整设计。

背景技术：

1、光伏组件常采用南北方向布置，面板可朝东西方向旋转以正对太阳。为减小东西向相邻面板的相互遮挡，光伏场地东西向坡度需控制在一定范围内(一般不超过2％)；在沙漠地区，光伏面板多采用清洁小机器人沿面板组件南北方向爬行进行清洁，清洁小机器人最大爬行坡度决定了场地南北方向的最大坡度(一般不超过6％)。

2、大型光伏电站往往占地十几甚至数十平方公里，在沙漠等地形起伏较大的地区，光伏场平的土石方量可达到数百万甚至数千万方，工程量巨大。采用传统的场平设计方法需先对光伏场地划分区块，对每一区块采用场平软件进行场平设计后再考虑区块间边界的协调问题。传统的方法极为耗时费力，划分的区块数量有限，最多十几个，区块之间难以很好衔接，并且难以判断场平方案的优劣，只能通过多做方案进行比较，最后选出相对较优的方案。传统场平方法设计工作量大，效率低，场平方案挖填方量大。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对背景技术所存在的问题，提供一种基于线性规划的场平设计方法。该方法以将场地划分为连续的区块，以整个场地最小挖填方量为目标函数，以场地坡比和挖填方平衡(或相差给定的值)为线性约束条件，由局部系数矩阵和向量整合全局系数矩阵和向量，最终将场平问题通过求线性规划最优解而得到最优的场平方案。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1.原始地形数据处理：提取场地坐标数据，生成地形插值函数f；

5、s2.场地区块划分与编码：划分矩形区块，对区块、节点、边进行编号，记录区块、节点和边的个数分别为nel、nnd、ned；

6、s3.划分矩形网格，对各区块划分矩形网格并进行编码；记录网格的总个数为nms；

7、s4.初始化全局初始系数矩阵和向量，包括：

8、全局初始一次系数向量f，

9、全局不等式约束系数矩阵a，将其表示为分块矩阵：

10、

11、全局不等式约束常向量b，将其表示为分块向量：

12、

13、全局等式约束系数向量aeq，

14、全局等式约束常量beq；

15、s5.修正全局初一次系数向量f；

16、s6.按边的编号顺序，分别生成各边局部不等式约束系数矩阵aed-i，局部不等式约束常向量bed-i；并依次整合入全局矩阵a11和向量b11中；

17、s7.按网格编号的顺序生成局部等式约束系数向量aeq-i，局部不等式约束系数矩阵a21-i,并依次整合入全局等式约束系数向量aeq和全局不等式约束系数子矩阵a21中；

18、s8.修正全局不等式约束系数子矩阵a22、全局不等式约束常向量b21；

19、s9.修正全局等式约束系数常量beq；

20、s10.求解线性规划问题：

21、min fth

22、

23、s11.按s10求得的最优解h形成场平设计面；

24、其中，步骤s6、s7不分先后，步骤s8、s9不分先后。

25、进一步地，全局一次系数向量f为(nnd+nms)×1维向量。

26、进一步地，全局不等式约束系数矩阵a为(2ned+2nms)×(nnd+nms)阶矩阵。

27、进一步地，全局不等式约束常向量b为(2ned+2nms)×1维向量。

28、进一步地，全局等式约束系数向量aeq为1×(nnd+nms)维向量。

29、进一步地，步骤s10中采用数值方法迭代求解线性规划问题。

30、进一步地，步骤s11中，根据线性规划求解得到的各节点的设计高程连接所有相邻节点，形成最终的场平设计面。

31、根据本发明目的的第二个方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述的基于线性规划的场平设计方法的步骤。

32、根据本发明目的的第三个方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现的结什么上述的基于线性规划的场平设计方法的步骤。

33、本发明的有益效果是：

34、1)、最优化求解：能够将场平问题通过求线性规划最优解而得到最优的场平方案，从理论上求得了光伏场平问题的最优解。

35、2)、适用性好：对不同的光伏场平工程均可采用本方法进行排水场平方案设计，只是区块划分和坡度要求等边界条件有所不同。

36、3)、设计速度快：通过计算编程将本设计方法程序化，在极短时间就能完成场平方案设计，相比其他类型最优化问题，线性规划求解速度更快。

技术特征：

1.一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：全局一次系数向量f为(nnd+nms)×1维向量。

3.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：全局不等式约束系数矩阵a为(2ned+2nms)×(nnd+nms)阶矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：全局不等式约束常向量b为(2ned+2nms)×1维向量。

5.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：全局等式约束系数向量aeq为1×(nnd+nms)维向量。

6.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：步骤s10中采用数值方法迭代求解线性规划问题。

7.根据权利要求1所述的一种基于线性规划的场平设计方法，其特征在于：步骤s11中，根据线性规划求解得到的各节点的设计高程连接所有相邻节点，形成最终的场平设计面。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于线性规划的场平设计方法的步骤。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的基于线性规划的场平设计方法的步骤。

技术总结
本发明提供了一种基于线性规划的场平设计方法，适用于无场地排水要求地区的光伏电站最优化场平设计，该方法以整个场地最小挖填方量为目标函数，以场地坡比和挖填方平衡(或相差给定的值)为约束条件，由局部系数矩阵和向量整合全局系数矩阵和向量，最终将场平问题转化为求线性规划最优解的数学问题，通过求解该数学问题得到最优的场平方案。

技术研发人员：郑南,王永明,钟伟斌,陶燕丽,朱剑锋,任金明,叶志江,董宝顺,慕鸿宇,郭铭钰
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1