光伏子阵电缆汇流路径计算方法、计算机设备和存储介质与流程

本发明涉及光伏发电，具体公开了一种光伏子阵电缆汇流计算方法、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、在光伏电站设计中，若干的光伏组串通过光伏电缆连接至一个逆变器，再由逆变器通过低压电缆连接至一个位置固定的箱式变压器，这一过程也叫组串汇流。通常整个电站中，组串型号、排列，逆变器型号和数量，箱式变压器型号和数量都提前可以计算确定，是一笔固定成本，因此光伏电缆和低压电缆的用量极大地影响电站成本。

2、光伏电站布设时，通常将光伏电站内的光伏组串划分分组，同一分组的组串连接至同一个逆变器，再由若干逆变器连接至同一个箱式变压器，这些连接至同一个箱式变压器的组串形成一个子阵。目前设计人员通常根据经验或采用一些搜索算法对电站内组串进行分组，但没有准确计算分组后同一组内组串所连接的逆变器的位置，使得小组内组串连接至逆变器，逆变器连接箱式变压器的两种电缆的价格之和最低。因此，优化计算光伏电站内组串所连接的逆变器的位置，降低电缆用量，对节约光伏电站成本意义重大，同时也能提高设计效率。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种光伏组串电缆汇流计算方法，以优化组串所连接逆变器的位置，通过计算逆变器的最佳位置，各组串到对应逆变器之间光伏电缆和逆变器到箱式变压器之间的低压电缆的路径，使得光伏电缆和低压电缆的总价最低。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种光伏子阵电缆汇流路径计算方法，包括：

4、将场区光伏组串划分为若干子阵，所述子阵为一个光伏组串的集合，包含描述该子阵形状的顶点集合和该子阵所包含的光伏组串的信息；

5、遍历所有子阵，计算每个子阵内箱式变压器位置；

6、遍历所有子阵，将每个子阵划分为若干个初始光伏组串小组，并基于分组优化算法对初始光伏组串小组进行分组优化，得到最终光伏组串小组，以电缆总价格最低为目标计算每个最终光伏组串小组内逆变器的最佳位置；

7、遍历所有子阵，计算每个子阵内各组串小组中的组串与逆变器之间、逆变器与箱式变压器之间电缆的最短路径和长度，根据电缆单价计算得到所有子阵中电缆的总价格；

8、导出计算完成后的场区所需电缆长度和价格表，子阵划分信息和对应箱式变压器位置，各个子阵内组串小组信息和对应汇流箱坐标，完成计算。

9、进一步的，将每个子阵划分为若干个光伏组串小组，以电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器的最佳位置包括如下步骤：

10、依次遍历所有子阵，获得当前待计算子阵的所有信息，包括该子阵外边界的顶点集合和该子阵所包含的所有光伏组串信息；

11、根据当前子阵需要划分的光伏组串小组的预设组数，按照均分的方法计算每个小组内所包含的光伏组串数量，将子阵划分为若干初始光伏组串小组；

12、获取每个初始光伏组串小组的外边界顶点集合，构建并记录每个初始光伏组串小组及该小组内光伏组串之间的从属关系，以及每个初始光伏组串小组所包含组串的数量；

13、采用k-means方法重新划分当前子阵内各个初始光伏组串小组和组内所包含的光伏组串，得到当前子阵内光伏组串优化后的分组信息，即最终光伏组串小组；

14、以各个光伏组串小组内电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器的最佳位置；

15、按照上述步骤计算下一子阵，直至所有子阵内各个组串小组对应逆变器位置计算完成，并保存至对应的组串小组内。

16、进一步的，采用k-means方法重新划分当前子阵内各个初始光伏组串小组和组内所包含的光伏组串包括如下步骤：

17、计算子阵内每个光伏组串小组的重心坐标，得到子阵内各小组的重心，解除所有小组与其所包含的光伏组串之间的从属关系；

18、遍历各个小组，获取当前小组的重心，计算整个子阵内所有光伏组串与其重心的距离，按照每个小组所包含的光伏组串的数量，将距离其重心最近的对应数量的光伏组串重新划入当前小组内，再遍历下一小组，采用相同的方法，从子阵内尚未构建从属关系的光伏组串中选择距离最近，且对应数量的光伏组串划入下有一小组内，直至所有小组从属计算完成；

19、获取新划分好的各个小组的外边界顶点集合，计算各个小组的重心，若新的重心与原重心变化值超过阈值α，则返回第一步，继续下一次迭代计算，直至变化值小于等于阈值α，计算完成。

20、进一步的，以各个光伏组串小组内电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器的最佳位置，包括如下步骤：

21、遍历每个光伏组串小组，获得当前待计算小组内光伏组串的数量n，获取小组内每个光伏组串正、负极的坐标值

22、根据小组内所有光伏组串正负极坐标值最大值和最小值构成的范围，将小组与箱式变压器的位置(x0,y0)关系进行分类；

23、对光伏小组内每个组串在x和y方向上进行排序，得到每个组串在x和y方向上排序序号；

24、根据所选组串连接至逆变器和逆变器连接至箱式变压器的电缆型号，获取两种电缆单位长度的价格，记为p1和p2，采用下式计算小组内逆变器在x和y方向应最靠近的组串序号：

25、

26、采用下式计算逆变器最佳位置的x值和y值：

27、

28、

29、完成当前小组计算，继续下一小组计算，直至所有小组内逆变器位置计算完成。

30、进一步的，根据小组内所有光伏组串正负极坐标值最大值和最小值构成的范围，将小组与箱式变压器的位置(x0,y0)关系进行分类，共分为八种情况：(1)xmax<x0且y0<ymin；(2)xmax<x0且ymin≤y0≤ymax；(3)xmax<x0且ymax<y0；(4)xmin<x0<xmax且ymax<y0；(5)x0<xmin且ymax<y0；(6)x0<xmin且ymin≤y0≤ymax；(7)x0<xmin且y0<ymin；(8)xmin<x0<xmax且y0<ymin。

31、第二方面，本发明还提供了一种计算机，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行如上述第一方面所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法。

32、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机运行时执行如上述第一方面所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法。本发明提出的光伏子阵电缆汇流计算方法，可完成光伏电站内子阵划分计算，计算子阵内逆变器的最佳位置和电缆的连接路径，使得组串连接逆变器的光伏电缆，以及逆变器连接箱式变压器的低压电缆的总价格之和最低，有效节约光伏电站的成本，并提高设计效率。

技术特征：

1.一种光伏子阵电缆汇流路径计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法，其特征在于，将每个子阵划分为若干个光伏组串小组，以电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器的最佳位置包括如下步骤：

3.如权利要求2中所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法，其特征在于，采用k-means方法重新划分当前子阵内各个初始光伏组串小组和组内所包含的光伏组串包括如下步骤：

4.如权利要求2中所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法，其特征在于，以各个光伏组串小组内电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器的最佳位置，包括如下步骤：

5.如权利要求4中所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法，其特征在于，根据小组内所有光伏组串正负极坐标值最大值和最小值构成的范围，将小组与箱式变压器的位置(x0,y0)关系进行分类，共分为八种情况：(1)xmax<x0且y0<ymin；(2)xmax<x0且ymin≤y0≤ymax；(3)xmax<x0且ymax<y0；(4)xmin<x0<xmax且ymax<y0；(5)x0<xmin且ymax<y0；(6)x0<xmin且ymin≤y0≤ymax；(7)x0<xmin且y0<ymin；(8)xmin<x0<xmax且y0<ymin。

6.一种计算机，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行如权利要求1-5任一项所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法。

7.一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机运行时执行如权利要求1-5任一项所述的光伏子阵电缆汇流路径计算方法。

技术总结
本发明公开了一种光伏子阵电缆汇流路径计算方法、计算机设备和存储介质，所述方法包括：将场区组串划分为若干子阵；计算每个子阵箱式变压器位置；将每个子阵划分为若干光伏组串小组，以电缆总价格最低为目标计算每个小组内逆变器得最佳位置；进而计算组串小组内组串与逆变器之间，逆变器与箱式变压器之间电缆的路径和长度，得到电缆总价价格；最后导出计算完成后场区各类型电缆的长度和价格表，子阵划分信息和对应箱式变压器位置，各个子阵内组串小组信息和对应汇流箱坐标。本发明在光伏组串布置确定的情况下有效降低电缆用量，节约电站成本，提升设计效率。

技术研发人员：尧锋,李昊威,袁建平,周胡,赵源,陈晨昕,陈沉,程雨秋
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：2024/1/14