一种柔性光伏支架随坡布置的方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及新能源，具体涉及一种柔性光伏支架随坡布置的方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、目前，光伏地面电站建设地点多在荒漠、戈壁，以及一些条件相对较好的屋顶、山地、渔塘、滩涂等地方，采用固定式光伏支架，随着国内光伏电站规模的不断扩大，平坦开阔的可利用土地日趋减少，复杂的山地将成为未来重要的选址模式之一。与普通光伏电站相比，山地地形具有光照条件好、土地租赁成本低、对居民生活扰动小等优点。与此同时，山地光伏项目装机规模大、地形起伏较大、林地办理手续复杂并且远离人口集中区和交通主干道，在施工期间对整体施工部署造成诸多困难。光伏阵列布置形式的难点在于，要在冬至日保证光照时间内，光伏方阵前后左右无遮挡，并且平衡租地费用和提高系统效率的收益。

2、复杂的山地地形存在地势起伏大、局部地势倾角大、坡面朝向各异等特点，柔性光伏支架能跨越沟壑、陡坡、溪流等复杂地形，能有效提高土地利用率，具有跨度大、净空高、抗裂性能好等优点，现有柔性光伏支架布置时一般是按照传统固定支架的思路，仅对固定支架能布置的地方，进行柔性光伏支架的布置，这会出现一系列问题：(1)土地资源无法最大化利用(2)布置区域受限于山坡长度无法连续布置(3)地形局部较低时光伏立柱现场放样施工随意性大使钢结构立柱高度过高(4)山地朝向复杂，发电量无法准确量化等，导致土地资源浪费，光伏电站收益率低下的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种柔性光伏支架随坡布置的方法、装置、设备及介质，以解决土地资源浪费，光伏电站收益率低下的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种柔性光伏支架随坡布置的方法，方法包括：

3、根据山地等高线和光伏布置范围线生成数字地形数据，并根据数字地形数据创建轮廓外接矩形平面；

4、根据数字地形数据设置多组初始布置参数，初始布置参数包括：光伏支架立柱之间的跨度参数；

5、根据各组初始布置参数，分别采用不同的方式将轮廓外接矩形平面进行网格划分，得到多个分割矩形平面，各分割矩形平面中均包括多个网格，网格的大小是根据光伏支架立柱之间的跨度参数确定的；

6、根据数字地形数据和各分割矩形平面，分别建立多个初始网格模型，初始网格模型的参数包括各网格中四个节点的节点坐标和立柱高度；

7、对各初始网格模型中每个网格的四个节点的节点坐标和立柱高度进行调整，得到多个优化网格模型，优化网格模型中每个网格的四个节点共面，立柱高度在预设立柱高度范围内；

8、根据各优化网格模型的参数值确定最优网格模型；

9、根据最优网格模型对柔性光伏支架进行随坡布置。

10、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，通过建立网格模型并以网格模型的参数值为优化目标对其进行优化，得到随坡布置的最优网格模型，最大化利用了土地资源，缩短了整体施工周期，提高了光伏电站收益率。

11、在一种可选的实施方式中，光伏支架立柱之间的跨度参数包括：

12、网格的横向跨度和网格的纵向跨度，其中，网格的长度是根据网格的横向跨度确定的，网格的宽度是根据网格的纵向跨度确定的；

13、网格为多个光伏板组成的基本组串平面。

14、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，将多个光伏板组成基本组串平面，便于建立初始网格模型，同时简化了对初始网格模型的优化过程，提高了柔性光伏支架随坡布置的效率。

15、在一种可选的实施方式中，初始布置参数还包括：轮廓外接矩形平面的方位角，根据各组初始布置参数，分别采用不同的方式将轮廓外接矩形平面进行网格划分的过程包括：

16、根据轮廓外接矩形平面的方位角确定轮廓外接矩形平面的方向；

17、根据轮廓外接矩形平面的长度与网格的横向跨度的商确定网格模型的横向等分量；

18、根据轮廓外接矩形平面的宽度与网格的纵向跨度的商确定网格模型的纵向等分量；

19、根据横向等分量和纵向等分量将轮廓外接矩形平面分割为多个网格。

20、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，通过将轮廓外接矩形平面分割为多个网格，使光伏板的布置可以更加贴近地形，便于连续布置光伏板，提高光伏电站的收益率。

21、在一种可选的实施方式中，立柱高度的计算过程包括：

22、根据各网格节点坐标确定各立柱的顶部坐标；

23、将各立柱的顶点投影到地面上，确定各立柱在地面上的底部坐标；

24、根据顶部坐标与底部坐标确定立柱高度。

25、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，通过计算立柱高度，避免了地形局部较低时光伏立柱现场施工随意导致钢结构立柱高度过高，对立柱高度进行限制，降低了立柱的施工成本及建设成本。

26、在一种可选的实施方式中，根据各优化网格模型的参数值确定最优网格模型的过程包括：

27、分别提取多个优化网格模型中各网格中四个节点的节点坐标、每个立柱的高度，并根据各网格中四个节点的节点坐标确定每个网格的倾斜角度；

28、根据各优化网格模型中倾斜角度在预设倾角范围内的网格数量占总网格数量的比例和立柱高度在预设高度范围内的立柱数量占总立柱数量的比例，确定合格网格模型；

29、分别根据各合格网格模型中每个网格的倾斜角度和每个立柱的高度，计算各合格网格模型的网格倾角平均值和立柱高度平均值；

30、根据各合格网格模型的网格倾角平均值和预设最佳倾角，计算各合格网格模型的倾角差值，倾角差值为网格倾角平均值与预设最佳倾角的差值；

31、将各合格网格模型中，倾角差值最小，且，立柱高度平均值最小的合格网格模型确定为最优网格模型。

32、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，通过分析调整立柱高度，降低了立柱建设的成本，通过调整每个网格四个节点改变每个网格的倾斜角度，充分利用光能，提高光伏电站的收益，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

33、在一种可选的实施方式中，若各优化网格模型中倾斜角度在预设倾角范围内的网格数量占总网格数量的比例大于第一阈值，且，立柱高度在预设高度范围内的立柱数量占总立柱数量的比例大于第二阈值，则将优化网格模型判定为合格网格模型。

34、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，规定大部分网格的倾斜角度和立柱的高度符合预设要求即可，更加灵活的对网格模型进行优化，保证得到合格网格模型。

35、在一种可选的实施方式中，分别提取多个优化网格模型中各网格中四个节点的节点坐标、每个立柱的高度，并根据各网格中四个节点的节点坐标确定每个网格的倾斜角度后，

36、分别建立多个优化网格模型中网格倾斜角度的直方图和立柱高度的直方图；

37、通过网格倾斜角度的直方图判断每个网格的倾斜角度是否在预设倾角范围内，通过立柱高度的直方图判断每个立柱的高度是否在预设高度范围内。

38、本发明提供的柔性光伏支架随坡布置的方法，利用直方图的形式对网格倾斜角度和立柱高度进行分析，更加直观地得到分析结果，提高效率。

39、第二方面，本发明提高了一种柔性光伏支架随坡布置的装置，装置包括：

40、轮廓创建模块，用于根据山地等高线和光伏布置范围线生成数字地形数据，并根据数字地形数据创建轮廓外接矩形平面；

41、参数确定模块，用于根据数字地形数据设置多组初始布置参数，初始布置参数包括：光伏支架立柱之间的跨度参数；

42、网格划分模块，用于根据各组初始布置参数，分别采用不同的方式将轮廓外接矩形平面进行网格划分，得到多个分割矩形平面，各分割矩形平面中均包括多个网格，网格的大小是根据光伏支架立柱之间的跨度参数确定的；

43、初始网格模型确定模块，用于根据数字地形数据和各分割矩形平面，分别建立多个初始网格模型，初始网格模型的参数包括各网格中四个节点的节点坐标和立柱高度；

44、优化网格模型确定模块，用于对各初始网格模型中每个网格的四个节点的节点坐标和立柱高度进行调整，得到多个优化网格模型，优化网格模型中每个网格的四个节点共面，立柱高度在预设立柱高度范围内；

45、最优网格模型确定模块，用于根据各优化网格模型的参数值确定最优网格模型；

46、随坡布置模块，用于根据最优网格模型对柔性光伏支架进行随坡布置。

47、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，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，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。

48、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。