一種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位 置優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] BIM是BuildinglnformationModeling的縮寫，中文一般譯為建筑信息模型，是以 建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息 仿真模擬建筑物所具有的真實信息。自2002年以來，國際建筑行業(yè)興起了圍繞B頂為核心的 建筑信息化應(yīng)用，B頂已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，通過模擬 不同用電需求和光伏發(fā)電能力下的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，尋找光伏逆變器的最佳接入方案，減少 系統(tǒng)損耗，提尚電能利用率。
[0005] -種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，包括：
[0006] 步驟1，依據(jù)建筑信息模型，得到各電氣設(shè)備的參數(shù)、以及各電氣設(shè)備之間的線路 數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟2,根據(jù)步驟1所得到的信息，計算光伏逆變器的所有可接入位置；
[0008] 步驟3,在步驟1所得信息中查找逆變器節(jié)點(diǎn)，并查找與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的線路 數(shù)據(jù)，得到與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)；
[0009] 步驟4,將步驟3所得節(jié)點(diǎn)修改為光伏逆變器的某一可接入位置，計算光伏逆變器 與該可接入位置之間的線路數(shù)據(jù)，根據(jù)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流分析，得到系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；
[0010]遍歷所有可接入位置，并比較各自的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，得到光伏逆變器的最優(yōu)接入 位置。
[0011] 本發(fā)明步驟1所需要的電氣設(shè)備參數(shù)和線路數(shù)據(jù)均由建筑信息模型中獲得，其中， 電氣設(shè)備的參數(shù)包括:三維外觀、電氣屬性和電氣位置。
[0012] 三維外觀包括電氣設(shè)備的尺寸、形狀以及材質(zhì)等數(shù)據(jù)。
[0013] 電氣屬性包括：電壓、電流、視在功率和功率因數(shù)。各電氣設(shè)備連接構(gòu)成一個完整 的系統(tǒng)。
[0014] 線路數(shù)據(jù)包括:電氣設(shè)備之間的連接關(guān)系、以及連接線路的阻抗和感抗。
[0015] 連接線路的阻抗和感抗的獲取方法如下：
[0016] 直接從建筑信息模型中獲取線路的材質(zhì)、尺寸和長度1，從而確定導(dǎo)線的電阻率P， 導(dǎo)線直徑d，絕緣層厚度do;根據(jù)公式S = 3i · d2/4和R=pl/s計算得到線路的阻抗R;根據(jù)公式 L=l*〇.2*l〇g(2.52*(d+2*dQ)/(0.7788*d))計算得到線路的感抗 L。
[0017] 步驟1所得的信息轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式后，進(jìn)行步驟2~步驟4,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式包括： 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)矩陣、線路數(shù)據(jù)矩陣和發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)矩陣。
[0018] 將電氣設(shè)備的參數(shù)轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，節(jié) 點(diǎn)數(shù)據(jù)依次為節(jié)點(diǎn)編號、節(jié)點(diǎn)類型、有功功率、無功功率、電導(dǎo)、電納、地區(qū)編號、電壓幅值、 電壓相位、位置編號、最大電壓和最小電壓。
[0019] 將線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線路數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一條線路的數(shù)據(jù)，線路數(shù)據(jù) 依次為起始節(jié)點(diǎn)編號、終端節(jié)點(diǎn)編號、電阻、電抗和電納。
[0020] 將電氣設(shè)備中發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一個發(fā) 電機(jī)的數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)依次為節(jié)點(diǎn)編號、有功功率、無功功率、最大無功功率、最小無功功 率、電壓幅值、基準(zhǔn)功率、運(yùn)行狀態(tài)、最大有功功率、最小有功功率。
[0021] 步驟2中光伏逆變器的可接入位置是指：除逆變器節(jié)點(diǎn)和外界電網(wǎng)（變壓器節(jié)點(diǎn)） 以外的所有節(jié)點(diǎn)。
[0022] 步驟4中的潮流分析采用現(xiàn)有技術(shù)中的分析方法，例如，潮流分析采用牛頓拉夫遜 算法。
[0023] 比較系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)時，根據(jù)需要選擇做比較的參數(shù)，綜合分析得到光伏逆變器的 最優(yōu)接入位置。
[0024] 本發(fā)明提供的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，以建筑信息模型為基礎(chǔ)，在包含電 氣設(shè)計和光伏系統(tǒng)設(shè)計的建筑信息模型中直接提取數(shù)據(jù)，進(jìn)行光伏逆變器的接入位置優(yōu)化 分析，找到最佳接入方案，減少系統(tǒng)的損耗，提高電能利用率。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法的流程圖；
[0026]圖2為【具體實施方式】中的電力拓?fù)鋱D。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法進(jìn)行 詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0028] -種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化分析方法，如圖1所示，包括如 下步驟：
[0029] 1.電氣類設(shè)備的建模。在本發(fā)明實施例中，電氣設(shè)備包括光伏板、光伏逆變器、直 流匯流箱、交流配電設(shè)備、交流變電設(shè)備及用電負(fù)載設(shè)備等。電氣設(shè)備的模型包括3D外觀、 電氣屬性、位置和電氣連接關(guān)系，其中3D外觀包括電氣設(shè)備的尺寸、形狀和材質(zhì)等數(shù)據(jù)；電 氣屬性包括電壓、電流、視在功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)；電氣連接指各設(shè)備之間連成一個完整 系統(tǒng)。
[0030] 2.獲取電氣類設(shè)備的參數(shù)。設(shè)備參數(shù)包括電壓、電流、視在功率、功率因數(shù)等電氣 數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)全部從建筑信息模型中直接獲取。
[0031] 3.獲取電氣設(shè)備間的線路數(shù)據(jù)。線路數(shù)據(jù)包括電氣設(shè)備之間的連接關(guān)系，以及線 路的阻抗和感抗數(shù)據(jù)。
[0032] 連接線路的阻抗和感抗的獲取方法如下：
[0033] 直接從建筑信息模型中獲取線路的材質(zhì)、尺寸和長度1，從而確定導(dǎo)線的電阻率P， 導(dǎo)線直徑d，絕緣層厚度do;根據(jù)公式S = 3i · d2/4和R=pl/s計算得到線路的阻抗R;根據(jù)公式 L=l*〇.2*l〇g(2.52*(d+2*dQ)/(0.7788*d))計算得到線路的感抗 L。
[0034] 4.將獲取的電氣設(shè)備參數(shù)和電氣設(shè)備間的線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為潮流計算所需的數(shù)據(jù) 格式。
[0035]轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式包括:節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)矩陣、線路數(shù)據(jù)矩陣和發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)矩陣。
[0036]將電氣設(shè)備的參數(shù)轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，節(jié) 點(diǎn)數(shù)據(jù)依次為節(jié)點(diǎn)編號、節(jié)點(diǎn)類型、有功功率、無功功率、電導(dǎo)、電納、地區(qū)編號、電壓幅值、 電壓相位、位置編號、最大電壓和最小電壓。
[0037]將線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線路數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一條線路的數(shù)據(jù)，線路數(shù)據(jù) 依次為起始節(jié)點(diǎn)編號、終端節(jié)點(diǎn)編號、電阻、電抗和電納。
[0038]將電氣設(shè)備中發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的每一行代表一個發(fā) 電機(jī)的數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)依次為節(jié)點(diǎn)編號、有功功率、無功功率、最大無功功率、最小無功功 率、電壓幅值、基準(zhǔn)功率、運(yùn)行狀態(tài)、最大有功功率、最小有功功率。
[0039] 5.光伏逆變器接入位置優(yōu)化分析，其步驟如下：
[0040] 5-1、統(tǒng)計光伏逆變器所有的可接入位置……Ρη，可接入位置為除逆變器節(jié) 點(diǎn)和外界電網(wǎng)(變壓器節(jié)點(diǎn)）以外的所有節(jié)點(diǎn)。
[0041 ] 如圖2所示，在本實施例中，可接入的位置有#2配電柜-+:44配電盤一Ρ2、#5配電 盤一Ρ3、#6配電盤一Ρ4;
[0042] 5-2、在轉(zhuǎn)換后的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中查找逆變器節(jié)點(diǎn)，本實施例中逆變器為節(jié)點(diǎn)3(#3逆變 器)；
[0043] 5-3、根據(jù)步驟5-2的查找結(jié)果在線路數(shù)據(jù)中查找與其相連的線路數(shù)據(jù)，可知節(jié)點(diǎn)3 與節(jié)點(diǎn)2(#2配電柜）相連，節(jié)點(diǎn)2即為當(dāng)前接入位置，計算光伏逆變器與接入位置?:間的線 路數(shù)據(jù)，并依據(jù)所得線路數(shù)據(jù)進(jìn)行電力系統(tǒng)的潮流分析，本實施例中潮流計算方法采用牛 頓拉夫遜算法；
[0044] 5-4、依次將當(dāng)前接入位置修改為?2、？3、？4，并計算光伏逆變器與相應(yīng)接入位置間 的線路數(shù)據(jù)，依據(jù)所得線路數(shù)據(jù)進(jìn)行電力系統(tǒng)的潮流分析；
[0045] 5-5、輸出不同可接入位置對應(yīng)分析結(jié)果，本實施例中選擇線路損耗及電壓作為衡 量最優(yōu)接入位置的參考依據(jù)，各接入位置對應(yīng)的分析結(jié)果如表1所示。
[0046] 表 1
[0047]
[0048] 通過對比各條結(jié)果，可知光伏逆變器的最優(yōu)接入位置為節(jié)點(diǎn)6即#6配電盤。
【主權(quán)項】
1. 一種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，其特征在于，包括： 步驟1，依據(jù)建筑信息模型，得到各電氣設(shè)備的參數(shù)、以及各電氣設(shè)備之間的線路數(shù)據(jù)； 步驟2,根據(jù)步驟1所得到的信息，計算光伏逆變器的所有可接入位置； 步驟3,在步驟1所得信息中查找逆變器節(jié)點(diǎn)，并查找與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的線路數(shù)據(jù)， 得到與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)； 步驟4,將步驟3所得節(jié)點(diǎn)修改為光伏逆變器的某一可接入位置，計算光伏逆變器與該 可接入位置之間的線路數(shù)據(jù)，根據(jù)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流分析，得到系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)； 遍歷所有可接入位置，并比較各自的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，得到光伏逆變器的最優(yōu)接入位置。2. 如權(quán)利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，其特征在 于，電氣設(shè)備的參數(shù)包括:三維外觀、電氣屬性和電氣位置。3. 如權(quán)利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，其特征在 于，線路數(shù)據(jù)包括:電氣設(shè)備之間的連接關(guān)系、以及連接線路的阻抗和感抗。4. 如權(quán)利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，其特征在 于，電氣屬性包括:電壓、電流、視在功率和功率因數(shù)。5. 如權(quán)利要求1所述的基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，其特征在 于，步驟1所得的信息轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式后，進(jìn)行步驟2~步驟4,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式包括:節(jié)點(diǎn)數(shù) 據(jù)矩陣、線路數(shù)據(jù)矩陣和發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)矩陣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于建筑信息模型的光伏逆變器接入位置優(yōu)化方法，包括：步驟1，依據(jù)建筑信息模型，得到各電氣設(shè)備的參數(shù)、以及各電氣設(shè)備之間的線路數(shù)據(jù)；步驟2，計算光伏逆變器的所有可接入位置；步驟3，查找逆變器節(jié)點(diǎn)，并查找與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的線路數(shù)據(jù)，得到與該逆變器節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)；步驟4，將步驟3所得節(jié)點(diǎn)修改為光伏逆變器的某一可接入位置，計算光伏逆變器與該可接入位置之間的線路數(shù)據(jù)，根據(jù)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流分析，得到系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；遍歷所有可接入位置，并比較各自的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，得到光伏逆變器的最優(yōu)接入位置。本發(fā)明通過模擬不同用電需求和光伏發(fā)電能力下的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，尋找光伏逆變器的最佳接入方案。
【IPC分類】H02J3/38, H02J3/00
【公開號】CN105514981
【申請?zhí)枴緾N201510887506
【發(fā)明人】桂寧, 何侃, 儲學(xué)立
【申請人】嘉興國電通新能源科技有限公司, 浙江理工大學(xué), 儲學(xué)立
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月7日