基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法及系统与流程

1.本技术涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法及系统。


背景技术：

2.目前，为了适应降低碳排放量的需求，构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和的主要方式之一。随着风力发电和光伏发电等新能源技术的持续快速发展，新型电力系统的开发建设质量和消纳利用得到明显提高，因此在能源供给侧，进一步提升风力发电和光伏发电等新能源的占比，是未来的主要趋势。
3.然而，在大型风力或光伏发电基地的建设中，土地资源消耗巨大。比如，除了屋顶资源，新型电力系统的高压输电线路的里程较长，高压输电走廊会占用较大的面积，因此，浪费了较多的土地资源。并且，相关技术中的光伏发电站的布置成本较高，布置过程较为繁琐。


技术实现要素：

4.本技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法。该方法利用输电线路三维设计成果布置光伏电站，将光伏电站布置在合适的输电线路走廊通道区域内，可以充分利用土地资源。并利用输电线路的三维数字化成果，开展光伏电站的布置与设计，提高了光伏电站的设计效率，降低了设计成本。
6.本技术的第二个目的在于提出一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置系统。
7.本技术的第三个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
8.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法，该方法包括：
9.s1:获取预设的输电线路的电网信息模型gim文件中的信息，根据所述信息筛选出布置光伏电站的初始输电线路区段，所述信息包括输电线路走廊的地理信息、地形信息和高程信息，以及所述输电线路的弧垂信息；
10.s2:根据所述地形信息和所述高程信息计算所述初始输电线路区段的坡度和坡向，并根据所述坡度和所述坡向判断所述初始输电线路区段是否符合布置光伏电站的地形条件，若否，则返回执行s1；
11.s3:判断所述初始输电线路区段的光照辐射强度是否符合光资源条件，若否，则返回执行s1；
12.s4:根据所述地理信息和待布置的光伏组件的高度，计算相邻两个所述光伏组件的间距和所述光伏组件的倾角；
13.s5:根据所述输电线路走廊的设置信息和所述间距，在光伏系统设计应用中模拟
布置光伏组件阵列和配电组件；
14.s6:结合所述输电线路走廊的模型对光伏电站模型进行阴影条件下的运行模拟，并根据模拟结果判断所述初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，若否，则返回执行s1；
15.s7:判断所述光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则返回执行s1；
16.s8:判断所述初始输电线路区段的电磁环境是否符合安全感应电压条件，若否，则返回执行s1，若是，则以所述初始输电线路区段为目标区段进行光伏电站的布置。
17.另外，本技术实施例的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法，还具有如下附加的技术特征：
18.可选地，在一些实施例中，根据模拟结果判断所述初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，包括：获取所述光伏电站模型在预设时间段内的不同类型的模拟结果，所述不同类型的模拟结果包括：每日输入能量与输出能量关系、系统效率、系统输出功率分布和有效辐照度与阵列温度对应关系；判断是否存在任一类型的模拟结果不符合对应的运行要求。
19.可选地，在一些实施例中，判断所述光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，包括：获取每个所述光伏组件上方的导线与地面之间的距离；根据导线上的标称电压查询预设的标称电压与建筑物的最小垂直距离的映射关系，获取每个所述光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离；判断任一光伏组件上方的导线的所述与建筑物的最小垂直距离，与所述任一光伏组件的高度和，是否小于所述任一光伏组件上方的导线与地面之间的距离。
20.可选地，在一些实施例中，在判断出所述光伏组件的顶端与导线的垂直距离不符合安全距离条件，且在返回执行s1之前，还包括：调整所述光伏组件的高度；判断调整后的光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则返回执行s1。
21.可选地，在一些实施例中，通过以下公式计算相邻两个所述光伏组件的间距：
[0022][0023]
其中，d是相邻两个所述光伏组件的间距，h是光伏组件的高度，ω是初始输电线路区段的纬度。
[0024]
可选地，在一些实施例中，通过以下公式计算光伏组件的倾角：
[0025][0026]
其中，是光伏组件的倾角。
[0027]
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置系统，包括：
[0028]
筛选模块，用于获取预设的输电线路的电网信息模型gim文件中的信息，根据所述信息筛选出布置光伏电站的初始输电线路区段，所述信息包括输电线路走廊的地理信息、地形信息和高程信息，以及所述输电线路的弧垂信息；
[0029]
第一判断模块，用于根据所述地形信息和所述高程信息计算所述初始输电线路区段的坡度和坡向，并根据所述坡度和所述坡向判断所述初始输电线路区段是否符合布置光
伏电站的地形条件，若否，则通过所述筛选模块重新筛选初始输电线路区段；
[0030]
第二判断模块，用于判断所述初始输电线路区段的光照辐射强度是否符合光资源条件，若否，则通过所述筛选模块重新筛选初始输电线路区段；
[0031]
计算模块，用于根据所述地理信息和待布置的光伏组件的高度，计算相邻两个所述光伏组件的间距和所述光伏组件的倾角；
[0032]
模拟布置模块，用于根据所述输电线路走廊的设置信息和所述间距，在光伏系统设计应用中模拟布置光伏组件阵列和配电组件；
[0033]
第三判断模块，用于结合所述输电线路走廊的模型对光伏电站模型进行阴影条件下的运行模拟，并根据模拟结果判断所述初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，若否，则通过所述筛选模块重新筛选初始输电线路区段；
[0034]
第四判断模块，用于判断所述光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则通过所述筛选模块重新筛选初始输电线路区段；
[0035]
第五判断模块，判断所述初始输电线路区段的电磁环境是否符合安全感应电压条件，若否，则通过所述筛选模块重新筛选初始输电线路区段，若是，则以所述初始输电线路区段为目标区段进行光伏电站的布置。
[0036]
可选地，在一些实施例中，第三判断模块，具体用于：获取所述光伏电站模型在预设时间段内的不同类型的模拟结果，所述不同类型的模拟结果包括：每日输入能量与输出能量关系、系统效率、系统输出功率分布和有效辐照度与阵列温度对应关系；判断是否存在任一类型的模拟结果不符合对应的运行要求。
[0037]
可选地，在一些实施例中，第四判断模块，具体用于：获取每个所述光伏组件上方的导线与地面之间的最短距离；根据导线上的标称电压查询预设的标称电压与建筑物的最小垂直距离的映射关系，获取每个所述光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离；判断任一光伏组件上方的导线的所述与建筑物的最小垂直距离，与所述任一光伏组件的高度和，是否小于所述任一光伏组件上方的导线与地面之间的最短距离。
[0038]
本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术利用输电线路三维设计成果布置光伏电站，将光伏电站布置在合适的输电线路走廊通道区域内，可以充分利用输电线路占用的土地面积，提高了土地资源利用率。并且，利用输电线路的三维数字化成果开展光伏电站的布置与设计，可以直接提取地理信息和输电线路已有的铁塔和导线等数据，降低了勘测成本，提高了获取数据的效率，有利于进行半自动化的光伏电站布置。本技术还根据从输电线路三维数据平台中获取的数据，基于不同的条件多次判断筛选出输电线路区段是否适合布置光伏电站，实现了根据输电廊道位置寻找合适的布置区段，可以准确地实现光伏电站中各个组件的排布。从而提高了光伏电站的设计效率，以及布置电站的适用性和准确性，降低了设计成本。
[0039]
本技术第三方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本技术实施例公开的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法。
[0040]
本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0041]
本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0042]
图1为本技术实施例提出的一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法的流程图；
[0043]
图2为本技术实施例提出的一种光伏组件在空间中的布置方式的示意图；
[0044]
图3为本技术实施例提出的一种光伏电站的二维布置方式的示意图；
[0045]
图4为本技术实施例提出的一种对光伏电站进行阴影模拟的示意图；
[0046]
图5为本技术实施例提出的一种光伏电站模型每日输入能量与输出能量的关系的示意图；
[0047]
图6为本技术实施例提出的一种光伏电站模型的系统效率的示意图；
[0048]
图7为本技术实施例提出的一种光伏电站模型的系统输出功率的分布示意图；
[0049]
图8为本技术实施例提出的一种光伏电站模型的有效辐照度与阵列温度对应关系的示意图；
[0050]
图9为本技术实施例提出的一判断光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否满足安全距离条件的方法的流程图
[0051]
图10为本技术实施例提出的一种具体的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法的流程示意图；
[0052]
图11为本技术实施例提出的一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置系统的结构示意图。
具体实施方式
[0053]
下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0054]
需要说明的是，随着数字化技术的发展，目前在输电线路设计中已经可以进行三维数字化的设计工作。输电线路三维数字化设计是以数字地球为载体，在高分辨率影像数据的基础上通过集成和管理基础地理数据和电网专题数据，融合三维选线、二三维同步排位以及实时校核功能于一体，集成电气、结构等单元设计成果，提供在三维可视化场景中的协同设计，实现输电线路设计的数字化、三维可视化以及设计成品的数字化管理，同时支持与各专业应用软件间的无缝衔接。基于此，本技术可以充分利用输电线路的三维数字化成果，比如，架空输电线路的数字化信息、周围地貌和地理信息等数据，进行光伏电站的布置，从而提高了光伏电站的设计效率，降低了设计成本。
[0055]
下面参考附图描述本技术实施例的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法和系统。
[0056]
图1为本技术实施例提出的一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法的流程示意图，如图1所示，该系统包括以下步骤：
[0057]
s1:获取预设的输电线路的电网信息模型gim文件中的信息，根据该信息筛选出布置光伏电站的初始输电线路区段，该信息包括输电线路走廊的地理信息、地形信息和高程
信息，以及输电线路的弧垂信息。
[0058]
其中，电网信息模型(grid information model，简称gim)是在电力三维设计领域中的一种输变电工程三维设计技术标准，在预先完成输电线路的三维设计工作后，即可生成输电线路三维数字化gim文件。输电线路的gim文件中包括了输电线路的数字化信息、输电线路周围地貌信息、地理信息等各种类型的与输电线路相关数据。本技术可根据需要提取gim文件中的相关信息进行光伏电站的布置，即根据已有的输电线路的三维数字化成果设计光伏电站。
[0059]
可以理解，在实际应用中，连接在两个铁塔之间的导线是具有一定弧度的曲线，输电线路的弧垂是指导线与铁塔的连接点与曲线的拐点之间的距离，本技术实施例中可将导线看作为弧垂线。
[0060]
具体的，先获取已有的输电线路的gim文件中的输电线路走廊的地理信息、地形信息和高程信息，以及输电线路的弧垂信息，其中，输电线路走廊的地理信息可以包括任意一段输电线路所处的具体地理位置，比如，a市的b县，所处位置的经纬度和不同区段所处的地理环境等各种信息，地形信息是指输电线路走廊的周围的地物形状和地貌信息。然后，根据获取的信息在整个输电线路中初步筛选出合适布置光伏电站的输电线路区段，后续经过多种判断确定初始输电线路区段符合布置光伏电站的各种条件后，可将光伏电站布置在该输电线路区段的下方区域。
[0061]
在本技术一个实施例中，可以根据获取的地理信息和地形信息进行筛选，举例而言，可以根据地理信息中的不同区段所处的地理环境中是否存在障碍物，筛除不适合布置光伏电站的区段，比如，排除输电线路下方存在沟渠等建筑物的区段。还可以根据地形信息将位于较为陡峭的山地区域的输电线路区段排除等。根据获取的信息筛选出地理环境、地形等条件适合布置光伏电站的初始输电线路区段，便于后续对该初始输电线路区段进行进一步的判断，具体进行初步筛选的方法此处不做限制。
[0062]
s2:根据地形信息和高程信息计算初始输电线路区段的坡度和坡向，并根据坡度和坡向判断初始输电线路区段是否符合布置光伏电站的地形条件，若否，则返回执行s1。
[0063]
需要说明的是，当初始输电线路区段的坡度过高时，可能导致无法稳固和便捷的布置光伏组件，而初始输电线路区段的坡向与光伏组件的布置方式不匹配时，可能会遮挡光伏组件，导致阴影区域过多影响光伏电站的发电效率。
[0064]
因此，在本技术一个实施例中，可先根据从gim文件中获取的地形信息和高程信息计算初始输电线路区段的坡度和坡向，具体计算时可根据不同位置处的高程差计算坡度，再根据坡体的地形和坡度确定坡体的走向等。然后，判断初始输电线路区段的坡度是否超过预设的坡度阈值，并结合光伏组件的布置方向判断初始输电线路区段的坡向是否适合布置光伏组件。
[0065]
举例而言，预设坡度阈值为1％，若计算出的初始输电线路区段的坡度大于1％，或者，当预计将光伏板均面向正南放置时，若坡向为南高北低，则判断初步筛选出的初始输电线路区段不符合布置光伏电站的地形条件。
[0066]
进一步的，若判断出当前的初始输电线路区段不符合布置光伏电站的地形条件，则排除该区段，并返回上述步骤s1，按照步骤s1所述的方式重新选择布置光伏电站的初始输电线路区段。
[0067]
可以理解的是，由于输电线路的长度较长，可达数百万公里，高压输电走廊面积也较为庞大，可利用的土地资源充足，因此，在本技术实施例中，在以不同的条件判断出初步筛选出的输电线路区段不适合布置光伏电站时，可重新筛选出的其他输电线路区段进行判断。
[0068]
s3:判断初始输电线路区段的光照辐射强度是否符合光资源条件，若否，则返回执行s1。
[0069]
具体的，由于光伏电站的发电量与所处区域的光资源是否充足直接相关，为满足光伏电站的发电量等建设要求，可通过不同的方式获取初始输电线路区段的光照辐射强度，再判断该区段的光照辐射强度是否符合光资源条件中规定的辐射强度要求。
[0070]
作为一种示例，可以根据初始输电线路区段的地理位置，在气象数据库应用中，比如，在meteonorm中，获取初始输电线路区段所处地理位置的光照辐射强度，再比较初始输电线路区段的光照辐射强度是否大于预设的辐射强度阈值，若大于则判定否符合光伏电站选址的光资源条件，若小于辐射强度阈值，则排除该区段，并返回上述步骤s1，按照步骤s1所述的方式重新选择布置光伏电站的初始输电线路区段。
[0071]
s4:根据地理信息和待布置的光伏组件的高度，计算相邻两个光伏组件的间距和光伏组件的倾角。
[0072]
其中，地理信息可以是初始输电线路区段的经纬度，待布置的光伏组件的高度是光伏组件的顶端与地面之间的垂直距离，即如图2中所示的h。相邻两个光伏组件的间距是相邻两个光伏组件中同一位置处的两点之间的水平距离，即如图2中所示的d。光伏组件的倾角是光伏组件与水平面的夹角，即如图2中所示的
[0073]
在本技术一个实施例中，可先根据实际现场中光伏组件的布置要求确定光伏组件的高度h，从gim文件中获取当前的初始输电线路区段的经纬度信息。然后通过以下公式计算相邻两个光伏组件的间距：
[0074][0075]
其中，d是相邻两个光伏组件的间距，h是光伏组件的高度，ω是初始输电线路区段的纬度。并且，通过以下公式计算光伏组件的倾角：
[0076][0077]
其中，是光伏组件的倾角，ω的含义与上述公式中的相同。
[0078]
s5:根据输电线路走廊的设置信息和光伏组件的间距，在光伏系统设计应用中模拟布置光伏组件阵列和配电组件。
[0079]
其中，输电线路走廊的设置信息包括输电线路走廊的形状、走向、相邻两个铁塔之间的距离和走廊的宽度等输电线路走廊在实际工作现场的布置信息，由于输电线路已预先布置完成，可以直接从输电线路的gim文件中获取初始输电线路区段内输电走廊的上述设置信息。光伏组件的间距可根据光伏组件的布置要求确定。
[0080]
在本技术一个实施例中，可以在光伏系统设计应用中，比如，在pvsyst中，根据输电线路走廊的设置信息和光伏组件的间距确定光伏组件的布置方式，并在应用的平面图中模拟布置光伏组件阵列和光伏阵列的配电组件。
[0081]
举例而言，如图3所示，根据输电线路走廊的宽度和待布置的光伏组件10的尺寸确定在走廊中布置的光伏组件的列数为2列，根据铁塔1和铁塔2之间的距离和光伏组件10的尺寸确定相邻两个铁塔之间每列中的光伏组件10的个数，还可以根据输电线路走廊的形状和走向，比如，图3中的由西南至东北，确定光伏组件10在平面中的布置方向等。在布置完光伏组件阵列后，再为每个光伏组件10布置对应的配电组件。
[0082]
由此，模拟实际布置场景，在光伏系统设计应用的二维平面图中模拟布置了光伏电站。
[0083]
s6:结合输电线路走廊的模型对光伏电站模型进行阴影条件下的运行模拟，并根据模拟结果判断初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，若否，则返回执行s1。
[0084]
其中，输电线路走廊的模型包括铁塔的三维模型和导线的三维模型，光伏电站模型包括步骤s5中布置的光伏阵列模型和配电组件模型。
[0085]
在本技术实施例中，将初始输电线路区段内输电线路走廊的三维模型导入光伏系统设计应用，如图4所示，将光伏电站模型按照步骤s5的方式布置在输电线路走廊的模型的下方，并模拟实际的光伏电站工作场景，即模拟光伏电站在三维输电线路走廊模型遮挡产生的阴影下的运行过程，再根据模拟运行结果判断若将光伏电站布置在该初始输电线路区段，该区域的阴影遮挡率是否过高。
[0086]
可以理解的是，当阴影遮挡率过高时，光伏电站的输出的电量等参数较低，无法满足建设光伏电站预计的输出要求，在本技术中可根据光伏电站系统在阴影下运行整体输出的仿真结果，判断该初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合光伏电站建设要求。
[0087]
在本技术一个实施例中，根据模拟结果判断初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，包括以下步骤，先获取光伏电站模型在预设时间段内的不同类型的模拟结果，模拟结果可以包括：每日输入能量与输出能量的关系、系统效率、系统输出功率分布和有效辐照度与阵列温度的对应关系等；然后判断是否存在任一类型的模拟结果不符合对应的运行要求，若任一模拟结果不满足对应的要求，则确定该初始输电线路区段的阴影遮挡率不符合光伏电站建设要求。
[0088]
具体而言，预设时间段可以是一年，以便充分反映光伏电站输出的仿真结果的变化情况。如图5所示，每日输入能量是指光伏电站的采光面总辐射量，单位为kwh/m2，输出能量为光伏电站的并网电量，单位为kwh，统计每日光伏电站在相应的采光面总辐射量下输出的并网电量，汇总得到一年内光伏电站每日输入能量与输出能量的关系。如图6所示，统计光伏电站每个月的系统效率(pr)，汇总得到一年内光伏电站每月的系统效率。如图7所示，统计光伏电站每日输出的并网电量，通过曲线拟合汇总得到一年内光伏电站的系统输出功率的分区曲线。如图8所示，图中有效辐照度可以是经过修正遮和iam(incidenceangle modifier)损失后的有效总辐射量，阵列温度可以是光伏组件阵列运行时的平均温度，统计光伏电站每日在有效辐照度下对应的阵列温度，汇总一年内光伏电站每日的有效辐照度与阵列温度的信息。
[0089]
在本技术实施例中，预先设置上述各光伏电站模型运行参数对应的目标范围，若仿真出的结果不在对应的目标范围内，则确定该模拟结果不满足对应的要求，则该初始输电线路区段的阴影遮挡率不符合光伏电站建设要求。比如，预设光伏电站系统效率的最低阈值，若存在任意一个月的系统效率低于该最低阈值，则确定由于阴影遮挡光伏电站模型
的系统效率不符合运行要求，因此，该初始输电线路区段的阴影遮挡率不符合建设光伏电站的要求。
[0090]
进一步的，若判断出当前的初始输电线路区段的阴影遮挡率不符合建设要求，则排除该区段，并返回上述步骤s1，按照步骤s1所述的方式重新选择布置光伏电站的初始输电线路区段。
[0091]
s7:判断光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则返回执行s1。
[0092]
需要说明的是，由于输电线路中导线上的电压较高，需要确保导线与光伏组件间的距离大于预定的安全距离，该安全距离可以是相关技术中制定的导线与建筑物的最小垂直距离。
[0093]
为了更加清楚的说明判断光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件的具体实现过程，下面以本技术提出的一种判断光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否满足安全距离条件的方法进行说明，参照图9所示，该方法包括：
[0094]
s901，获取每个光伏组件上方的导线与地面之间的距离。
[0095]
具体的，导线与地面之间的距离即光伏组件上方的弧垂线对地距离h0，本技术实施例中，可根据步骤s1中获取的输电线路的弧垂信息，分别计算出每个光伏组件上方的弧垂线对地距离。
[0096]
s902，根据导线上的标称电压查询预设的标称电压与建筑物的最小垂直距离的映射关系，获取每个光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离。
[0097]
其中，标称电压与建筑物的最小垂直距离的映射关系如以下表1所示，可预先根据相关安全规范确定在导线上加载不同电压时对应的与建筑物的最小垂直距离。
[0098][0099]
表1
[0100]
具体的，从输电线路的gim文件中获取始输电线路区段中导线的标称电压，然后查询上述表1确定该区段要求的导线与建筑物的最小垂直距离h。
[0101]
s903，判断任一光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离，与任一光伏组件的高度和，是否小于任一光伏组件上方的导线与地面之间的最短距离。
[0102]
具体的，将任一光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离h，与步骤s4中确定的该光伏组件的高度h相加，并与该光伏组件上方的导线与地面之间的最短距离h0相比较，判断是否满足h h≤h0。若不满足，则判断出该光伏组件的顶端与导线的垂直距离不符合安全距离条件。通过上述方式依次对每个光伏组件进行判断，校验每个光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否均符合安全距离条件。
[0103]
作为一种示例，如以下表2所示，对两个铁塔之间的每个光伏组件校验直距离是否均符合安全距离条件。
[0104]
弧垂线对地距离h0光伏组件高度h最小垂直距离校验结果19.773.3610.4717.923.368.6215.183.365.8813.013.363.7111.943.362.649.923.360.6211.923.362.6213.973.364.6715.563.366.2617.743.368.4419.633.3610.33
[0105]
表2
[0106]
由表2可知，在本示例中，由于每个校验结果结果均大于零，则可以判定若在当前初始输电线路区段设置光伏电站，各光伏组件的顶端与导线的垂直距离符合安全距离条件。
[0107]
在本技术一个实施例中，判断出光伏组件的顶端与导线的垂直距离不符合安全距离条件后，还可以对不符合安全距离条件的光伏组件进行调整。具体的，调整不符合安全距离条件的光伏组件的高度h，调整的光伏组件可以是一个，也可以存在多个时依次对每个组件进行调整，通过减小h满足h h≤h0[0108]
需要说明的是，由于在实际应用中，光伏组件的高度h存在最小值的限制，在允许的调整范围内对光伏组件的高度进行调整后，再次判断调整后的光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若调整后的光伏组件的顶端与导线的垂直距离仍不符合安全距离条件，则返回上述步骤s1，按照步骤s1所述的方式重新选择布置光伏电站的初始输电线路区段。
[0109]
s8:判断初始输电线路区段的电磁环境是否符合安全感应电压条件，若否，则返回执行s1，若是，则以初始输电线路区段为目标区段进行光伏电站的布置。
[0110]
具体的，在输电线路实际输电过程中，导线会产生感应电压，当感应电压过大时，会对周围的工作人员造成伤害。在本技术实施例中，可以以人体的安全感应过电压为安全感应电压，判断初始输电线路区段的电磁环境中的感应电压是否大于安全感应电压
[0111]
作为一种可能的实现方式，可以通过输电线路三维设计软件的电磁计算功能，计算初始输电线路区段的电磁环境中的感应电压，并将计算出的感应电压与人体安全感应过电压24v进行比较，若大于24v，则判定当前的电磁环境不符合安全感应电压条件。其中，输电线路三维设计软件可以计算出导线表面最大电场强度、地线表面最大电场强度、导线起晕场强和地面最大电场强度等各种电磁环境中的参数，由于本技术为了避免对地面工作的人员造成危险，在本示例中根据地面最大电场强度等地面上的参数信息计算地面处的感应电压，再与人体安全感应过电压进行比较。
[0112]
进一步的，若判断出当前的初始输电线路区的电磁环境不符合安全感应电压条件，则排除该区段，并返回上述步骤s1，按照步骤s1所述的方式重新选择布置光伏电站的初
始输电线路区段。若符合，则以初始输电线路区段为最终确定的目标区段进行光伏电站的布置，具体实施时，可以按照上述实施例中确定的光伏组件在空间中的设置参数和光伏电站的二维布置方式，在目标区段中进行布置。
[0113]
由此，本技术通过自动读取输电线路的信息，并进行多轮的条件校验确定了适合布置光伏电站的区段，以及光伏电站的布置方式，实现了光伏电站的半自动化布置，提高了光伏电站布置的效率，保证了布置后的光伏电站的经济效益。
[0114]
综上所述，本技术实施例的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法，根据输电线路三维设计成果布置光伏电站，将光伏电站布置在合适的输电线路走廊通道区域内，可以充分利用输电线路占用的土地面积，提高了土地资源利用率。并且，利用输电线路的三维数字化成果开展光伏电站的布置与设计，可以直接提取地理信息和输电线路已有的铁塔和导线等数据，降低了勘测成本，提高了获取数据的效率，有利于进行半自动化的光伏电站布置。该方法还根据从输电线路三维数据平台中获取的数据，基于不同的条件多次判断筛选出输电线路区段是否适合布置光伏电站，实现了根据输电廊道位置寻找合适的布置区段，可以准确地布置光伏电站中各个组件的排布。从而提高了光伏电站的设计效率，以及布置电站的适用性和准确性，降低了设计成本。
[0115]
为了更加清楚的描述本技术的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法的具体实现过程，下面以一个具体的实施例进行详细描述。图10为本技术实施例提出的一种具体的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法的流程示意图，如图10所示，该方法包括以下步骤：
[0116]
步骤s10，获取输电线路gim文件中输电线路走廊的地理信息、地形与高程信息，读取输电线路的弧垂线数据，初步筛选合适光伏布置的输电线路区段。
[0117]
步骤s20，计算筛选区域的坡度和坡向，判断所选区域地形是否适合布置光伏电站，若是，则执行步骤s30，若否，则执行步骤s10。
[0118]
在本步骤中，根据地形和高程数据，计算该区域的坡度、坡向，判断所选区域地形是否适合布置光伏电站，若坡度大于1％，或坡向为南高北低，则认为该区域不适合布置电站，返回s10重新筛选布置区域。
[0119]
步骤s30，在meteonorm中初步判断所选地区的光资源条件是否满足光伏电站选址要求，若是，则执行步骤s40，若否，则执行步骤s10。
[0120]
在本步骤中，根据读取到的地理位置，在meteonorm中初步判断该地区的光资源条件是否满足光伏电站选址要求，若该地区辐射强度不满足要求，则返回s10重新筛选光伏布置区域。
[0121]
步骤s40，根据所选区域所处地理位置，计算光伏板间距和光伏板倾角。
[0122]
在本步骤中，根据所处地理位置，按照下述公式(1)计算光伏板间距和倾角，按照下述公式(2)计算光伏板与水平面的夹角。
[0123][0124][0125]
步骤s50，根据输电廊道形状和光伏组件间距确定布置方案。
[0126]
在本步骤中，根据输电廊道形状和光伏组件间距，在pvsyst的平面图中布置光伏
阵列及配电组件。
[0127]
步骤s60，读取铁塔与导线的三维模型，并导入pvsyst中计算阴影，判断阴影遮挡率是否满足项目建设要求，若是，则执行步骤s70，若否，则执行步骤s10。
[0128]
在本步骤中，读取gim文件中的铁塔与导线的三维模型，并导入pvsyst中进行阴影的模拟与计算，若阴影遮挡率过高，不满足项目建设要求，则返回s10进行调整，重新筛选光伏布置区域。
[0129]
在本技术一个实施例中，根据太阳照射方向，南北向的输电廊道的阴影的影响远大于东西走向的廊道的影响，因此在本实施例中可优先选寻找东西走向的廊道以令阴影的影响更小，提高筛选出符合要求的区段的成功率。
[0130]
步骤s70，判断光伏组件与导线的距离是否符合要求。
[0131]
在本步骤中，校验每个光伏板的顶端距离与导线垂直距离是否满足要求。每个光伏板上部弧垂线对地距离为h0，获取预设规范所要求的与建筑物的最小垂直距离为h，判断是否满足h h≤h0。若垂直距离不满足要求，则返回s10进行调整。
[0132]
步骤s80，判断光伏电站的电磁环境是否满足要求。
[0133]
在本步骤中，基于输电线路三维设计软件的电磁计算功能，校验电磁环境是否满足要求，若该区段中导出产生的感应电压过大，大于人身安全感应过电压24v，不满足项目要求，则返回s10进行重新筛选。
[0134]
步骤s90，确定最终布置方案。在本步骤中，确定该光伏电站的布置区域和布置方式，并进进行光伏电站的建设。
[0135]
为了实现上述实施例，本技术还提出了一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法。图11为本技术实施例提出的一种基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置系统的结构示意图。如图11所示，该系统包括：筛选模块100、第一判断模块200、第二判断模块300、计算模块400、模拟布置模块500、第三判断模块600、第四判断模块700和第五判断模块800。
[0136]
其中，筛选模块100，用于获取预设的输电线路的电网信息模型gim文件中的信息，根据信息筛选出布置光伏电站的初始输电线路区段，该信息包括输电线路走廊的地理信息、地形信息和高程信息，以及输电线路的弧垂信息。
[0137]
第一判断模块200，用于根据地形信息和高程信息计算初始输电线路区段的坡度和坡向，并根据坡度和坡向判断初始输电线路区段是否符合布置光伏电站的地形条件，若否，则通过筛选模块100重新筛选初始输电线路区段。
[0138]
第二判断模块300，用于判断初始输电线路区段的光照辐射强度是否符合光资源条件，若否，则通过筛选模块100重新筛选初始输电线路区段。
[0139]
计算模块400，用于根据地理信息和待布置的光伏组件的高度，计算相邻两个光伏组件的间距和光伏组件的倾角。
[0140]
模拟布置模块500，用于根据输电线路走廊的设置信息和间距，在光伏系统设计应用中模拟布置光伏组件阵列和配电组件。
[0141]
第三判断模块600，用于结合输电线路走廊的模型对光伏电站模型进行阴影条件下的运行模拟，并根据模拟结果判断初始输电线路区段的阴影遮挡率是否符合建设要求，若否，则通过筛选模块100重新筛选初始输电线路区段；
[0142]
第四判断模块700，用于判断光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则通过筛选模块100重新筛选初始输电线路区段。
[0143]
第五判断模块800，用于判断初始输电线路区段的电磁环境是否符合安全感应电压条件，若否，则通过筛选模块重新筛选初始输电线路区段，若是，则以初始输电线路区段为目标区段进行光伏电站的布置。
[0144]
可选地，一些实施例中，第三判断模块600，具体用于获取光伏电站模型在预设时间段内的不同类型的模拟结果，不同类型的模拟结果包括：每日输入能量与输出能量关系、系统效率、系统输出功率分布和有效辐照度与阵列温度对应关系；判断是否存在任一类型的模拟结果不符合对应的运行要求。
[0145]
可选地，一些实施例中，第四判断模块700，具体用于：获取每个光伏组件上方的导线与地面之间的距离；根据导线上的标称电压查询预设的标称电压与建筑物的最小垂直距离的映射关系，获取每个光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离；判断任一光伏组件上方的导线的与建筑物的最小垂直距离，与任一光伏组件的高度和，是否小于任一光伏组件上方的导线与地面之间的距离。
[0146]
可选地，一些实施例中，第四判断模块700，还用于：调整光伏组件的高度；再次判断调整后的光伏组件的顶端与导线的垂直距离是否符合安全距离条件，若否，则通过筛选模块100重新筛选初始输电线路区段。
[0147]
可选地，一些实施例中，计算模块400具体用于通过以下公式计算相邻两个光伏组件的间距：
[0148][0149]
其中，d是相邻两个光伏组件的间距，h是光伏组件的高度，ω是初始输电线路区段的纬度。
[0150]
可选地，一些实施例中，计算模块400还用于通过以下公式计算光伏组件的倾角：
[0151][0152]
其中，光伏组件的倾角。
[0153]
综上所述，本技术实施例的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置系统，根据输电线路三维设计成果布置光伏电站，将光伏电站布置在合适的输电线路走廊通道区域内，可以充分利用输电线路占用的土地面积，提高了土地资源利用率。并且，利用输电线路的三维数字化成果开展光伏电站的布置与设计，可以直接提取地理信息和输电线路已有的铁塔和导线等数据，降低了勘测成本，提高了获取数据的效率，有利于进行半自动化的光伏电站布置。
[0154]
为了实现上述实施例，本技术还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例中任一项所述的基于输电线路三维设计成果的光伏电站布置方法。
[0155]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0156]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0157]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0158]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0159]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0160]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0161]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0162]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描
述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。