基于BIM的建筑光伏系統(tǒng)鋪設(shè)與連線優(yōu)化研究.pdf

1、能源特別是電力的需求量隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展年增長幅度明顯。先前的電力資源多數(shù)通過化石燃料燃燒的形式來獲取，然則這種模式不僅會耗費(fèi)大量的自然資源之外，燃燒產(chǎn)生的廢棄物也會對周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響（如產(chǎn)生溫室效應(yīng)和熱污染等）。探索和發(fā)展光伏發(fā)電便是一種新型的能源利用方式，除了能夠降低對化石燃料的過度依賴之外，利用太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電又會產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。屋頂式光伏系統(tǒng)是一種重要的分布式光伏系統(tǒng)。和其它分布式光伏系統(tǒng)一樣，由于周圍環(huán)境中遮擋因

2、素（如樹木、建筑物和電線桿）的存在，屋頂式光伏系統(tǒng)會受到局部陰影的約束，引發(fā)光伏系統(tǒng)的輸出功率減低，影響了光伏系統(tǒng)的發(fā)電收益。
　　針對局部陰影引發(fā)的光伏系統(tǒng)的遮擋問題，傳統(tǒng)的做法有如下兩類處理形式:一種方式是通過設(shè)計(jì)最大功率點(diǎn)跟蹤算法來減少局部陰影引發(fā)的功率損耗，但是由于受限于局部最大功率點(diǎn)，影響了光伏陣列的性能發(fā)揮;另一種方式是對光伏系統(tǒng)的布線方式（或稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）進(jìn)行研究和改進(jìn)，但是僅限于實(shí)驗(yàn)部分探討，不能與軟件結(jié)合并在軟件中

3、展示實(shí)現(xiàn)效果。為了能夠最大限度的減少局部陰影對光伏系統(tǒng)輸出功率的影響，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最優(yōu)化鋪設(shè)與連線，本文構(gòu)建了一種基于建筑信息模型的光伏鋪設(shè)、連線一體化解決方案。
　　首先，光伏發(fā)電系統(tǒng)的陰影遮擋問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)具體的模型問題。針對局部陰影下的光伏優(yōu)化問題，文中通過在BIM設(shè)計(jì)軟件Revit中構(gòu)建模型仿真的形式，將問題轉(zhuǎn)化為安裝區(qū)域的鋪設(shè)和連線的優(yōu)化問題，文中的光伏電池板則以Revit族文件替代。
　　其次，優(yōu)化鋪設(shè)方案的設(shè)

4、計(jì)實(shí)現(xiàn)。通過建立太陽模型對待鋪設(shè)區(qū)域一年內(nèi)的太陽輻照情況進(jìn)行分析和評估，初步設(shè)計(jì)鋪設(shè)算法實(shí)現(xiàn)光伏陣列的優(yōu)化鋪設(shè)。而為了獲得最優(yōu)化鋪設(shè)方案，避免陷入局部最優(yōu)狀態(tài)，通過對經(jīng)典的算法進(jìn)行改進(jìn)來輔助優(yōu)化鋪設(shè)方案的獲取?？紤]到鋪設(shè)方案的時(shí)間和效率問題，文中的設(shè)計(jì)采用了并行化思想。
　　最后，在固定的鋪設(shè)方案上實(shí)現(xiàn)連線方案的優(yōu)化。通過查閱相關(guān)的硬件知識，參照光伏電池的基本結(jié)構(gòu)，在MATLAB上搭建了光伏仿真模型并完成仿真腳本的設(shè)計(jì)。通過改變光