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光伏系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)在合理控制成本的情況下，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，但往往有一些細(xì)節(jié)部分是不被重視的，比如匯流箱的布置，它屬于設(shè)施的選址優(yōu)化范疇，在屋頂分布式或地面光伏電站的設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)容易被人們所忽視。本文在基于曼哈頓距離算法的匯流箱最佳經(jīng)濟(jì)點(diǎn)選址模型和相關(guān)理論公式的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際屋頂光伏項(xiàng)目，針對(duì)簡(jiǎn)單的和復(fù)雜的方陣，對(duì)匯流箱的選址問(wèn)題從經(jīng)濟(jì)合理性角度作進(jìn)一步的分析和探討。

1、匯流箱選址曼哈頓距離算法

假設(shè)光伏發(fā)電單元由若干光伏方陣組成，其中有n個(gè)組串匯入某一匯流箱，在方陣所在平面建立直角坐標(biāo)系，并使得各組串正負(fù)輸出端點(diǎn)的位置在第一象限，坐標(biāo)系原點(diǎn)是某一參考點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況選擇，那么各組串正負(fù)輸出端到匯流箱的直角距離之和可用理論公式表示：


2、匯流箱的初步選址

通過(guò)上述算法，可初步確定匯流箱的位置，如某混凝土屋頂發(fā)電單元方陣布置如圖3所示，其中一個(gè)匯流箱共匯入10串電池組件，方陣的布置是非常規(guī)則有序的，每個(gè)組串的正負(fù)輸出端子可看成一個(gè)坐標(biāo)，將橫縱坐標(biāo)值分別從小到大順序排列，根據(jù)上述結(jié)論，匯流箱初選最佳位置是在方陣中間，也就是說(shuō)這個(gè)位置的橫坐標(biāo)處于[X10，X11]閉區(qū)間，縱坐標(biāo)處于[Y10，Y11]閉區(qū)間，它屬于一個(gè)面域的集合。一般對(duì)于簡(jiǎn)單的方陣，判斷時(shí)無(wú)需CAD測(cè)量各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，對(duì)組串輸出端點(diǎn)的X和Y值分別從大到小排序就可以快速確定，若在維修通道上不適合安裝匯流箱，可靠近這個(gè)位置的區(qū)域進(jìn)行選擇。


而實(shí)際項(xiàng)目中也存在兩種特殊情況，一是匯流箱仍選擇在方陣內(nèi)部，但離最優(yōu)點(diǎn)較遠(yuǎn)。第二，在方陣區(qū)域之外，如女兒墻上?；氐綀D3所示方陣布置圖，如果是第一種情況，那么可以過(guò)初選最優(yōu)點(diǎn)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別作Y軸和X軸的垂線，在這兩條垂線上我們可找到若干初選位置，然后比較1*4mm2光伏電纜的使用量。

第二種情況，匯流箱需要安裝在方陣區(qū)域之外，比如說(shuō)固定在女兒墻上，如圖4所示，以女兒墻的西南墻角為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，假設(shè)該方陣內(nèi)匯流箱的最優(yōu)解位置的坐標(biāo)為（Xn，Yn），在X軸上的垂足為A點(diǎn)，其坐標(biāo)為（Xn，0），在Y軸上的垂足為B點(diǎn)，坐標(biāo)為（0，Yn），由于是規(guī)則方陣，另外兩個(gè)點(diǎn)C和D是B和A的對(duì)稱點(diǎn)，如果不對(duì)稱，只需保證點(diǎn)在兩條垂線上即可。這幾個(gè)點(diǎn)是我們需要特別關(guān)注的，因在X和Y軸上，匯流箱若選在A點(diǎn)和B點(diǎn)外的其他任意點(diǎn)，各組串到匯流箱的線纜總距離都要增加。


A點(diǎn)、D點(diǎn)、B點(diǎn)或C點(diǎn)各位置需要進(jìn)行計(jì)算比選，例如A點(diǎn)和B點(diǎn)：

根據(jù)公式（1）我們得到各個(gè)組串輸出端到A點(diǎn)和B點(diǎn)的距離之和LA和LB：

LA（X=Xn，Y=0）=（Xn+1+……+X2n）-（X1+……+Xn）+（Y1+……+Y2n）（2）

LB（X=0，Y=Yn）=（Yn+1+……+Y2n）-（Y1+……+Yn）+（X1+……+X2n）（3）

LA-LB=2（Y1+……+Yn）-2（X1+……+Xn）（4）

從（4）式可知，需要確定各輸出端點(diǎn)的Y坐標(biāo)和與X坐標(biāo)和的大小關(guān)系，對(duì)于該實(shí)例，很明顯，各點(diǎn)X坐標(biāo)之和要大于Y坐標(biāo)之和，因此LA＜LB，也就是說(shuō)匯流箱選擇在A點(diǎn)比B點(diǎn)更省1*4mm2電纜，由于是規(guī)則方陣，和A點(diǎn)對(duì)稱的位置位于D點(diǎn)，只要這個(gè)位置適合安裝也是可行的，如遇不規(guī)則方陣或不確定的情況下，還需量測(cè)各輸出端點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)值，得到和待定匯流箱位置的距離之和再進(jìn)行一一比較。