用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法与流程

本发明属于交能融合建设规划领域，尤其涉及一种用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法。

背景技术：

1、交通是影响我国乃至全球可持续发展的重要领域。推动交通与能源的融合已成为国家层面的重大发展战略。高速公路能源消耗需求与现有能源供给能力间存在较大冲突，而高速公路建设过程中形成了较多边坡、较大面积空地处于荒废状态。在不影响交通安全的情况下，如何利用高速公路边坡、互通枢纽中间空地等位置布设光伏发电单元弥补能源消耗缺口，逐步完成高速公路领域的能源消耗转型，对于交能融合的发展具有重要意义。

2、目前，交能融合领域针对高速公路可用地块光伏发电单元建设相关技术研究较少。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种规范、高效的用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法，按以下流程进行：收集与分析开展交能融合建设的高速公路资料；将高速公路划分为多个标段，剔除南北走向标段，根据各标段特征框选可布置光伏的区域；开展实地踏勘与初步地质调查，剔除可能存在不良地质作用的区域；将多个相邻可利用区域划分为单个地块，进行分析与优选，确认用于建设光伏的高速公路地块选址；测量各地块的地形地貌，根据各地块实际地形情况与气象日照条件开展光伏支架与光伏组件选型设计；核对需避让的建/构筑物，根据相关规范确认避让距离并绘制避让区域；确认各地块光伏组串布置方位与布置间距，完成光伏组串的布置。

4、上述方法包括以下步骤：

5、s01.收集获取拟建设光伏项目所依托的高速公路信息；

6、s02.以较长里程的隧道或桥梁为分界线将高速公路划分为多个标段；为方便后续工作，记录各标段的高速公路运营桩号范围，剔除以南北走向为主要走向的高速公路标段；

7、s03.获得可利用的高速公路标段后，利用相关地理信息处理软件(如arcgis 10.8版)进行分析，根据各高速公路标段的特征，框选出可布设光伏的高速公路标段的边坡区域；

8、s04.分析可利用高速公路标段的剩余区域，框选条件适合的高速公路中央分隔带区域、高速公路互通枢纽中央未利用空地区域；

9、s05.为保证高速公路的交通安全，对各可用区域进行实地踏勘与初步地质调查，剔除存在不良地质作用的区域；

10、s06.以步骤s03至步骤s05获得的各可利用区域为基础，将多个可利用的相邻区域合并划分为单个可用地块，并进行整理；

11、s07.对上述可用地块进行优选，确定最终用于建设光伏的高速公路地块选址；

12、s08.对最终确定的地块开展测量工作，获得各地块的1:500精度地形图，针对不同的地块实际地形条件选择光伏支架形式；根据当地气象与日照环境选择光伏组件型号与组串连接方式；

13、s09.利用地形图整理出可用地块中需要避让的局部区域，依据相关规范确认避让距离并绘制避让区域；

14、s10.对于高速公路地块边坡区域，光伏组串采用顺坡向角度布置法，即光伏组串的布置方位角与高速公路边坡方位角保持一致；对于高速公路地块中央分隔带区域、互通枢纽中央未利用空地区域，光伏组串以正南向布置；

15、s11.为满足阴影遮挡串要求与组件检修需求，光伏组串需按照合理的南北向间距布置；按照光伏组串阵列南北向间距公式计算得到的间距理论数值，对比前后光伏组串净距为1m的间距数值，取两者中的较大值作为光伏组串布置间距；

16、s12.以步骤s08～步骤11获取的数据为基础，在步骤07中获得的可利用地块中布置光伏组串。

17、步骤s01中高速公路信息至少包括高速公路的地理位置、走向、可用建设红线、沿线气象资料等；步骤s09中需要避让的局部区域包括地下电缆沟/井、高压线路、广告牌、坟地、边坡踏步阶梯等。

18、步骤s03具体按以下进行操作：

19、s031.将各标段的高速公路数字正射影像图或卫星影像图导入相关地理信息处理软件中，确定各高速公路的边坡位置，统计和分析各高速公路边坡的坡度和坡向；

20、s032.通常的，方位角以0°或360°为正北向，以90°为正东向，以180°为正南向，以270°为正西向；

21、s033.筛选并标记坡向方位角在130°～230°、坡度小于33°以及边坡水平正视投影宽度不小于7m的高速公路边坡；

22、s034.为减少对高速公路车辆通行的影响，对于海拔高度高于高速公路路面的边坡区域，还需剔除单级边坡区域，并剔除剩余多级边坡区域中的一级边坡部分。

23、步骤s06具体按以下进行操作：

24、s061.核对步骤s03、步骤s04中获得的各可利用区域的投影坐标，按照对应坐标导入设计软件之中，勾勒出各可利用区域的平面空间投影外轮廓，将距离相近的多个可利用区域划分为一个单独地块；

25、s062.值得注意的是，由于高速公路在二维平面空间上投影的长边远大于短边，各地块的投影也呈现出细长条状，使得逆变器至箱变的连接电缆走向多数为单个方向且长度较长，为节省电缆，要求箱变距最远逆变器的长度不超过500m；同时，方便后续工作中的箱变布置，划分地块时，地块场边的长度也不应超过500m；

26、s063.为方便后续工作，对各地块进行整理，按照各地块的空间顺序进行编号。

27、步骤s07中优选具体按以下进行操作：

28、s071.若单个地块中的可用区域面积较小且分布较为分散，应剔除该地块；此处以可用区域空间分散度sp衡量单个地块中的可用区域分布特征；定义spi为单个地块对应的高速公路里程di与单个地块中可用区域面积sj的比值，如式(1)所示；

29、

30、式中，spi为单个地块的可用空间分散度(无量纲)；i为单个地块的编号；n为单个地块中可用区域的个数；sj为可用区域的面积；spi的值越大，表示单个地块中的可用区域面积较小或较为分散；当单个地块的spi>0.2时，可认为该地块的可用区域分散或面积较小，收益率不高，需剔除该地块；

31、s072.若单个地块中各可用区域周边存在较多房屋、无法清理的树木等阴影遮挡物，或存在大量需要避让的高压线路，应剔除该地块；定义shi为冬至日上午9点或下午3点遮挡物对地块产生的阴影面积以及大量高压线避让面积之和与单个地块面积之比，如式(2)所示；

32、

33、式中，shi为避让区域占用率；i为单个地块的编号；mk为单个需避让区域面积；li为单个地块的面积；shi的值越大，表示单个地块的需避让区域越多，同时值得注意的是，shi会影响单个地块的可用空间分散度spi；shi增大的同时，spi也会小幅度增大；因此当单个地块的shi>0.35时，需剔除该地块；

34、s073.若某地块的电力接入条件或送出条件较差，连接电网系统方案较为不经济，需剔除该地块；

35、s074.对剩余地块重新进行编号，即可作为用于建设光伏高速公路地块的选址。

36、步骤s011中光伏组串阵列的南北向间距计算公式为：

37、

38、式中，δy为光伏组串阵列的南北向间距；w为单个光伏组串阵列的南北向宽度；a为当地太阳方位角；μ为可用区域地形方位角与正南向之间的夹角；θ为光伏组串阵列的倾角；i为可用区域地形坡度；δ为可用区域地形方位角与太阳方位角的夹角；h为太阳高度角。

39、针对性地将高速公路未利用区域作为光伏发电单元的建设用地面临的高速公路里程较长可用于建设光伏的区域和地块较多且分散的问题，发明人建立了一种用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法，按以下流程进行：收集与分析开展交能融合建设的高速公路资料；将高速公路划分为多个标段，剔除南北走向标段，根据各标段特征框选可布置光伏的区域；开展实地踏勘与初步地质调查，剔除可能存在不良地质作用的区域；将多个相邻可利用区域划分为单个地块，进行分析与优选，确认用于建设光伏的高速公路地块选址；测量各地块的地形地貌，根据各地块实际地形情况与气象日照条件开展光伏支架与光伏组件选型设计；核对需避让的建/构筑物，根据相关规范确认避让距离并绘制避让区域；确认各地块光伏组串布置方位与布置间距，完成光伏组串的布置。应用本发明，通过前期精细化分析，有效地降低了地块选址成本，提高了选址效率；通过分析高速公路复杂地块的特点，可针对性的提出布置方案，高效地解决了光伏组串布置繁琐地难题，大量节省了施工材料与备料时间，提高了项目整体收益率。总之，本发明能够充分利用高速公路未利用地、边坡资源，精细化地布置光伏发电单元，提高装机容量与发电量，增大收益率，完成节能减排任务，助力交能融合发展。

技术特征：

1.一种用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法，其特征在于按以下流程进行：收集与分析开展交能融合建设的高速公路资料；将高速公路划分为多个标段，剔除南北走向标段，根据各标段特征框选可布置光伏的区域；开展实地踏勘与初步地质调查，剔除可能存在不良地质作用的区域；将多个相邻可利用区域划分为单个地块，进行分析与优选，确认用于建设光伏的高速公路地块选址；测量各地块的地形地貌，根据各地块实际地形情况与气象日照条件开展光伏支架与光伏组件选型设计；核对需避让的建/构筑物，根据相关规范确认避让距离并绘制避让区域；确认各地块光伏组串布置方位与布置间距，完成光伏组串的布置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤s01中所述高速公路信息包括高速公路的地理位置、走向、可用建设红线、沿线气象资料；步骤s09中所述需要避让的局部区域包括地下电缆沟/井、高压线路、广告牌、坟地、边坡踏步阶梯。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤s03具体按以下进行操作：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤s06具体按以下进行操作：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤s07中优选具体按以下进行操作：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤s011中光伏组串阵列的南北向间距计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种用于交能融合项目高速公路适用地块选址及光伏组串布置方法，按以下流程进行：收集与分析开展交能融合建设的高速公路资料；将高速公路划分为多个标段，框选可布置光伏的区域；剔除可能存在不良地质作用的区域；将多个相邻可利用区域划分为单个地块，进行分析与优选；根据各地块实际地形情况与气象日照条件开展光伏支架与光伏组件选型设计；核对需避让的建/构筑物，确认避让距离并绘制避让区域；确认各地块光伏组串布置方位与布置间距，完成光伏组串的布置。总之，本发明能够充分利用高速公路未利用地、边坡资源，精细化地布置光伏发电单元，提高装机容量与发电量，增大收益率，完成节能减排任务，助力交能融合发展。

技术研发人员：龙逸航,庞朝霞,谢铭钊,李杰生,张水源,韦轩
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23