一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置，特別是一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在分布式光伏電站中，由于沒(méi)有專人負(fù)責(zé)日常管理(比如24小時(shí)巡檢)，導(dǎo)致出現(xiàn)異常情況，如某些組件不正常工作，甚至因溫度過(guò)高或線路異常導(dǎo)致起火，不能及時(shí)察覺(jué)，勢(shì)必會(huì)對(duì)光伏電站正常工作帶來(lái)一定的影響，甚至引起火災(zāi)等事故。除了監(jiān)測(cè)光伏組件的溫度、電流、電壓異常外，隨著用戶對(duì)光伏系統(tǒng)更高性能品質(zhì)需求，及光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，需要得到光伏組件的更多特性數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)的精確控制。隨著監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的增多，其布線變得異常復(fù)雜。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，光伏電站的應(yīng)用地從荒無(wú)人煙的戈壁大漠到陽(yáng)光燦爛的內(nèi)陸、沿海城市，應(yīng)用環(huán)境的不同造成了光伏電站的發(fā)電效率的差異性，光伏組件的pid效應(yīng)作為影響電站發(fā)電量的重要因素之一，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。pid效應(yīng)業(yè)內(nèi)稱之為電位誘導(dǎo)衰減(potentialinduceddegree，pid)，是由于大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面鈍化，使得電池組件的功率急劇衰減，電池組件的開(kāi)路電壓、短路電流減小，減少了光伏電站的收益。

現(xiàn)有抵消pid現(xiàn)象的方法主要是在夜間通過(guò)電網(wǎng)交流電壓經(jīng)整流后給光伏組件提供反向直流電，使組件因白天pid效應(yīng)而損失的電子得到補(bǔ)償。這樣的缺點(diǎn)：需要借助電網(wǎng)，對(duì)于某些特殊地區(qū)實(shí)現(xiàn)較為困難；一般是在各組件母線上施加高直流電壓，集中進(jìn)行失效補(bǔ)償，沒(méi)有針對(duì)性，補(bǔ)償效果不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置，包括：

電壓采樣單元，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電壓信號(hào)；

電流采樣單元，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電流信號(hào)；

溫度傳感器，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的溫度信號(hào)；

濕度傳感器，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的濕度信號(hào)；

控制單元，用于接收所述電壓采樣單元、電流采樣單元、溫度傳感器、濕度傳感器采集的光伏組件信號(hào)數(shù)據(jù)；

無(wú)線通信單元，與所述控制單元連接，用于將所述控制單元數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)的無(wú)線接收裝置。

本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組件的電壓、電流、溫度、濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)無(wú)線通信方式上傳遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，主動(dòng)提醒，避免發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失。

進(jìn)一步地，所述控制單元包括計(jì)量芯片、微控制單元，所述計(jì)量芯片與所述微控制單元信號(hào)連接，所述電壓采樣單元、電流采樣單元與所述計(jì)量芯片連接，所述溫度傳感器、濕度傳感器與所述微控制單元連接。

采用上述優(yōu)選的方案，有效優(yōu)化監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)，節(jié)省安裝空間。

進(jìn)一步地，還包括北斗導(dǎo)航定位單元，所述北斗導(dǎo)航定位單元與所述無(wú)線通信單元信號(hào)連接。

采用上述優(yōu)選的方案，便于采集光伏組件地理位置信號(hào)，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)根據(jù)地理位置信號(hào)聯(lián)網(wǎng)查詢獲取當(dāng)?shù)毓庹仗匦詳?shù)據(jù)，并與監(jiān)測(cè)裝置上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以更精準(zhǔn)判定異常信號(hào)的準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步地，還包括第一繼電器、第二繼電器，所述第一繼電器、第二繼電器與所述微控制單元信號(hào)連接，所述第一繼電器串接在光伏組件的輸出端，所述第二繼電器與光伏組件并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。

采用上述優(yōu)選的方案，當(dāng)監(jiān)測(cè)到光伏組件特性信號(hào)異常時(shí)，通過(guò)第一繼電器切斷發(fā)生異常的光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路，通過(guò)第二繼電器的接通，確保與異常光伏組件相串接的其他光伏組件的正常工作。

進(jìn)一步地，還包括rs485接口單元，所述rs485接口單元與所述微控制單元連接。

進(jìn)一步地，所述計(jì)量芯片具體為rn8209計(jì)量芯片，所述微控制單元采用mcupd78f0527。

采用上述優(yōu)選的方案，可以根據(jù)光伏組件當(dāng)?shù)貤l件，選擇采用rs485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提高穩(wěn)定性。

一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括多組光伏組件串接組合、并網(wǎng)逆變器，所述光伏組件串接組合并聯(lián)到所述并網(wǎng)逆變器，將電能輸送到電網(wǎng)，其特征在于，還包括上述光伏組件監(jiān)測(cè)裝置，所述光伏組件監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)所述光伏組件的特性信號(hào)。

采用上述優(yōu)選的方案，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，還包括蓄電池、蓄電池控制單元，所述蓄電池與所述光伏組件串接組合相互并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所述蓄電池控制單元可以控制所述光伏組件串接組合對(duì)所述蓄電池充電，所述蓄電池控制單元還可以控制所述蓄電池對(duì)所述光伏組件串接組合中的光伏組件施加反向偏向電壓。

采用上述優(yōu)選的方案，白天正常發(fā)電的同時(shí)，有序?qū)π铍姵爻潆?，晚間對(duì)光伏組件施加反向偏向電壓，以消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高白天光伏組件的發(fā)電效率。

進(jìn)一步地，所述蓄電池與所述并網(wǎng)逆變器間的回路中連接有第三繼電器，所述光伏組件串接組合與所述并網(wǎng)逆變器負(fù)極的回路中連接有第四繼電器，所述第三繼電器、第四繼電器與所述蓄電池控制單元信號(hào)連接。

采用上述優(yōu)選的方案，所述蓄電池控制單元根據(jù)蓄電池剩余電量及光伏組件的發(fā)電狀況，通過(guò)第三繼電器、第四繼電器，有序地控制蓄電池的充放電，通過(guò)控制與單個(gè)光伏組件相串并聯(lián)的第一繼電器、第二繼電器配合通斷，有序地控制充放電。

進(jìn)一步地，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)所述無(wú)線通信單元與所述微控制單元通信，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)還與蓄電池控制單元信號(hào)連接；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)所述北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件的位置信息，進(jìn)而獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，將接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)比較分析，通過(guò)第一繼電器、第二繼電器控制光伏組件的通斷；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)根據(jù)接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)，控制白天所述光伏組件串接組合對(duì)所述蓄電池充電，控制夜間所述蓄電池對(duì)光伏組件有序施加反向偏向電壓。

采用上述優(yōu)選的方案，能整體優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電，及時(shí)消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明光伏組件監(jiān)測(cè)裝置一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明光伏發(fā)電系統(tǒng)一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件的名稱：

1-光伏組件監(jiān)測(cè)裝置；11-電壓采樣單元；12-電流采樣單元；13-溫度傳感器；14-濕度傳感器；15-rs485接口單元；16-無(wú)線通信單元；17-計(jì)量芯片；18-微控制單元；21-蓄電池；22-蓄電池控制單元；23-第三繼電器；24-第四繼電器；3-光伏組件；31-第一繼電器；32-第二繼電器；4-并網(wǎng)逆變器；5-電網(wǎng)；6-遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，一種光伏組件監(jiān)測(cè)裝置，電壓采樣單元11，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電壓信號(hào)；

電流采樣單元12，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電流信號(hào)；

溫度傳感器13，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的溫度信號(hào)；

濕度傳感器14，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的濕度信號(hào)；

控制單元，用于接收所述電壓采樣單元、電流采樣單元、溫度傳感器、濕度傳感器采集的光伏組件信號(hào)數(shù)據(jù)；

無(wú)線通信單元16，與所述控制單元連接，用于將所述控制單元數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)的無(wú)線接收裝置。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組件的電壓、電流、溫度、濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)無(wú)線通信方式上傳遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，主動(dòng)提醒，避免發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到優(yōu)化監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)的目的，所述控制單元包括計(jì)量芯片17、微控制單元18，計(jì)量芯片17與微控制單元18信號(hào)連接，電壓采樣單元11、電流采樣單元12與計(jì)量芯片17連接，溫度傳感器13、濕度傳感器14與微控制單元18連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：有效優(yōu)化監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)，節(jié)省安裝空間。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到獲得光伏組件位置信息的目的，還包括北斗導(dǎo)航定位單元，所述北斗導(dǎo)航定位單元與無(wú)線通信單元信號(hào)16連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：便于采集光伏組件地理位置信號(hào)，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)根據(jù)地理位置信號(hào)聯(lián)網(wǎng)查詢獲取當(dāng)?shù)毓庹仗匦詳?shù)據(jù)，并與監(jiān)測(cè)裝置上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以更精準(zhǔn)判定異常信號(hào)的準(zhǔn)確度。

如圖2所示，在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到方便控制異常光伏組件的目的，還包括第一繼電器31、第二繼電器32，第一繼電器31、第二繼電器32與微控制單元18信號(hào)連接，第一繼電器31串接在光伏組件3的輸出端，第二繼電器32與光伏組件3并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：當(dāng)監(jiān)測(cè)到光伏組件3特性信號(hào)異常時(shí)，通過(guò)第一繼電器31切斷發(fā)生異常的光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路，通過(guò)第二繼電器32的接通，確保與異常光伏組件相串接的其他光伏組件的正常工作。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到增加rs485接口的目的，還包括rs485接口單元15，rs485接口單元15與微控制單元18連接；計(jì)量芯片17具體為rn8209計(jì)量芯片，微控制單元18采用mcupd78f0527。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：可以根據(jù)光伏組件當(dāng)?shù)貤l件，選擇采用rs485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提高穩(wěn)定性。

一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括多組光伏組件串接組合、并網(wǎng)逆變器，所述光伏組件串接組合并聯(lián)到所述并網(wǎng)逆變器，將電能輸送到電網(wǎng)，其特征在于，還包括上述光伏組件監(jiān)測(cè)裝置1，光伏組件監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)光伏組件3的特性信號(hào)。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏組件，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到消除光伏組件pid現(xiàn)象的目的，還包括蓄電池21、蓄電池控制單元22，蓄電池21與所述光伏組件串接組合相互并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池控制單元22可以控制所述光伏組件串接組合對(duì)蓄電池21充電，蓄電池控制單元22還可以控制蓄電池21對(duì)所述光伏組件串接組合中的光伏組件3施加反向偏向電壓。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：白天擇機(jī)對(duì)蓄電池21充電，晚間對(duì)光伏組件3施加反向偏向電壓，以消除光伏組件3的pid現(xiàn)象，提高白天光伏組件的發(fā)電效率。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到方便控制正常發(fā)電與向蓄電池儲(chǔ)電有序切換的目的，蓄電池21與并網(wǎng)逆變器4間的回路中連接有第三繼電器23，所述光伏組件串接組合與并網(wǎng)逆變器4負(fù)極的回路中連接有第四繼電器24，第三繼電器23、第四繼電器24與蓄電池控制單元22信號(hào)連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：所述蓄電池控制單元22根據(jù)蓄電池21剩余電量及光伏組件3的發(fā)電狀況，通過(guò)第三繼電器23、第四繼電器24，有序地控制蓄電池的充放電，通過(guò)控制與單個(gè)光伏組件3相串并聯(lián)的第一繼電器31、第二繼電器32配合通斷，有序地控制充放電。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，為了達(dá)到方便監(jiān)控及優(yōu)化控制的目的，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)6，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)6通過(guò)無(wú)線通信單元16與微控制單元18通信，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)6還與蓄電池控制單元22信號(hào)連接；遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)6通過(guò)所述北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件3的位置信息，進(jìn)而獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，將接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)比較分析，通過(guò)第一繼電器31、第二繼電器32控制光伏組件3的通斷；遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)6根據(jù)接收到的光伏組件3特性數(shù)據(jù)，控制白天光伏組件3串接組合對(duì)蓄電池21擇機(jī)充電，控制夜間蓄電池21對(duì)光伏組件3有序施加反向偏向電壓。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：能整體優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電，及時(shí)消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率。

本光伏發(fā)電系統(tǒng)控制原理如下：

1.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)光伏組件監(jiān)測(cè)裝置獲得各光伏組件的電流值、溫度值，超出上限臨界值時(shí)切斷異常光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路；

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件的位置信息，獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，判定本日光照是否具備向蓄電池充電條件；

3.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)蓄電池控制單元獲得蓄電池的剩余電量信號(hào)，低于蓄電池電量臨界值時(shí)且滿足上述第2條光照特性時(shí)，當(dāng)日實(shí)施充電，再根據(jù)光伏組件串接組合實(shí)際發(fā)電量來(lái)判定分配給蓄電池充電的光伏組件數(shù)量；

4.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)光伏組件監(jiān)測(cè)裝置獲得的光伏組件發(fā)電電流、電壓值判定是否小于下限臨界值，再結(jié)合檢測(cè)到的溫濕度數(shù)據(jù)，判定晚間是否通過(guò)蓄電池施加反向電壓，以消除pid現(xiàn)象。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。