一種監測太陽電池組件板工作狀態數據的方法
2023-09-10 21:32:25
專利名稱：一種監測太陽電池組件板工作狀態數據的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能發電(光伏)系統領域，具體涉及一種監測太陽電池組件板工 作狀態數據的方法。
背景技術：
通常的太陽能發電(光伏)系統，如圖1所示，由下述部分組成1.帶有支架101或支撐體的太陽電池組件板102 ；2.由電子、電氣零部件組成的控制系統103 ；3.將太陽電池組件板102產生的直流電輸送到控制系統103的電線或電纜一 104 ；4.將太陽光轉換得到的電力從控制系統103送給終端應用設備(如各類家用電 器)或電網的電線或電纜二 105。太陽能發電(光伏)系統由一塊太陽電池組件板或多塊太陽電池組件板組成的陣 列將太陽光能轉換成直流電能。控制系統103對太陽電池組件板102產出的電力實施控制、 調製，需要時將其由直流轉換為交流，通過電線或電纜二 105輸出太陽能發電(光伏)系統 產生的合乎用戶端要求的電力。太陽電池組件板102通常被安裝在屋頂上，地面上，或安裝 在需要使用太陽能提供電力的部件、設備和物體上(如太陽能路燈)。如圖2、3和4所示，太陽電池組件板由可將太陽光轉換成電力的太陽電池201、保 護太陽電池201的有機封裝物，如EVA薄膜一 202、EVA薄膜二 203 ；正面透光蓋板，如玻璃 204 ；背面蓋板材料，如TPT薄膜205 ；接線盒210、電力引出導線一 208和電力引出導線二 209以及在其端部的正極接頭206和負極接頭207所組成。太陽電池板在光照下產生直流 電力，在正極接頭206和負極接頭207將所產生的電力引出。太陽電池201可以是薄膜型太陽電池，也可以是由矽片製造得到的片狀太陽電 池。如果太陽電池組件板102採用由矽片製造得到的片狀太陽電池，可以是由一片太陽電 池或多片太陽電池所組成。太陽電池組件板102可以是平板型，也可是帶有一定弧度的板 型。太陽電池組件板102可以作為一種建築材料(如立牆面材料、屋頂材料)而被應用。在由許多塊太陽電池組件板102構成的現行太陽能發電(光伏)系統中，通常是 難以知道和掌握系統中每塊太陽電池組件板的工作狀態。其原因是光伏系統的電線或電纜 二 105輸出的是由各個組件板產生的電流經控制系統103匯流、調製後的總電流(電能)輸 出，而不是每(單)個太陽電池組件板的原始電能(或可表徵這些電能的參數)輸出。例 如，在一個屋頂上由多塊太陽電池組件板產生直流電力，匯流到直_交流逆變控制器，產生 一個與電網電力相同的電力輸出，此電力輸出即為該屋頂光伏系統的輸出。從這個輸出中 已經無法區分出是屋頂上哪個太陽電池組件的貢獻。換言之，如果系統中某塊組件處於非 正常工作狀態，人們很難區分①.問題產生於太陽電池組件陣列還是系統其他部分，②.如 果可確定是太陽電池組件陣列，也無法確定出具體有問題的太陽電池組件板。 市場急需一種傳輸太陽電池組件板工作狀態，可以保持目前光伏系統的主要安裝方式，並通過多種通訊手段將所提取的太陽電池組件工作狀態數據傳送出來，實現低成本 對太陽電池組件板狀態監控的方法。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明提供一種不改變現有光伏系統的安裝方式，成 本低廉的傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方法。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種監控太陽電池組件板工作狀態數據的方法，其特徵在於包括以下步驟(1)設置太陽電池組件板，所述太陽電池組件板帶有採集、數據發送功能的組件板 附屬電路，所述組件板附屬電路將太陽電池組件板相關信息發送；(2)設置用於接收帶太陽電池組件板發送信息的、具有接收數據功能的中繼器，所 述中繼器將信息通過有線或無線方式發送；(3)設置用於接收所述中繼器發出信息的監控終端，所述監控終端對接收信息處理。所述太陽電池組件板為多個，所述組件板附屬電路提取該太陽電池組件板的身份 識別編碼和工作狀態數據，傳輸至所述的中繼器。所述中繼器為多個，中繼器具備數據存儲轉發和顯示功能，能夠實現轄下太陽電 池組件板的採集網絡管理。所述工作狀態數據是太陽電池板的開路電壓、短路電流、工作點電壓、工作點電 流、工作點輸出功率和光照度中的一個或幾個。所述中繼器採用無線射頻中繼器，所述太陽電池組件板與無線射頻中繼器之間、 無線射頻中繼器與監控終端之間的無線通訊，採用的射頻頻率為工業_科研「醫療公共開 放頻段即ISM頻段。所述有線傳輸方式的太陽電池組件板與中繼器之間、中繼器與監控終端之間的數 據通訊，採用電力線載波方式或總線方式，電力線載波使用電力輸送電纜傳輸，總線方式採 用總線電纜傳輸。本發明與現有技術相比具有以下優點。1、本發明將提取太陽電池組件板輸出電力參數的硬體與太陽電池組件板本身相 集成，獨立於光伏系統中其他部件，可以保持目前光伏系統的主要安裝方式。2、通過無線、總線、電力載波等通訊手段，將所提取的太陽電池組件板工作狀態數 據傳送出來。3、提高了信息傳遞量。4、實現了低成本對太陽電池組件板狀態的集中監控。
圖1為現有太陽能發電系統結構示意圖。圖2為太陽電池組件板結構示意圖。圖3為太陽電池組件板背面結構示意圖。圖4為太陽電池組件板A-A結構示意圖。
圖5為本發明採用無線方式進行數據傳輸的結構示意圖。圖6為本發明採用總線方式進行數據傳輸的結構示意圖。圖7為本發明採用電力線載波方式進行數據傳輸的結構示意圖。圖8為本發明方法在太陽能光伏電站中的結構示意圖。附圖標記說明101——支架；102——太陽電池組件板；103——控制系統；104——電線或電纜一；105——電線或電纜二；106——中繼器；107——終端；108——天線；109——電線；110——太陽電池組件板識別碼；111——數據；112——總線數據電纜；201——太陽電池；202-EVA 薄膜一；203——EVA 薄膜二 ；204-玻璃；205-TPT 薄膜；206——正極接頭；207——負極接頭；208——電力弓丨出導線一；209——電力弓丨出導線二 ；210——接線盒；
具體實施例方式實施例1 如圖5、6和7所示，本方法包括以下步驟1.設置帶有採集、數據發送功能的太陽電池組件板102，將太陽電池組件板相關 信息發送給中繼器106 ；2.數據傳輸方式可選用具備無線、總線和電力載波方式，分別採用具備不同數據 發送方式的太陽電池組件板102，無線方式採用的射頻頻率為工業-科研-醫療公共開放頻 段(ISM頻段)，電力線載波方式使用電力輸送電纜傳輸，總線方式採用總線電纜傳輸；3.設置用於接收帶太陽電池組件板102發送信息的、具有數據接收功能的中繼器 106，中繼器106將信息通過有線或無線發送給監控終端107 ；4.設置用於接收中繼器106發出信息的監控終端107，對接收信息採集和處理。
太陽電池組件板102的支架101。由電子、電氣零部件組成的光伏電池的控制系統 103。太陽電池組件板102的數據採集、發送功能是通過自身攜帶的一塊集成電路晶片 和附屬電路實現的。這個集成電路晶片和附屬電路可以採集太陽電池組件板的工作電壓、 工作電流、輸出功率、工作溫度、光照度，或其中的一個或幾個數據。數據傳輸方式採用以下 三種方式實現如圖5所示，太陽電池組件板102發出的信息和太陽電池組件板識別碼110，通過 無線發送給數據中繼器106。如圖6所示，採用總線方式將採集的數據和太陽電池組件板識別碼110發送給數 據中繼器106。數據通訊通過總線數據電纜112實現，多個太陽能電池組件板採用總線數據 電纜112串接方式。如圖7所示，採用電力線載波方式將採集的數據和太陽電池組件板識別碼發送給 數據中繼器106。數據通訊通過電線或電纜一 104，即電力輸送電纜實現，數據中繼器106 位於電力線匯接點和控制系統103(電池控制系統)之間，實現將電力線載波數據信號從電 力線直流電流中分出，電力線直流電流輸送給控制系統103。監控終端107和中繼器106可以通過電線109傳送數據，也可通過天線108接收 中繼器106發送的數據111。數據中繼器106可以接收1個或同時接收多個太陽電池組件板102發送來的數據 和太陽電池組件板識別碼，並通過無線發送或有線傳輸的方式將所接收到的數據和太陽電 池組件板識別碼傳送給數據採集和處理監控終端107。數據採集和處理的監控終端107接收1個或同時接收多個數據中繼器106發送來 的太陽電池組件板102的識別碼和相應的數據，並對數據進行處理，輸出至監控太陽電池 組件板的工作資料庫，並提供多種顯示、報表方式。圖8示出的是可以監控一個太陽能發電場(光伏系統)中每塊太陽電池組件板的 系統示意圖。太陽能發電場由若干個太陽電池組件板陣列和1個或若干個中繼器106所組成。 每個太陽電池組件板陣列由帶有採集、發送數據晶片及附屬電路的太陽電池組件板102所 組成。太陽電池組件板通過自身攜帶的晶片及附屬電路將太陽電池組件板工作狀態數據， 如工作溫度、日照度、工作電壓和電流、輸出功率等，通過無線或有線通訊的方式傳送給中 繼器106。中繼器106通過無線通訊或有線傳送的方法將數據發給監控終端107。在監控 終端107，人們可了解每塊太陽電池組件是否在正常工作。太陽能發電(光伏)場產生的電力，由太陽電池組件板陣列產生，通過電池控制系 統103、電線或電纜二 105輸送給終端用戶或電網。本發明將提取太陽電池組件板102輸出電力參數的硬體與太陽電池組件板102本 身相集成，獨立於光伏系統中其他部件，可以保持目前光伏系統的主要安裝方式。並通過無 線射頻通訊、總線通訊、電力載波通訊手段，將所提取的太陽電池組件板102工作狀態數據 傳送出來，可以提高信息傳遞量，實現低成本對太陽電池組件板狀態的監控。
權利要求
一種監控太陽電池組件板工作狀態數據的方法，其特徵在於包括以下步驟(1)設置太陽電池組件板，所述太陽電池組件板帶有採集、數據發送功能的組件板附屬電路，所述組件板附屬電路將太陽電池組件板相關信息發送；(2)設置用於接收帶太陽電池組件板發送信息的、具有接收數據功能的中繼器，所述中繼器將信息通過有線或無線方式發送；(3)設置用於接收所述中繼器發出信息的監控終端，所述監控終端對接收信息處理。
2.根據權利要求1所述的一種傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方法，其特徵在於 所述太陽電池組件板為多個，所述組件板附屬電路提取該太陽電池組件板的身份識別編碼 和工作狀態數據，傳輸至所述的中繼器。
3.根據權利要求2所述的一種傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方法，其特徵在於 所述中繼器為多個，所述中繼器具備數據存儲轉發和顯示功能，能夠實現轄下太陽電池組 件板的採集網絡管理。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的一種傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方 法，其特徵在於所述工作狀態數據是太陽電池板的開路電壓、短路電流、工作點電壓、工作 點電流、工作點輸出功率和光照度中的一個或幾個。
5.根據權利要求1或權利要求2所述的一種傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方 法，其特徵在於所述中繼器採用無線射頻中繼器，所述太陽電池組件板與無線射頻中繼器 之間、無線射頻中繼器與監控終端之間的無線通訊，採用的射頻頻率為工業-科研-醫療公 共開放頻段即ISM頻段。
6.根據權利要求1或權利要求2所述的一種傳輸太陽電池組件板工作狀態數據的方 法，其特徵在於所述有線傳輸方式的太陽電池組件板與中繼器之間、中繼器與監控終端之 間的數據通訊，採用電力線載波方式或總線方式，電力線載波使用電力輸送電纜傳輸，總線 方式採用總線電纜傳輸。全文摘要
本發明涉及一種監測太陽電池組件板工作狀態數據的方法，其特徵在於包括以下步驟(1)設置帶有採集、數據發送功能的太陽電池組件板，將太陽電池組件板相關信息發送給中繼器；(2)設置用於接收帶太陽電池組件板發送信息的、具有接收數據功能的中繼器，所述中繼器將信息通過有線或無線方式發送；(3)設置用於接收所述中繼器發出信息的監控終端，所述監控終端對接收信息處理。本發明方法保持目前光伏系統的主要安裝方式，通過無線射頻通訊手段，將所提取的太陽電池組件板工作狀態數據傳送出來，提高了信息傳遞量，實現了低成本對太陽電池組件板狀態的監控。
文檔編號G08C19/00GK101877166SQ20101020802
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者周頌平, 路成林, 郭裡輝, 陳暘 申請人:陝西西科美芯科技集團有限公司;加拿大光伏技術服務有限公司