CN102282444A - 具有模块监视的光电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PV系统，其中多个PV模块联接成PV发生器。每个PV模块包括网络接口以便将特定于模块的数据传输到控制装置并分析。数据网络构造为自组织网络，尤其是自组织网状网络。

Description

具有模块监视的光电系统
技术领域
本发明涉及一种具有对光电模块进行监视的光电系统，其中光电模块单独与通信网络联网，以便特定于模块地监视光电模块。
背景技术
在典型的光电系统(“光电”在下文中如本领域常用的那样被简称为“PV”)中，多个PV模块串联为PV组串，以便从而实现几百到1000伏、未来可能甚至达到1500伏的适于DC-AC转换并因此适于电网馈电的直流电压。PV组串要么直接连接到PV逆变器(组串-逆变器)，要么尽可能具有相同构造并且受到相同照射条件的多个组串并联连接并且连接到中央的逆变器(中央逆变器)。为了降低布线花费，可以在PV子发生器接线箱(也被称为PV阵列盒或PV组串组合器)中进行多个组串与PV子发生器(也被称为PV阵列)的并联。它们又可以然后在PV发生器接线箱中组合，这些PV发生器接线箱最后连接到中央逆变器，从而产生功率布线的树状结构。
图1示出了根据DIN VDE 0100-712(VDE010-712)：2006-06，Bild712.1的单PV供电系统形式的PV系统。其涉及的是只具有一个PV发生器的PV系统。图2示出了根据DIN VDE 0100-712(VDE 0100-712)：2006-06，Bild 712.2的具有多个PV子发生器的PV系统。以下在详细描述中还更进一步地介绍结构，其中基本结构对于本领域技术人员而言是已知的。本申请中所使用的术语对应于本领域技术人员已知的DIN VDE0100-712(VDE 0100-712)：2006-06，但是为了完整性的原因，DIN VDE0100-712(VDE 0100-712)：2006-6在此通过引用作为本公开的一部分。
随着PV系统的布线增加，由上述树状结构中设置在上游的部件选择性地采集和分析PV系统子区域的工作参数并且在可能的情况下采取措施以维护或优化的可能性降低了。
系统监视的一种可能性是在PV子发生器接线箱(即组串组合器盒)中集成传感装置。在这种情况下，一方面测量对于每个组串相同的正极和负极之间的电压，并且选择性地测量各个组串的电流。因此，各个组串所输出的功率可以比较，测量值在该情形下代表上级组串的平均值或者一般而言测量点上级的系统部件的平均值，并且最多受到限制地允许树状结构中各个模块的比较。单个模块的线路中断和完全失效部分还可以被检测到，但是例如由于多个组串上的局部阴影(Teilverschattungen)或单个模块的提前老化而出现分配给不同组串的多个模块中的功率下降，从而故障检测的可能性降低，因为缺少适当的比较值。在这里，对参考位置上组串功率的均衡可能只受到限制地提供补救方法，因为其不会具备相同的环境条件(例如温度或风)。
DE 40 32 569 C2公开了为每个模块配备有集成的具有MPP追踪的逆变器。MPP追踪器通常调节系统在最大功率的情况下工作的值(最大功率点：MPP)的电压。为此，MPP追踪器将所提取的电流改变一小数值，计算功率并且在更高功率的方向上调整电流值。借助于控制单元，信号被提供到数据总线，数据总线将该数据馈送给功率和控制件以检查模块的操作性能。该系统的缺点在于大量具有MPP追踪器的逆变器的开销以及数据传输的固定结构。
DE 102 22 621 A1公开了一种具有可变电流旁路的太阳能发电机，其被控制为使得每个发电机持续地在其各自的当前特定MPP中工作。对此，复杂的系统监视是不可能的。
DE 20 2007 011 806 U1公开了一种具有标识芯片(Identchips)的太阳能电池单元系统，在标识芯片中存储对于每个太阳能电池单元独特的标识码。太阳能电池单元的标识芯片经由双线并行总线和接口电路与中央处理器连接。中央处理器具有处理器存储器，在处理器存储器中存储太阳能电池单元系统的所有标识码。数据以标识号被传输。其缺点又在于数据传输的固定结构以及必须对太阳能电池单元个性化。
DE 20 2005 020 161 U1公开了一种用于监视光电面板的设备，其中在发生器接线箱中采集黑暗时的剩余电压并且将测量值馈送给窗比较器。对于逆变器，设置具有解码器的中央报警装置，以便在低于一特定的信号阈值时触发涉及面板的警报。
此外，DE 198 59 732 A1介绍了经由电源线以与能量传输时分复用的方法将信息从逆变器传输到中心。其缺点在于当应传输数据时必须与电网分离。
已知系统的缺点分别是数据传输的固定结构、低的灵活性以及在可能的情况下容易受到干扰(尤其是对于非常大的PV系统)。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种PV系统，其允许对每个单个的PV模块进行灵活、不容易受到干扰且多方面的监视，其中各个PV模块在制造侧可能是不能区别的。
本发明的另一任务是提供一种PV系统，其能由装配工人简单容易地组装和连接，其中装配工人可以将每个PV模块安装到PV发生器的每个任意位置，而不必考虑PV模块的特定网络结构或标识。
本发明的又一任务是提供一种PV系统，其及早地检测到各个PV模块的故障、丢失和/或投上阴影，并且为此提供涉及位置的数据。
本发明的任务通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求涉及本发明的扩展方案。
根据本发明提供了一种具有多个PV模块的光电系统(简称为PV系统)。每个PV模块又包括多个连接在从PV模块的背对阳光的背面突出的两个外部端子(所谓的带条)之间的太阳能电池单元。每个PV模块的外部端子分别与固定在相应PV模块的背面上的所谓接线和分线盒电气接触。PV模块因此在现场组装PV系统时是PV发生器的最小的可操作单元。每个PV模块与所谓的接线和分线盒电气接触，以便导出由PV模块生成的电流。
PV模块对于电流传导如上所述以树状结构来结构化。PV系统为此包括一个或多个PV发生器，其中在包括多个PV发生器的情况下这些PV发生器也被称为PV子发生器。每个PV发生器或PV子发生器包括多个并联的PV组串，PV组串又具有多个串联连接的PV模块。
PV模块因而借助于PV电流连接线路或PV组串线路串行连接为PV组串，其中由PV模块或PV组串生成的电流在PV电流连接线路或PV组串线路上传导。这些PV组串又与PV发生器或PV子发生器并行地相互连接。
PV系统还包括一个或多个PV逆变器，用于将由PV模块生成的直流电流转换为适于电网的交流电流，以在必要时在转换变压(Umtransformation)后供应到公共电网中。
每个PV模块在可能的情况下还包括测量装置，用于采集相应PV模块的至少一个瞬时功率参数，例如状态、电压、电流、功率，从而可以对于每个PV模块分别采集功率参数，优选是在直流电流侧采集。
例如，根据每个组串或整个系统中模块功率之和以及以施加在一个或多个换流器上的DC功率进行补偿可以识别功率缆线连接的损坏以及在模块的功率缆线连接时的安装差错。
此外，每个PV模块还分别包括各自的一个通信接口，以便在PV模块层面上将PV模块连接到通信网络。PV系统的PV模块因此相互连接为通信网络。因此，每个PV模块构成这个通信网络的一个网络节点。经由通信网络，每个PV模块现在将具有特定于模块的数据(例如关于相应PV模块的该至少一个瞬时功率参数的数据)的通信消息传输到控制装置或分析装置。控制装置优选与网络协调器连接。通过在PV模块层面(即与每个PV模块分开)的数据采集和到控制装置的数据传输，该控制装置可以特定于模块地分析每个单个PV模块的该至少一个功率参数。根据测量值还可以确定诊断数据，从而可以中央地检验每个单个PV模块的功能。
通过在可能的情况下在每个单个PV模块上进行重要功率参数(例如状态、功率、电压或电流)的采集并且数据或测量值经由通信网络被传输，例如每个单个PV模块的功率输出可以被分析。此外，各个PV模块的功率参数可以相互比较。由此可能降低太阳能发电站的能量生产成本并且提高这样的系统的所谓“性能比”。对此，性能比PR＝EAC/Esol*ηmod被确定并优化，其中EAC是供应到电网中的能量(AC)，Esol是照射的太阳能，ηmod是PV模块效率。PV模块层面的太阳能发电站分析使得能够：i)及早检测到差错，ii)更准确地识别差错，iii)更准确地定位差错，iv)及早计划维护，并因此v)减少停机时间。
已经证明特别有利的是将通信网络构造为自组织网络(没有事先确定的对通信路径的分配)，其中因此PV模块自主地与其他(通常是相邻)PV模块联网。因而，通信的协调在网络上以自组织的形式进行。自组织的通信网络不需要任何事先确定的对通信路径的分配，例如网络协调器和某一PV模块之间的通信路径的分配。自组织的通信网络因此即使没有固定的网络基础设施的情况下也行。尤其地，信道访问的协调和网络节点相互之间的同步以自组织的形式进行。例如，PV模块的网络地址以自组织的形式由通信网络分配。通信模块因此本身(在制造侧)不必是能识别的，这在可能的情况下对于PV模块的大量生产是有利的。
自组织的通信网络即使在一个或一些网络节点发生故障时也保持为完全能工作，因为每个网络节点、即每个PV模块自主地与其邻近的一个或多个网络节点联网。以有利的方式，通信网络由此可以自动地补偿一个或一些网络节点的故障。通信网络于是自组织地适配于各个网络节点或PV模块的故障，并且自动地将通信通过其他网络节点转接。
在这样的自组织的通信网络中特别有利的是，尽管在PV模块层面上逐个监视，但是网络安装的开销可以保持为相对很小。例如为每个PV模块配备逆变器并不是强制地必需的，尽管这不被排除在外。如果希望，总是可以以一个或多个中央逆变器工作。此外，安装是简单的，并且在必要时可以避免昂贵的初始化。因此，虽然有大量(在可能的情况下大于100，大于1000或者甚至大于10000)的PV模块并因此有大量(在可能的情况下大于100，大于1000或者甚至大于10000)的网络节点，通信网络的安装开销可以保持在合理的范围中。具有自组织的通信网络的PV系统的另一优点在于其相对于外部干扰的鲁棒性。甚至可以承受单个或一些网络节点的完全失效，这尤其是对于大的太阳能发电站而言可能是有利的。
根据一有利实施方式，通信网络独立于用于光电产生的功率的PV电流连接线路。由此，通信网络的拓扑结构可以基本上不同于PV电流连接线路的拓扑结构。PV电流连接线路的拓扑结构是基于对PV组串和PV子发生器的峰值电压和峰值电流的要求而通常事先计划地确定的。由此使得能够实现通信网络的灵活的拓扑结构。这不仅对于有线连接的通信网络、而且对于无线的通信网络基本上都是有利的。由于通信网络的自组织，不存在装配工人在安装PV模块时必须注意的通信网络的预定的固定结构。装配工人因此可以根据功率缆线连接(PV电流连接线路和/或PV组串线路)的预定计划安装PV模块并且连接PV模块之间的功率缆线连接，更确切地说不必考虑通信网络的结构，即与通信网络无关。如果于是在安装并组合功率缆线连接之后自组织通信网络，则在通信网络上通过在已知的阳光照射条件下比较预先计算出的额定功率和实际功率甚至可以检验安装工人是否已经正确地进行了功率缆线连接。
在一特殊实施方式中，还可以组合有源的和无源的网络节点。
特别有利的是将自组织的网络构造为无线网络。无线网络尤其被构造为网状网络。在网状网络中，多个PV模块相互联网为网状结构。其中，数据从PV模块转发到PV模块，直到其到达控制装置。网状的通信网络因此自动地并且动态地在整个PV系统上发现其通信流。其中，在网状网络中，通信路线不由固定的构造/计划预给定，而是自己产生，并且即使在已经存在的路线发生故障时也可以找到新的路线。因此，在网状的无线网络中，各个通信路线或无线间隔的失效可以通过各个PV模块之间通信路径的重新组织来补偿。有利地，因此通信网络被构造为动态的自组织的分散控制的无线系统。例如根据IEEE 802.15.4、TSMP(时间同步网孔协议：Time Synchronized Meshed Protocol)、ZigBee或无线Hart的无线传输系统适合于根据本发明的PV系统。电信领域中的GSM或GPRS系统例如限于分散的信息交点(例如下面具有网状网络)地可以应用在这里。在可能的情况下，一些网络节点被设置为使得其即使在无电压的状态下也可以通过外部的无线命令来请求，这些网络节点例如集成在PV阵列盒中。也可以在成簇地设置多个网状网络，并且该簇的每个网状网络可以用作为主干的部分。
根据一有利实施方式，通信网络使得能够自动地定位PV系统中各自的PV模块。例如，网状的无线网络包括用于网络节点或PV模块之间距离测量的装置，从而总是能测量PV模块之间的实际距离并且可以将所测得的距离数据经由无线网络传送到控制装置。如果存在固定地预给定的参考点，则优选地还执行在至少一个网络节点与该固定地预给定的参考点之间的距离测量。控制装置然后借助于所接收的距离数据生成网络中实际PV模块的实际位置图，尤其是具有各个PV模块的以自组织的形式分配的地址。每个PV模块的这些至少一个所采集的功率参数因此可以被控制装置分配给相应PV模块的所确定的实际位置，从而对于PV发生器中每个PV模块进行该至少一个功率参数的位置分配。因此，通信网络可以确定PV模块在PV发生器的什么位置例如投上阴影、发生故障或丢失，尤其是在PV模块不必完全是能识别的情况下。
有利地，PV系统或控制装置尤其是借助于距离测量确定PV模块的实际位置的实际位置图并且以模型布局来校正实际位置图。为此，PV系统或控制装置包括存储有PV发生器中所有PV模块的额定位置的模型布局的存储器。PV系统或控制装置于是可以将实际PV模块的该至少一个各自被采集的功率参数分别分配给模型布局中的PV模块位置。这个布局校正也被称为将实际位置图“啮合到”模型布局上。由此还可以准确地确定哪个PV模块可能投上阴影、发生故障、丢失或以其他方式被破坏。进一步有利地，为此确定参考PV模块，其用作为在将实际位置图啮合到模型布局上时的参考点。因此在模型布局中确定(虚拟的)参考PV模块(例如在模型布局的右上角)，并且识别实际PV系统中相应的实际PV模块(PV发生器右上角中的实际参考PV模块)。然后，实际参考PV模块与虚拟参考PV模块的对应被用作为用于将实际位置图啮合到模型布局上的参考点。对与虚拟参考PV模块相对应的实际参考PV模块的识别可以手动确定，例如通过将相应的开关转换到该PV模块上、通过操作单元或用于模型布局的软件组件进行的分配或者由安装工人插入插头。但是，参考PV模块也可以配备有用于确定实际绝对位置的装置，例如卫星接收器(例如GPS或伽利略系统)。参考PV模块于是经由通信网络发送绝对位置信息到控制装置，使得该绝对位置信息用作为用于确定其他PV模块的绝对位置的参考点或“定位点”。在这两种情况下，PV系统或网络“知道”实际参考PV模块的实际绝对位置。然后借助于参考PV模块的绝对位置和所测得的网络中PV模块之间的距离值确定其他PV模块的绝对位置。
有利地，采集瞬时状态、瞬时功率、瞬时电压和/或瞬时电流作为每个PV模块的所述至少一个功率参数，并且经由通信网络将其传输到控制装置，并在那里中央地对其进行分析。
但是，根据本发明的一般性构造，数据传输也可以通过自组织的缆线连接的通信网络进行。在这种情况下，数据甚至可以经由电流传导被传送。在该情形下，通信网络将信号施加到PV模块的电流传导上并且将其转发到控制装置。该方法尤其是在PV模块本身配备有逆变器时是有利的。在该情形下，信息可以经由PV系统的交流电供应网络而被传输。能使用传输系统，例如digitalSTROM(数字电流)或PowerLine(电力线)。
在本发明的另一有利实施方式中，PV模块可以各自具有用于采集至少一个环境参数(例如模块温度、环境温度、阳光照射、风向和/或风力等)的传感器，并且除了所述至少一个功率参数之外，所述至少一个环境参数也经由通信网络被传输到控制装置。因此，尤其是与相应数据源自的PV模块的位置信息结合地，可以进行对PV系统的细节监视和维护，并且在可能的情况下还进行对PV系统的控制。
进一步有利的是经由通信网络传输特定于制造商的数据并且将其分配给相应的PV模块。特定于制造商的数据例如是功率数据、模块型号，在可能的情况下还有识别号、序列号、版本号等。这些特定于制造商的数据被控制装置分配给模型布局中的额定PV模块位置，控制装置通常由中央计算机实现。
利用本发明可以有利的方式实现直到PV模块层面的功率优化。此外还可以执行甚至支持不同模块型号的准确的维护和维修计划。
有利的是将具有用于采集所述至少一个功率参数的传感器的测量装置和/或通信接口直接集成在相应PV模块的背面上用于外部端子(所谓的带条)的接线和分线盒中，从而不必设置任何附加的外部零件在PV模块上。有利地，网络协调器和控制装置被集成在PV发生器的PV发生器接线箱中。
根据本发明的一有利实施方式，借助于非线性效应在没有参考电压的情况下采集PV模块的瞬时电压作为该至少一个功率参数。这例如可以通过(例如同样在接线和分线盒中的)电容量取决于场强的电容器来进行，其中电容量是瞬时电压的度量。电容器于是可以构成谐振电路的一部分，并且谐振电路的谐振频率被确定作为每个PV模块的PV模块电压的度量。有利地，用于采集该至少一个功率参数的测量装置和/或PV模块的网络接口直接由相应的PV模块供应能量(即供应以由相应PV模块光电生成的太阳能)。由此可以以有利的方式不需要附加的电源用于采集该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口。为了在PV模块发生故障时还能够将通信网络上的数据通信进一步维持一定时间，PV模块优选具有储能器，例如能充电的电池缓冲器，其由相应的PV模块充电并且至少用于对网络接口供电，在可能的情况下还用于为用于采集相应PV模块中该至少一个功率参数的测量装置供电。由此，在任何时候即使在没有阳光照射的情况下(例如在晚上)也可以监视PV模块。尤其地，PV模块为此可以经由网络报告定期地报告功率参数。可选地，供电也可以通过来自功率布线的反馈进行。
以下借助于实施例并参考附图详细介绍本发明，其中相同或相似的元件有时具有相同的附图标记，并且不同实施例的特征可以相互组合。
附图说明
附图中：
图1示出了根据DIN VDE 0100-712(VDE 0100-712)：2006-06的具有单PV供电系统的常规PV系统；
图2示出了根据DIN VDE 0100-712(VDE 0100-712)：2006-06的具有多个PV子发生器的常规PV系统；
图3示出了功率为2.5MWP的PV系统的示例性架构；
图4示出了经由网状网络相互连接的多个PV模块；
图5示出了具有根据无线信号确定的PV模块位置的根据图4的PV模块；
图6如图5那样示出了在以PV系统的模型布局校正之后PV模块的分配；
图7示出了用于将采集的该至少一个功率参数传送到网络协调器的数据报文的示意图；且
图8示出了通过取决于场强的电容器测量PV模块电压的设备。
具体实施方式
参考图1，PV系统1包括多个PV模块12，其中首先有多个PV模块12串联连接成PV组串22。PV模块12每一个都包括固定在背面上的具有用于电气缆线连接的接线端子的接线和分线盒(未示出)，并且PV模块每一个可选地还包括旁路二极管14，旁路二极管14通常在接线和分线盒中。PV组串22经由PV组串线24并行连接，并且在可能的情况下具有过电流保护装置26和反向二极管28。因此，在该示例中串联和并联联接的PV模块12构成PV发生器32。联接的PV模块12经由PV直流线路和断路装置36将其电功率提供到PV逆变器42，PV逆变器42将PV模块所生成的直流电压转换为适合电网的交流电压。PV逆变器42安装在所谓的开关组合48的壳体中。开关组合48中可选的变压器44根据要输送的电力网对电压进行变压，从而PV系统可以耦接到公共电力网。利用直流电流侧的断路装置36和交流电流侧的断路装置46，PV逆变器42可以例如为了维护措施而与带电压部件断开。为PV发生器32分配PV发生器接线箱38，在PV发生器接线箱38中设置有PV组串22的并联点30以及可选的反向二极管28。
图2与图1类似地示出了一种PV系统1’，其中但是多个PV子发生器31联接成PV发生器32’。在这里同样地，每个PV发生器31中多个PV模块12串联连接成PV组串22。为每个PV子发生器31分配一个PV子发生器接线箱37，在PV子发生器接线箱37中，PV组串22在并联点30上并行联接。PV子发生器接线箱37经由PV子发生器电流线路52与PV发生器接线箱38’连接，在PV发生器接线箱38’中，PV子发生器31又联接。PV发生器接线箱38’经由PV直流干线34’与开关组合的壳体中的PV逆变器42连接。此外，PV系统1’与PV系统1类似地构造。这样的PV系统1、1’的基本构造对于本领域技术人员是已知的，并且是本发明的PV系统的基础。
图3示出了具有多个功率为2.88MWP的根据图2的PV子发生器的PV系统1’的一种示例性架构。在图3中，PV模块12、PV组串22、PV子发生器接线箱37和PV发生器接线箱38’仅仅部分地示出。在这里示例性示出的PV模块12应具有200WP的额定功率，MPP电压(STC)为25V，MPP电流(STC)为8A。在每个PV模块12中，相应数量的光电太阳能电池单元联接，以便实现所规定的功率数据。
在该示例中，PV系统1’的架构包括14400个PV模块12，其中每个PV组串分别有25个PV模块(对于每个组串有相同数量的模块)串联连接，从而每个组串具有的DC组串额定电压为625V。PV模块12是不能区分的或者未个性化或标识。此外，在这里，在子发生器接线箱37中对于每个子发生器31有4个PV组串22联接，并且又有6个子发生器31在PV发生器接线箱38’中连接和联接。24个PV发生器接线箱38’经由一个公共的DC母线连接到一个或多个PV中央逆变器42，PV中央逆变器42例如安装在PV箱柜48中。功率范围直至1000kVA的PV逆变器例如可以以动态的主-从-从-从-(MSSS)配置连接。在大的PV发电站中，PV交流电压通过变压器44变换到中压电网的20kV水平。
根据本发明，现在PV系统1、1’的PV模块在网络62中相互连接或联网。网络62可以是无线连接的或有线连接的，并且构造为自组织网络，其中各个网络节点64的故障自动地被自组织网络62补偿。参考图4，示例性地有15个PV模块12连接成网状的自组织网络62。网状网络62的有利之处在于各个无线间隔的有效距离可以相对较短，而与PV系统1、1’有多大无关。网络62还包括具有网络协调器66和数据存储器69的控制装置67，网络协调器66将经由通信网络62传送的数据提供用于进一步的处理和分析。每个PV模块12包括在该示例中基于无线电的网络接口72和用于检测功率参数(例如状态、功率、电压、电流)的测量装置74。由测量装置74检测到的功率参数经由通信网络62传输到网络协调器66。可以看到，在这里示例性示出的无线网络62中，用于传输通信数据的网络连接68独立于PV电流线路24、34、34’、52。其优点在于PV系统的电流缆线连接24、34、34’、52可以根据对于光电功率提供优化的架构来构造和连接，而不必考虑通信网络。即使在使用有线连接的通信网络62的情况下，网络线路可以独立于电流线路地设置，其中对于自组织网络62不必遵守任何预先规定的联网结构，但是这也并不从原则上被排除。又参考图4，通信网络62以各个PV模块之间的通信连接68首先自主地组织，并且在这种情况下构成通信连接68。如果如图4中所示的示例中那样某一PV模块12a或其网络接口72a发生故障，则与这个发生故障的网络模块12a连接的网络连接68a、68b自动地被其他网络连接(在该示例中是68c)补偿。
参考图5，箭头69表示借助于通信连接的距离测量，从而在图5中，点76表示所测量的PV模块12的位置。参考图6，利用上述的分配算法将所测得的位置76分配给PV系统1、1’的模型布局中的额定位置77，这由箭头78象征性地表示。
在网络的这种实施形式中，测量装置74的信号经由无线连接68作如下分析：执行PV模块12相互的距离确定。有利地，网络的网络协调器66在这种情况下集成在PV子发生器接线箱37(对于根据图1的PV系统是在PV发生器接线箱38)中，并且具有到不止一个、至少两个PV模块12的自由的无线间隔。测量结果然后与存储在控制装置67的存储器69中的PV系统1、1’的机械模型布局比较，从而测量信号与相应的位置可以被比较并限定地对应分配(所谓的所测得的位置与模型位置的“啮合”)。从而，在测量准确性方面，尽管在一个或一些无线间隔68中受到干扰或阻碍，仍然使得能够实现明确的对应分配。对此，例如能使用差错平方最小化的算法。不通过反馈该模型中“填满的”位置12a，可以推断属于那里的PV模块12a的完全失效或丢失。根据本发明因此可以分别特定于模块地监视工作状态和是否存在。
有利地，因此可以借助于通信网络62和PV系统的额定或模型布局确定在如前所示在可能的情况下可能包含上万个PV模块的PV系统中什么位置发生故障。这显著地简化了对PV系统的维护。
在有线连接的通信网络62中，对PV模块12的定位例如通过以下方式是可能的：在通信协议中设置一参量(计数器)，其可以被消息包经过的每个网络节点12在不改变实际消息的情况下修改。参考图7，消息例如以具有位置变量PZ、包含该至少一个功率参数的测量值的消息并且在可能的情况下还具有消息首标的报文92来传送。位置变量PZ例如是计数器，其随着每经过一个网络节点64而提高一个数值(PZ+1)。这例如可以在网络中进行，其中网络协调器集成在组串组合器中并且因此进行发送的PV模块以“网络中第n个模块”的形式定位并与太阳能发电机的缆线连接比较，而不需要用户控制的初始化。在可能的情况下还可以分析所提供的信号(例如GPS或本地实现的无线发送器)，用于PV模块的定位。
在一简单情形下，只检测简单的值，例如“运行正常”或“运行不正常”或者“存在PV模块”或“不存在PV模块”。在一扩展实施中可以进行每个PV模块12的功率数据的功率测量和传输。在具有各个PV组串22的PV系统1、1’中，位于两个从每个PV模块12引出的连接线路之间的端电压被测量。
测量值被传输到控制装置67。在一有利实施方式中，控制装置67集成在PV阵列盒37中。瞬时PV模块电流的测量可以在PV阵列盒37中中央地为相应PV组串22的所有PV模块12进行。各个PV模块12的功率在PV阵列盒37中由集成的控制单元67确定，并且在可能的情况下被进一步传送。通过比较PV组串电压和各PV组串22的所有PV模块12合计的单电压，因此可以检测连接插头或线路上附加的电压降。
参考图8示出了PV模块12，其在外部的模块连接线路82(所谓的“带条”)上提供模块直流电压。现在例如在每个PV模块12中，用于检测功率参数的具有电容器84的测量装置74与模块连接线路并联连接。有利地，具有测量装置74或电容器84的监视系统以及每个PV模块12的网络接口72集成到固定在相应PV模块12上的相应接线和分线盒(例如参考本申请人的DE 10 2007 037 130和DE 10 2007 042 547)。有利地，用于测量该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口被供应以各自相应的PV模块的光电产生的电能。为此，用于测量该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口连接到用于接触接线和分线盒中带条的接触装置(例如参考本申请人的DE 10 2007 037 130和DE 10 2007 042547)。
利用图8中所示的实施方式，通过利用由模块电压产生的电场中的非线性效应在没有参考电压的情况下进行电压的测量。因此，利用介电常数依赖于电场强的材料来实现电容器84的依赖于模块电压的电容量。该电容量或其根据模块电压的变化于是可以被分析，例如通过在以该电容量实现的谐振电路中形成/移动的谐振频率或者电阻上的放电时间来分析。这例如通过与已知频率(例如网络中的无线频率或集成的石英)比较来进行。其中，电容器84可以不仅是借助于HF传送器耦入的DC回路的一部分，而且还电流隔离，电介质于是只被由模块产生的相应的电场穿透。
测量结果经由网络传输到本地网络协调器，这周期性地作为地址和电压值的数据对进行或者非周期性地根据网络协调器请求来进行。
测量装置74或传感器的能量供应可以通过PV模块12进行。PV模块12上被相应PV模块12充电的可选的储能器86即使在PV模块功率降低时也还可以短时间地执行测量并将消息例如传输到网络协调器66。网络协调器判断情形并且在可能的情况下启动处理措施(例如：模块报告功率下降，所有其他功能正常：可以排除黄昏或多云)。在该情形下，网络协调器66报告该PV模块的故障。
可选地，能量供应可以经由无线信号进行。这足以启动传感器、执行测量以及将测量值发送回网络协调器66。现有技术中已知关键字为“能量收集”的自给自足的能量供应的其他可能性，它们也可以用在该情形下，例如通过利用热电效应。
本领域技术人员能够理解，上述实施方式应当被理解为是示意性的，并且本发明并不限于这些实施方式，而是可以以各种方式变化而不背离本发明。此外能够理解，不管特征是在说明书、权利要求书、附图中还是以其他方式公开的，特征即使在其与其他特征一起描述的情况下也可以单独地限定本发明的主要部分。

Claims (21)

1.一种光电(PV)系统，包括：
多个PV模块(12)，
电流连接线路(24)，所述PV模块(12)借助于所述电流连接线路(24)串行和/或并行地联接成PV发生器(32，32’)，并且由所述PV模块(12)产生的电流经由所述电流连接线路(24)被传导，
一个或多个PV逆变器(42)，用于将由所述PV模块(12)产生的直流电流转换为适于电网的交流电流，
其中所述PV模块(12)每个都具有通信接口(72)，并且所述PV模块(12)相互连接成通信网络(62)，使得各个PV模块(12)构成所述通信网络(62)的网络节点，
具有特定于模块的数据经由所述通信网络(62)从所述PV模块(12)传输到控制装置(67)，使得所述控制装置(67)能够将所述特定于模块的数据分配给相应的PV模块，
所述通信网络(62)被构造为自组织网络，在所述自组织网络中，所述PV模块(12)自主地相互联网。
2.如权利要求1所述的PV系统，其特征在于，所述PV模块(12)每一个都包括用于检测至少一个功率参数的测量装置(74)，使得能够对于每个PV模块(12)单独地检测所述功率参数，并且所检测到的各个PV模块(12)的所述至少一个功率参数经由所述通信网络传输到所述控制装置(67)，使得所述控制装置(67)能够特定于模块地分析所述至少一个功率参数。
3.如权利要求1或2所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)自动地补偿网络节点的故障。
4.如权利要求1或2或3所述的PV系统，其特征在于，所述PV模块(12)的网络地址以自组织形式由所述通信网络(62)分配。
5.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)独立于用于光电产生的功率的所述电流连接线路(24)，并且所述通信网络(62)的拓扑结构不同于所述电流连接线路(24)的拓扑结构。
6.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述自组织网络(62)被构造为网状网络。
7.如权利要求6所述的PV系统，其特征在于，所述自组织网络(62)被构造为网状无线网络。
8.如权利要求7所述的PV系统，其特征在于，所述网状无线网络(62)具有用于测量网络节点之间的或至少一个网络节点与一固定预给定的参考点之间的距离的装置，使得能测量网络节点之间的实际距离，并且距离数据经由所述无线网络(62)被传送到所述控制装置(67)。
9.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，借助于所接收的距离数据生成具有各个PV模块(12)的以自组织形式分配的地址的网络(62)中实际PV模块(12)的实际位置图，并且所述特定于模块的数据、尤其是各个PV模块(12)的所检测到的所述至少一个功率参数被分配给相应PV模块(12)的所确定的实际位置(76)，使得能够实现所述PV发生器(32，32’)中所述特定于模块的数据、尤其是每个PV模块(12)的所述至少一个功率参数的位置分配。
10.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，包括存储有所述PV发生器(32，32’)中PV模块(12)的额定位置的模型布局的存储器(69)，其中确定所述PV模块(12)的实际位置的实际位置图(图5)并且所述实际位置图与所述模型布局比较(图6)，并且所述特定于模块的数据、尤其是实际PV模块(12)各自的所检测到的所述至少一个功率参数分别被分配给所述模型布局中的PV模块位置。
11.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，至少一个所述PV模块被构造为参考PV模块，所述参考PV模块相对于所述控制装置(67)的实际绝对位置能被调用，并且被用作为用于确定其余PV模块(12)的位置的参考点。
12.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述至少一个功率参数是相应PV模块(12)的瞬时状态、瞬时功率、瞬时电压或瞬时电流。
13.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，包括故障识别装置，所述故障识别装置根据每个组串或整个系统中的模块功率和以及与施加到一个或多个换流器上的DC功率比较来识别功率缆线连接中的故障或者在安装所述功率缆线连接时的差错。
14.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述PV模块(12)每一个都包括用于检测至少一个环境参数，尤其是模块温度、环境温度、阳光照射、风向或风力的传感器，并且除了所述至少一个功率参数之外，所述至少一个环境参数也经由所述通信网络被传输到所述控制装置(67)。
15.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，用于所述至少一个功率参数的测量装置(74)和/或所述通信接口(72)集成在相应PV模块(12)的背面上用于外部连接的接线和分线盒中。
16.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)的网络协调器(66)集成在所述PV发生器(32，32’)的PV发生器接线箱(38，38’)或PV子发生器接线箱(37)中。
17.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述至少一个功率参数是所述PV模块(12)的瞬时电压，并且所述瞬时电压在没有参考电压的情况下借助于非线性效应被检测。
18.如权利要求17所述的PV系统，其特征在于，用于检测所述瞬时电压的测量装置(74)包括电容量取决于场强的电容器(84)，从而所述电容器(84)的电容量是所述瞬时电压的度量。
19.如权利要求18所述的PV系统，其特征在于，所述电容器(84)是谐振电路的一部分，并且所述谐振电路的谐振频率被确定。
20.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，用于检测所述至少一个功率参数的测量装置(74)和/或网络接口(72)直接由相应PV模块(12)供应以由该PV模块(12)光电产生的能量。
21.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述PV模块(12)每一个都包括储能器(86)，所述储能器使得在所述PV模块(12)发生故障时还能够至少在一定时间内继续经由所述通信网络(62)进行数据通信。
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