CN103543326B - 一种测定光伏组件的发电功率的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测定光伏组件的发电功率的系统，包括：多个光伏组件；光伏组件测量装置，与多个光伏组件相连接；所述的网关，与所述的光伏组件测量装置相连接；与多个光伏组件、所述的光伏组件测量装置相连接的直流汇流箱；与所述的直流汇流箱相连接的直流配电柜；与所述的直流配电柜相连接的逆变器；环境监测仪；数据处理器，分别与所述的网关以及所述的环境监测仪相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流，接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，并输出光伏组件的发电功率。满足了光伏发电系统对组件工作状态及发电功率分析的需求，及时了解光伏组件的工作状态及发电状态，减少发电量损失。

Description

一种测定光伏组件的发电功率的系统

技术领域

本发明关于新能源勘探技术领域，特别是关于大规模太阳能发电的勘探技术，具体的讲是一种测定光伏组件的发电功率的系统。

背景技术

光伏组件是太阳能发电系统的核心，在实际运行中每个组件的工作状态不尽相同。而现有技术中的监控系统没有对组件工作状态进行分析，同时由于光伏发电系统分布范围广，位置偏远，给组件的管理和通讯带来很大的挑战，管理人员无法及时的了解组件的工作状态，不能及时了解故障，不仅减少了发电量，同时也存在安全隐患。

光伏组件的工作状态包括组件的运行信息和发电功率，其有助于电站运行维护人员了解组件的运行状态，及时采取措施解决故障问题，同时也可以为不同组件的工作性能的对比提供数据基础。

现有技术中的光伏组件监控系统存在以下技术缺陷：

（1）、通讯网关与管理设备之间采用有线通讯方式，成本高且不适用于远距离传输；

（2）、对光伏组件的监控没有实现组件发电功率的分析；

（3）、监控的数据丢失后无法重新获取。

发明内容

本发明提供一种测定光伏组件的发电功率的系统，针对现有技术中存在的上述技术问题，通过设置传感器采集组件电压、电流，并通过无线的方式传输至数据处理器，最终输出光伏组件的发电功率，进而实现了实时了解光伏组件的发电功率的运行状况，减少了系统损失。

本发明的目的是，提供了一种测定光伏组件的发电功率的系统，包括：多个光伏组件；光伏组件测量装置，与所述的多个光伏组件相连接，用于测量光伏组件的电压、电流，并将所述的电压、电流发送至网关；所述的网关，与所述的光伏组件测量装置相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流；与多个光伏组件、所述的光伏组件测量装置相连接的直流汇流箱；与所述的直流汇流箱相连接的直流配电柜；与所述的直流配电柜相连接的逆变器；环境监测仪，用于测量水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速；数据处理器，分别与所述的网关以及所述的环境监测仪相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流，接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，并输出光伏组件的发电功率。

优选的，所述的数据处理器具体包括：电压电流接收模块，用于接收所述的光伏组件的电压、电流；接收模块，用于接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速；信息存储模块，用于预先存储所述光伏组件的安装信息以及出厂信息；光伏组件发电功率确定模块，用于根据所述的光伏组件的电压、电流、安装信息、出厂信息水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速确定光伏组件的发电功率。

优选的，所述的系统还包括：数据集中器，分别与所述的网关、所述的环境监测仪以及所述的数据处理器相连接，用于采集所述的光伏组件的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，将所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速存储后进行传输。

优选的，所述的系统还包括：转换装置，分别与所述的数据集中器以及所述的数据处理器相连接，用于转换所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速的通信方式。

优选的，所述的系统还包括：远程服务器，与所述的数据处理器相连接，用于远程查询光伏组件的发电功率。

优选的，所述光伏组件测量装置为传感器。

优选的，所述的转换装置为RS485/GPRS转换器。

本发明的有益效果在于，针对现有技术中存在的上述技术问题，提出一种测定光伏组件的发电功率的系统，通过设置传感器采集组件电压、电流并通过无线的方式传输至数据处理器，最终输出太阳能光伏发电功率，进而实现了实时了解整个太阳能光伏系统的运行状况，减少了系统损失，具有很高的工程实用意义，满足光伏发电系统对组件工作状态及发电功率分析的需求，及时了解光伏组件的工作状态及发电状态，减少发电量损失。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的结构框图；

图2为图1中的数据处理器的具体结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式二的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式三的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式四的结构框图；

图6为本发明提供的具体实施例中的一种测定光伏组件的发电功率的系统中RS485/GPRS转换设备的设备原理图；

图7为本发明提供的具体实施例中的一种测定光伏组件的发电功率的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种测定光伏组件的发电功率的系统，图1为测定光伏组件的发电功率的系统实施方式一的结构框图，由图1可知，该系统具体包括：

多个光伏组件100，多个光伏组件可组成组件串。

光伏组件测量装置200，与所述的多个光伏组件100相连接，用于测量光伏组件的电压、电流，并将所述的电压、电流发送至网关300。在具体的实施方式中，光伏组件测量装置200可通过智能传感器来实现，以获取光伏组件的电压、电流。光伏组件测量装置200的数量与光伏组件100的数量相同。智能传感器安装于光伏组件的接线盒的输出端，组件串中智能接线盒的输出端串联接入汇流箱的输入端。每一个组件串的电压为该串所有组件对应的智能传感器测量的电压之和，组件串的电流为该串每个组件对应的智能传感器测量电流的平均值。

所述的网关300，与所述的光伏组件测量装置200相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流。在具体的实施方式中，智能传感器与网关之间可进行无线射频连接。

环境监测仪400，用于测量水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速。所述的网关和环境监测仪均采用RS485通讯方式。

与多个光伏组件100、所述的光伏组件测量装置200相连接的直流汇流箱500；

与所述的直流汇流箱500相连接的直流配电柜600；

与所述的直流配电柜600相连接的逆变器700，逆变器可为光伏逆变器。

数据处理器800，分别与所述的网关300以及所述的环境监测仪400相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流，接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，并输出光伏组件的发电功率。此处输出的光伏组件的发电功率是根据采集到的数据确定出的理论值，不是光伏组件的实际发电功率，实际发电功率为电压电流的乘积获取，可以通过实际发电功率和理论发电功率的对比确定组件的发电状态。

图2为图1中的数据处理器800的具体结构框图，由图2可知，数据处理器800具体包括：

电压电流接收模块801，用于接收所述的光伏组件的电压、电流，在具体的实施方式中，电压电流接收模块可为GPRS数据接收模块，所有的数据均通过RS485/GPRS转换设备转换后传输至GPRS数据接收模块。

环境数据接收模块802，用于接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速；

信息存储模块803，用于预先存储所述光伏组件的安装信息以及出厂信息；

光伏组件发电功率确定模块804，用于根据所述的光伏组件的电压、电流、安装信息、出厂信息水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速确定光伏组件的发电功率。

本发明中的光伏组件的发电功率是表征光伏电站运行性能的最终指标。测定光伏组件的发电功率的系统可运用于光伏发电系统以及各种包含光伏发电的发电系统的监控系统。

所述的光伏组件的工作状态包括组件及组件串的运行状态，组件及组件串的发电功率，组件发电功率由组件电压、电流、组件的安装信息和出厂信息、环境数据确定。

图3为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式二的结构框图，由图3可知，该系统在实施方式二中，还包括：

数据集中器900，分别与所述的网关300、所述的环境监测仪400以及所述的数据处理器800相连接，用于采集所述的光伏组件的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，将所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速存储后进行传输。

所述的数据集中器可以实时采集、定时采集、存储各种设备的RS485数据，并最终传送至数据处理器，数据集中器具有断点重传的功能，可以存储至少一周的数据，并具有独立的通讯规约，保证数据的完整性。

采用上述测定光伏组件的发电功率的系统后，能够采集组件的电压、电流、温度及环境数据，通过无线的方式传输至数据处理器，分析组件的运行状态，确定组件的发电功率，用户可以通过Web浏览器访问系统查看组件工作状态。

图4为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式三的结构框图，由图4可知，该系统在实施方式三中，还包括：

转换装置1000，分别与所述的数据集中器900以及所述的数据处理器800相连接，用于转换所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速的通信方式。转换装置可以将RS485的数据转换为GPRS的数据，可以将有线传输转换为无线传输。

在本发明的具体实施例中，所述的网关300、环境监测仪400、数据集中器900均可采用RS485通讯方式，数据集中器可以采集各种设备的RS485数据，并最终传送至转换装置，通过RS485总线最终连接至转换装置上，转换装置可通过RS485/GPRS转换设备来实现。RS485/GPRS转换设备的设备原理图如图6所示，由图6可知，RS485/GPRS转换设备设有电源模块、RS485接收模块、时钟模块、看门狗模块、无线模块、SIM/UIM卡接口、无线及其接口模块，在SIM/UIM卡模块中插入SIM卡，给电源模块供电，通过RS485接收模块接收RS485信号，并通过无线模块将数据转换为GPRS信号。

图5为本发明实施例提供的一种测定光伏组件的发电功率的系统的实施方式四的结构框图，由图5可知，该系统在实施方式四中还包括：

远程服务器1100，与所述的数据处理器1000相连接，用于远程查询光伏组件的发电功率。所述远程服务器1100可通过Internet远程连接数据处理器，获取效率测量的结果。

图7为本发明提供的具体实施例中的一种测定光伏组件的发电功率的系统的结构示意图，如图7所示，本发明提供的测定光伏组件的发电功率的系统，用于光伏组件的运行状态和发电功率的监测，包括光伏组件101、直流汇流箱104、直流配电柜105和光伏逆变器106，所有光伏组件101分组后接入直流汇流箱104的输入端，而汇流箱104的输出端则接入直流配电柜105，直流配电柜105的输出端接入光伏逆变器106从而接入电网，实现太阳能发电，还包括至少一个智能传感器102、一个网关103、一个环境监测仪107、一个数据集中器109，一个RS485/GPRS转换装置110、一个数据处理器111，下面分别介绍。

智能传感器102的数目与光伏组件101的数目相同，测量光伏组件101的电压、电流；智能传感器102与网关103进行无线射频连接，将检测到的数据送至通讯网关103；通讯网关103和环境监测仪107均采用RS485通讯，具有相对应的通讯规约，并接入数据集中器109存储采集到的信息，数据集中器109的输出端接入RS485/GPRS转换设备110，通过GPRS将采集的数据传送至数据处理器111进行处理，监测光伏组件的工作状态；提供Web服务，通过Internet远程连接个人计算机112，用户可以远程查询光伏发电系统效率信息。

光伏组件的工作状态包括光伏组件及组件串的运行状态和发电功率，通过获取组件的电压、电流及温度获取组件的运行状态，分析组件的电压、电流、组件温度、水平面上的直接辐照度、散射度及组件的安装信息获取组件及组件串的发电功率。

综上所述，本发明的测定光伏组件的发电功率的系统，在太阳能光伏发电系统的基础上增加智能传感器、通讯网关、环境监测仪等测量设备及RS485/GPRS转换设备；各类测量设备与数据集中器相连，数据集中器的输出接入RS485/GPRS转换设备，最终通过GPRS将数据传送至数据中心，数据中心存储数据、进行组件运行状态和发电功率的处理并提供Web服务，用户可以通过远程查询光伏组件的工作状态。

综上所述，本发明技术方案带来的有益效果是：

1、光伏电站运行维护人员可以采用本发明提出的测定光伏组件的发电功率的系统，实时了解每个光伏组件的运行状态和发电功率，及时发现问题解决问题，减少系统损失；

2、通过页面交互即可获取光伏组件的工作状态信息，也可在此基础上增加手持终端，随时可以了解组件工作状态，提高了工作效率；

3、本发明提出的测定光伏组件的发电功率的系统可以对不同组件的工作状态进行对比，便于用户选择；

4、测定光伏组件的发电功率的系统增加数据集中器，在GPRS设备通讯故障时能够保存监测数据，恢复正常后重新发送，实现断点重传，解决传统监控系统的数据丢失的问题。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种测定光伏组件的发电功率的系统，其特征是，所述的系统包括：

多个光伏组件；

光伏组件测量装置，与所述的多个光伏组件相连接，用于测量光伏组件的电压、电流，并将所述的电压、电流发送至网关；

所述的网关，与所述的光伏组件测量装置通过无线射频相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流；

与多个光伏组件、所述的光伏组件测量装置相连接的直流汇流箱；

与所述的直流汇流箱相连接的直流配电柜；

与所述的直流配电柜相连接的逆变器；

环境监测仪，用于测量水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速；

数据处理器，分别与所述的网关以及所述的环境监测仪相连接，用于接收所述的光伏组件的电压、电流，接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，并输出光伏组件的发电功率；

数据集中器，分别与所述的网关、所述的环境监测仪以及所述的数据处理器相连接，用于采集所述的光伏组件的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速，将所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速存储后进行传输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的数据处理器具体包括：

电压电流接收模块，用于接收所述的光伏组件的电压、电流；

环境数据接收模块，用于接收水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速；

信息存储模块，用于预先存储所述光伏组件的安装信息以及出厂信息；

光伏组件发电功率确定模块，用于根据所述的光伏组件的电压、电流、安装信息、出厂信息水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速确定光伏组件的发电功率。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述的系统还包括：

转换装置，分别与所述的数据集中器以及所述的数据处理器相连接，用于转换所述的电压、电流、水平面上的总辐射度、直接辐照度、散射度、环境温度、组件温度以及风速的通信方式。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的系统还包括：

远程服务器，与所述的数据处理器相连接，用于远程查询光伏组件的发电功率。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的系统，其特征是，所述光伏组件测量装置为传感器。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的转换装置为RS485/GPRS转换器。