CN105634398A

CN105634398A - 集成太阳能光伏智能控制系统的方法

Info

Publication number: CN105634398A
Application number: CN201610117902.2A
Authority: CN
Inventors: 杨春; 罗科
Original assignee: Hangzhou Pinnet Technologies Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Pinnet Technologies Co Ltd
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: CN105634398B

Abstract

本发明涉及控制方法领域，尤其是公开了一种集成太阳能光伏智能控制系统的方法，步骤如下：（1）逆变器给跟踪控制系统供电；（2）跟踪控制系统给智能清洗系统供电；（3）智能清洗系统将蓄电池电量和装置运行状态信息上传至跟踪控制系统；（4）跟踪控制系统将获取的支架角度信息、步骤（3）中的信息上传至逆变器；（5）逆变器将信息上传到管理系统；（6）管理系统进行数据分析后，将跟踪控制指令和清洗控制指令下发到逆变器；（7）逆变器将接收到的指令下发到跟踪控制系统；（8）跟踪控制系统根据跟踪控制指令，执行支架角度调整操作；并将清洗控制指令下发到智能清洗系统；（9）智能清洗系统根据清洗控制指令，执行清洗操作。

Description

集成太阳能光伏智能控制系统的方法

技术领域

本发明涉及控制方法领域，尤其是涉及一种集成太阳能光伏智能控制系统的方法。

背景技术

太阳能作为一种源源不断的绿色能源，在世界各国的可持续发展策略中具有举足轻重的作用，而光跟踪和智能清洗是提升发电量的两种重要方式。

目前大多数光伏支架跟踪系统是由跟踪控制器独立控制，该控制器需要通过配电箱单独供电，清洗装置也是单独设置，使得布线复杂施工困难、成本高；在自动控制层面，大多数控制器是根据太阳跟踪算法进行控制，没有进行多维数据的对比，调整角度精确度不高，进而无法将支架调整至最佳角度，无法使光伏板的发电量达到最佳。同样地，现行智能清洗装置也是简单的执行清洗命令或是人工清洗，无法通过分析对比发电量变化等因素而自动清洗；清洗次数过多，造成水资源浪费，清洗次数过少，无法保证较高的发电量。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种控制方便，布线方便简单的集成太阳能光伏智能控制系统的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种集成太阳能光伏智能控制系统的方法，包括下述步骤：

（1）逆变器通电后通过三项交流方式给跟踪控制系统供电；

（2）跟踪控制系统以无线供电方式给智能清洗系统供电；

（3）智能清洗系统将其内部蓄电池电量和装置运行状态信息上传至跟踪控制系统；

（4）跟踪控制系统获取支架角度信息，然后将支架角度信息、接收到蓄电池电量和装置运行状态信息上传至逆变器；

（5）逆变器将接收到的信息上传到管理系统进行分析；

（6）管理系统进行数据分析后，将跟踪控制指令和清洗控制指令下发到逆变器；

（7）逆变器将接收到的跟踪控制指令和清洗控制指令下发到跟踪控制系统；

（8）跟踪控制系统根据跟踪控制指令，执行支架角度调整操作；并将清洗控制指令下发到智能清洗系统；

（9）智能清洗系统根据清洗控制指令，执行清洗操作。

本发明将跟踪控制系统、智能清洗系统、逆变器与管理系统进行整合，通过由逆变器统一供电方式，解决了跟踪控制系统以及智能清洗系统需要单独供电问题，简化了施工布线,节省了成本；并通过管理系统进行数据分析比较，确定较优的跟踪支架角度，提升了发电效能，减少了支架转动的损耗；通过管理系统的数据分析比较，根据可需要选择性地控制智能清洗系统对个别支架和光伏板执行清洗操作，节省了用电成本，减少了清洗装置间的损耗；通过逆变器解决跟踪系统与智能清洗装置供电和数据传输的问题，并通过逆变器向管理系统回传智能清洗系统和跟踪系统的数据信息，管理系统进行数据分析后，再向跟踪控制系统和智能清洗系统发送控制指令；最终实现了智能控制、发电、智能跟踪、智能清洗一体的智能光伏解决方案，减少了线路的布置，使用更加简单、方便，也减少了使用成本。

进一步地，所述步骤（6）中，管理系统对接收到的信息进行数据分析采用最大功率点跟踪控制算法和多智能清洗比较算法。

进一步地，所述最大功率点跟踪控制算法的计算过程如下：

（a）启动监控系统后，记录当前日期，以7天为周期，只对周期的第1天进行最优角度计算；

（b）在周期的第1天，根据太阳跟踪算法计算出支架应当调整到的角度α，跟踪控制系统上报当前支架角度β，计算出角度差值a=α-β，当a>1°或a<1°时；

（c）选定3个参考支架，分别调整角度至a-0.2°，a°，a+0.2°；

（d）待30秒后，计算该时间段内3个参考支架的实际发电功率与理论发电功率的比值分别为PR1、PR2、PR3；

（e）选出PR1、PR2、PR3中的最大值，并将最大值对应的支架角度定为最优角度；然后将当前时间和最优角度保存；

（f）下发的跟踪控制指令为将所有支架按最优角度进行调整；

（g）对于周期内第2-7天时间，下发跟踪控制指令为根据保存的时间进行最优角度的调整；

（h）进入下一周期时，重复上述步骤（b）-（g）。

上述方法将通过太阳跟踪算法计算出的角度，通过多维数据的比对，即将支架调整至a-0.2°，a°，a+0.2°后的工作效率进行比对，选出最佳的调整角度，实现更细致的跟踪控制，保证支架位置调整的精确性，进而保证光伏板的最佳工作角度，提高发电量。

进一步地，所述多智能清洗比较算法的计算过程如下：

（a）历史数据分析：

（i）计算出当日每个支架实际发电功率与理论发电功率的比值PR4；

（ii）计算出每个支架当日之前7日的实际发电功率与理论发电功率比值的平均值PR5；

（b）标杆支架数据分析：

（i）设定某一支架为标杆支架，对标杆支架进行清洗，计算出当日标杆支架的实际发电功率与理论发电功率的比值PR6；

（ii）计算出当日其他支架的实际发电功率与理论发电功率的比值PR7；

（d）选出连续3天PR4/PR5>1.04,且PR6/PR7>1.04的支架，判断这些支架所连的逆变器是否失效，若失效，则忽略逆变器失效的支架；若未失效，则得出需对支架执行清洗操作的清洗控制指令；

（e）管理系统下发执行上述清洗控制指令。

通过上述多智能清洗比较算法的精确计算，能得知太阳能电池是否需要进行清洗，无需执行清洗操作的光伏板不进行清洗操作，对影响发电量的太阳能光伏板则执行清洗操作，避免了不必要的操作；保证太阳能光伏板正常工作的同时，减少了水资源和电力资源的浪费，且上述多智能清洗比较算法的判断的准确度高。

进一步地，所述步骤（e）的具体操作过程如下：管理系统下发执行上述清洗控制指令；如果需执行清洗操作的支架上蓄电池电量充足，则向这些需要清洗的支架发送清洗控制指令，否则等待蓄电池充电完毕后再发送清洗控制指令。该过程能保证有充足的电量执行清洗操作，还可避免智能清洗系统中止操作而影响光伏板的正常工作。

综上所述，本发明将跟踪、控制、清洗、管理过程进行整合，通过由逆变器统一供电方式，解决了各系统需单独供电问题，简化了施工布线,节省了成本。

附图说明

图1为本发明的集成太阳能光伏智能控制系统的结构原理图；

图2为本发明的最大功率点跟踪控制算法计算的流程图；

图3为本发明的多智能清洗比较算法计算的流程图；

图4为本发明的部分流程图一；

图5为本发明的部分流程图二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。

如图1-5所示，一种集成太阳能光伏智能控制系统的方法，该方法整合了管理系统、逆变器控制系统、跟踪控制系统及智能清洗系统。包括下述步骤：

（1）启动逆变控制系统，逆变器通电后，通过三项交流方式给跟踪控制系统供电，使其启动；

（2）跟踪控制系统通过无线供电方式给智能清洗系统供电，使其启动；进而能实现多个系统通过统一供电方式运行。

（3）如图4所示，智能清洗系统启动以后，智能清洗系统会将其内部的蓄电池电量和装置运行状态信息上传至跟踪控制系统；

（4）如图5所示，跟踪控制系统获取支架角度信息，然后将支架角度信息、接收到蓄电池电量和装置运行状态信息一起上传至逆变器；

（5）逆变器将接收到的信息上传到管理系统进行存储和分析；

（6）管理系统进行数据分析后，将跟踪控制指令和清洗控制指令下发到逆变器。所述管理系统对接收到的信息进行数据分析采用最大功率点跟踪控制算法和多智能清洗比较算法。

如图2所示，所述最大功率点跟踪控制算法的计算过程如下：

（b）在周期的第1天，管理系统根据当前经纬度和当地时间，通过太阳跟踪算法，计算出高度角和方位角，最终计算出支架应当调整到的角度α；再根据从跟踪控制系统中上报的当前支架角度β，计算出角度差值a=α-β，当a>1°或a<1°时；

（c）选定3个参考支架，分别调整角度至a-0.2°，a°，a+0.2°；即第一个参考支架角度调整至a-0.2°；第二个参考支架角度调整至a°；第三个参考支架角度调整至a+0.2°。

（d）等待30秒后，计算出该时段内，上述3个参考支架所连逆变器的实际发电功率与理论发电功率的比值，并分别记为PR1、PR2、PR3；

（e）选出PR1、PR2、PR3中的最大值，并将最大值对应的支架角度定为最优角度；然后将当前时间和最优角度保存至管理系统的数据库中；

（f）管理系统下发的跟踪控制指令为将所有支架按最优角度进行调整；

（g）对于每个周期内第2-7天时间，下发跟踪控制指令为根据保存的时间进行最优角度的调整，即在与保存时间相同的时间段将支架角度调整至对应的最优角度；此时，不再重复步骤（b）-（f）；

（h）进入下一周期时，重复上述步骤（b）-（g）。

而所述的多智能清洗比较算法是根据历史数据分析和标杆数据分析两种方式共同进行决定是否需要执行清洗操作，监控系统启动后，管理系统每天晚上需对太阳能光伏板是否清洗进行判断，具体的过程如下：

（a）历史数据分析：

（i）计算出当日每个支架上逆变器的实际发电功率与理论发电功率的比值PR4；

（ii）计算出当日之前7日逆变器的实际发电功率与理论发电功率比值PR的平均值PR5；选出连续3天PR4/PR5>1.04的支架集合A2;

（b）标杆支架数据分析：

（i）标杆数据分析需要电站管理人员每天对一个支架的光伏板进行清洗，而该被清洗的光伏板对应的支架设定为标杆支架，计算出标杆支架所连逆变器每日的实际发电功率与理论发电功率的比值PR6作为标杆值；

（ii）计算出当日除标杆支架外其他支架所连逆变器的实际发电功率与理论发电功率的比值PR7，选出连续3天PR6/PR7>1.04的支架集合A1；

（d）选出A1和A2中共有的支架，判断这些支架所连的逆变器是否失效，若失效，则忽略逆变器失效的支架；若未失效，则得出需对支架执行清洗操作的清洗控制指令；即逆变器失效的这部分支架需忽略；逆变器未失效的支架，则需执行清洗操作的清洗控制指令；而当逆变器失效时会收到逆变器失效警告提醒。

（e）管理系统下发执行上述清洗控制指令；如果需执行清洗操作的支架上蓄电池电量充足，则向这些需要清洗的支架发送清洗控制指令，否则等待蓄电池充电完毕后再发送清洗控制指令。

（9）智能清洗系统根据清洗控制指令，执行清洗操作。

本发明所提供的整合太阳能光伏组件的智能控制系统方法，通过由逆变器统一供电方式，解决了跟踪控制系统以及智能清洗系统需要单独供电的问题，简化了施工布线,节省了成本；并通过管理系统进行数据分析比较，确定较优的跟踪支架角度，提升了发电效能，减少了支架转动的损耗；智能启动清洗装置，节省了用电成本，减少了清洗装置间的损耗。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种集成太阳能光伏智能控制系统的方法，包括下述步骤：

（1）逆变器通电后通过三项交流方式给跟踪控制系统供电；

（2）跟踪控制系统以无线供电方式给智能清洗系统供电；

（5）逆变器将接收到的信息上传到管理系统进行分析；

（9）智能清洗系统根据清洗控制指令，执行清洗操作。

2.根据权利要求1所述的集成太阳能光伏智能控制系统的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，管理系统对接收到的信息进行数据分析采用最大功率点跟踪控制算法和多智能清洗比较算法。

3.根据权利要求2所述的集成太阳能光伏智能控制系统的方法，其特征在于：所述最大功率点跟踪控制算法的计算过程如下：

（c）选定3个参考支架，分别调整角度至a-0.2°，a°，a+0.2°；

（h）进入下一周期时，重复上述步骤（b）-（g）。

4.根据权利要求2所述的集成太阳能光伏智能控制系统的方法，其特征在于：所述多智能清洗比较算法的计算过程如下：

（a）历史数据分析：

（b）标杆支架数据分析：

（e）管理系统下发执行上述清洗控制指令。

5.根据权利要求4所述的集成太阳能光伏智能控制系统的方法，其特征在于：所述步骤（e）的具体操作过程如下：管理系统下发执行上述清洗控制指令；如果需执行清洗操作的支架上蓄电池电量充足，则向这些需要清洗的支架发送清洗控制指令，否则等待蓄电池充电完毕后再发送清洗控制指令。