CN107271916A - 一种电池板组串健康状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池板组串健康状态检测方法，包括以下步骤：搭建电池板组串健康状态检测模块；组串电压扫描触发模块判定是否达到扫描触发条件；在电池板组串两端加扫描电压；阴影组件计算模块根据峰值点信息计算电池板组串阴影效果，并估算该阴影效果下的阴影组件数目；组串健康状态评估模块评估电池组串健康程度；该池板组串健康状态检测方法可以有效地对电池板组串健康状态做出及时的评估，计算出电池板组串中阴影组件的数目，从而防止对电池板组串造成更大的损害。

Description

一种电池板组串健康状态检测方法

技术领域

本发明涉及光伏并网发电技术领域，特别涉及一种电池板组串健康状态检测方法。

背景技术

光伏发电单元由数量众多的光伏电池板组串构成，而光伏电池板组串作为光转电的核心转换设备，目前光伏电站对组串自身的故障的监控手段却非常少。现有光伏电站监控系统对组串监控程度不足，监控的数据种类少，监控的数据量少，监控数据的实时性差，而且各个直流汇流箱的数据信息不同步，无法全面把握整个电站光伏电池板组串的质量以及后续的发展情况。

现有技术通过采集每个光伏电池板组串的PV特性曲线数据，并计算组串衰减速率来实现对光伏电池板组串健康程度评价，这样的方法是通过在稳定光强时同一时刻不同组串PV特性曲线的比较来实现光伏电池板组串健康状态的检测，这样的方法监控数据量大且计算方式复杂，不能准确判断检测光伏电池板组串的健康状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池板组串健康状态检测方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种电池板组串健康状态检测方法，包括如下步骤：

1)搭建电池板组串健康状态检测模块，该模块包括组串电压扫描触发模块、组串电压扫描模块、阴影组件计算模块、组串健康状态评估模块；

2)组串电压扫描触发模块判定是否达到扫描触发条件，判断结果为“是”，进入下一步，判定结果为“否”，则继续判断；

3)在电池板组串两端加扫描电压，组串电压扫描模块控制扫描电压由开路电压的30％向上扫描至开路电压，并将扫描过程中电池板组串功率突变点作为峰值点，记录峰值点信息；

4)阴影组件计算模块根据峰值点信息计算电池板组串阴影效果，并估算该阴影效果下的阴影组件数目；

5)组串健康状态评估模块根据一段时间内电池板组串的阴影效果和电池板组串中阴影组件的数目评估电池组串健康程度。

优选地，所述的步骤4)中电池板组串阴影效果的计算方法包括如下步骤：

a)计算电池板组串的无阴影时实际输出短路电流，计算公式为：

E_SUN为实际太阳辐射强度；E_STC为标准测试条件太阳辐射强度，为1000W/m²；I_{SC_SUN}为无阴影时实际输出短路电流；I_{SC_STC}为电池板手册给定的短路电流；

b)计算电池板组串阴影效果η，计算方法为：

I_{SC_SUN}为无阴影时电池板组串的输出短路电流；I_{SC_Shadow}为实际测得电池板组串的短路电流。

优选地，所述的步骤4)中阴影组件数目的计算方法为：扫描过程中的两个峰值点电压压差除以对应辐照强度下的电池开路电压。

优选地，所述的电池开路电压Voc的计算方法为：

k为玻尔兹曼常数，k＝1.381×10^-23J/K；q为电子电荷量；n取1；T为温度，单位为K；I₀为反向饱和电流，Isc为短路电流。

与现有技术相比，该电池板组串健康状态检测方法具有如下优势：可以有效地对电池板组串健康状态做出及时的评估，计算出电池板组串中阴影组件的数目，从而防止对电池板组串造成更大的损害。

附图说明

图1为本发明提供的电池板组串健康状态检测方法的流程图。

图2为组串电压扫描模块扫描过程中电池板组串两端电压和功率的曲线图。

图3为组串电压扫描模块扫描过程中电池板组串两端电压和流经电池板组串电流的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1-3所示，该电池板组串健康状态检测方法包括如下步骤：

1)搭建电池板组串健康状态检测模块，该模块包括组串电压扫描触发模块、组串电压扫描模块、阴影组件计算模块、组串健康状态评估模块；

2)组串电压扫描触发模块判定是否达到扫描触发条件，判断结果为“是”，进入下一步，判定结果为“否”，则继续判断，扫描触发条件有两种：一是检测到电流突降并由算法处理确认有局部阴影产生，二是未检测到局部阴影且一天中预定的电压扫描时间到来；

3)在电池板组串两端加扫描电压，组串电压扫描模块控制扫描电压由开路电压的30％的最低电压向上扫描至开路电压，并将扫描过程中电池板组串功率突变点作为峰值点，记录峰值点信息，峰值点信息包括电压、电流、功率的测量值；扫描的过程中不断更新峰值点计数器，当扫描过程结束时，如果峰值点计数器数值大于1，说明电池板组串存在阴影；图3展示的电池板组串中的电池分别存在两种不同程度的故障，对应区段1的阴影效果小于区段2的阴影效果，曲线从左到右，第一个峰值点为组串中无阴影的电池板的最大功率输出；阴影区段1为无阴影电池板与阴影效果1的电池板的叠加输出曲线，电流为阴影效果1的电池板对应的短路电流；阴影区段2为整个电池板组串的输出曲线，电流为阴影效果2的电池板对应的短路电流

4)阴影组件计算模块根据峰值点信息计算电池板组串阴影效果，并估算该阴影效果下的阴影组件数目；

一、电池板组串阴影效果的计算方法包括如下步骤：

a)计算电池板组串的无阴影时实际输出短路电流，计算公式为：

E_SUN为实际太阳辐射强度；E_STC为标准测试条件太阳辐射强度，为1000W/m²；I_{SC_SUN}为无阴影时实际输出短路电流；I_{SC_STC}为电池板手册给定的短路电流；

b)计算电池板组串阴影效果η，计算方法为：

I_{SC_SUN}为无阴影时电池板组串的输出短路电流；I_{SC_Shadow}为实际测得电池板组串的短路电流。

二、阴影组件数目的计算方法为：扫描过程中的两个峰值点电压压差除以对应辐照强度下的电池板组串开路电压；电池板组串开路电压Voc的计算方法为：

k为玻尔兹曼常数，k＝1.381×10^-23J/K；q为电子电荷量；n取1；T为温度，单位为K；I₀为反向饱和电流，Isc为短路电流。

5)组串健康状态评估模块根据一段时间内电池板组串的阴影效果和电池板组串中阴影组件的数目评估电池组串健康程度。

电池板组串健康状态检测模块在连续一段时间内对该电池板组串进行检测并判断每天是否均形成多峰，时间段可设定为10天(也可以适当增大，如20天、30天)，判断是不是因为云朵、建筑物等遮挡造成的阴影，而是电池板组串自身健康状态有问题；若是电池板组串本身造成的阴影效果，求出电池板组串中阴影组件的数目。

其中，当组串阴影效果大于50％，或阴影组串数目大于3(以22块光伏组件串联系统为例)时，需要及时排除电池板组串故障，防止电池板组串中其他非阴影组件受损，从而有效地避免造成更大损失。

Claims (4)

1.一种电池板组串健康状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)搭建电池板组串健康状态检测模块，该模块包括组串电压扫描触发模块、组串电压扫描模块、阴影组件计算模块、组串健康状态评估模块；

2)组串电压扫描触发模块判定是否达到扫描触发条件，判断结果为“是”，进入下一步，判定结果为“否”，则继续判断；

3)在电池板组串两端加扫描电压，组串电压扫描模块控制扫描电压由开路电压的30％向上扫描至开路电压，并将扫描过程中电池板组串功率突变点作为峰值点，记录峰值点信息；

4)阴影组件计算模块根据峰值点信息计算电池板组串阴影效果，并估算该阴影效果下的阴影组件数目；

5)组串健康状态评估模块根据一段时间内电池板组串的阴影效果和电池板组串中阴影组件的数目评估电池组串健康程度。

2.根据权利要求1所述的电池板组串健康状态检测方法，其特征在于，所述的步骤4)中电池板组串阴影效果的计算方法包括如下步骤：

a)计算电池板组串的无阴影时实际输出短路电流，计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>C</mi> <mo>_</mo> <mi>S</mi> <mi>U</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>C</mi> <mo>_</mo> <mi>S</mi> <mi>T</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>U</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>T</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

E_SUN为实际太阳辐射强度；E_STC为标准测试条件太阳辐射强度，为1000W/m²；I_{SC_SUN}为无阴影时实际输出短路电流；I_{SC_STC}为电池板手册给定的短路电流；

b)计算电池板组串阴影效果η，计算方法为：

<mrow> <mi>&amp;eta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>C</mi> <mo>_</mo> <mi>S</mi> <mi>h</mi> <mi>a</mi> <mi>d</mi> <mi>o</mi> <mi>w</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>C</mi> <mo>_</mo> <mi>S</mi> <mi>U</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

I_{SC_SUN}为无阴影时电池板组串的输出短路电流；I_{SC_Shadow}为实际测得电池板组串的短路电流。

3.根据权利要求1～2所述的电池板组串健康状态检测方法，其特征在于，所述的步骤4)中阴影组件数目的计算方法为：扫描过程中的两个峰值点电压压差除以对应辐照强度下的电池板组串开路电压。

4.根据权利要求3所述的电池板组串健康状态检测方法，其特征在于，所述的电池板组串开路电压Voc的计算方法为：

<mrow> <mi>V</mi> <mi>o</mi> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>n</mi> <mi>k</mi> <mi>T</mi> </mrow> <mi>q</mi> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>I</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

k为玻尔兹曼常数，k＝1.381×10^-23J/K；q为电子电荷量；n取1；T为温度，单位为K；I₀为反向饱和电流，Isc为短路电流。