CN107690139A - 一种用于光伏发电的通信方法 - Google Patents

一种用于光伏发电的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于光伏发电的通信方法，本发明的方法根据确定出的在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率，以获得精准的发电功率信息；本发明通过使用无线传输技术，既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，进而能够提高数据传输的实时性、可靠性；本发明的方法通过当前通信周期的监控装置丢包数和历史上发生无线通信线路故障的监控装置丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的监控装置和智能终端之间的通信质量。

Description

一种用于光伏发电的通信方法
技术领域
本发明涉及光电发电领域，具体涉及一种用于光伏发电的通信方法。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭以及环境压力的日益增大，我国乃至世界亟待能源结构的战略性调整，以风能、光能等为主的新能源在能源结构中将占到越来越多的比重。
由于光伏发电这种新能源具备洁净、安全可靠、运营费低、日常维护简单和任意地点都随处可用等优势，使光伏发电系统成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，它在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。光伏发电技术的核心是光伏电池板，分布式或大型电站因为它们采用的电池板阵列的数量极其庞大，其他便携式或非便携式的电子设备需要频繁的与电池板进行信息交互，考虑到这种电池板的数量，我们必须建立一种合理的通讯机制，通过这种通讯机制我们可以从电池板撷取电池板的参数数据，从而减轻实地采集数据的压力，并且达到数据的精确采集.
光伏组件监控系统中，监控装置负责监控系统内的光伏组件(即数据采集装置)的工作状态；通信子系统负责监控装置和数据采集装置间的数据传输。目前在光伏发电行业中，光伏组件监控系统中的通信子系统由传统的有线和无线两种方式组成。
其中，有线方式一般采用RS485总线网络，在同一总线上，最多可以挂接32个节点，部署要求高，需要铺设专用电缆，且可支持节点受限。而无线方式一般采用GPRS/3G/4G等移动通信运营商网络，比有线方式更灵活，更易部署，但数据流量成本高，且受限于运营商网络的覆盖范围。因此传统的通过系统在数据传输时，存在可靠性差、实时性差、成本性差等问题。
发明内容
本发明提供一种用于光伏发电的通信方法，本发明的方法针对每一预设时间点，首先确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，再根据光伏设备在每一倾角下对应的预设损失系数确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，根据确定出的在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率，以获得精准的发电功率信息；本发明通过使用无线传输技术，既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，进而能够提高数据传输的实时性、可靠性；本发明的方法通过当前通信周期的监控装置丢包数和历史上发生无线通信线路故障的监控装置丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的监控装置和智能终端之间的通信质量，实现了对监控装置和智能终端之间的监测，便于对发电设备的运行安全进行保护。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于光伏发电的通信方法，该方法包括如下步骤：
S1. 智能终端检测光伏发电设备的发电信息数据；
S2.智能终端将所述发电信息数据进行加密处理后，通过无线通信技术打包发送给监控装置；
S3. 监控装置接收智能终端发送过来的数据包，并进行解密，以获取所述发电信息数据。
优选的，在执行S2和S3步骤的同时，还执行如下监测智能终端和监控装置之间的通信质量的步骤S4，该步骤S4具体包括如下子步骤：
S41.统计当前通信周期监控装置的丢包数据；
S42. 判断当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
S43. 若当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准；
S44.当确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准后，终止通信，进行检修，以避免光伏发电系统失稳。
优选的，在当前通信周期内监控装置会向智能终端发送数据包，智能终端根据接收到的数据包会向监控装置返回相应的数据包，监控装置根据当前通信周期内发送和接收到的对应数据包的总量统计当前通信周期监控装置的丢包数据，监控装置发送给智能终端的数据包与智能终端返回给监控装置的数据包的对应关系，可根据数据包的标识信息进行确定。
优选的，无线通信线路故障预警线是根据历史预设时间段内的监控装置的丢包数据统计得到的，具体方法为：首先对历史预设时间段内的每个通信周期的监控装置丢包数进行统计，然后获取监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期的监控装置丢包数，其中，该监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期为多个，最后，根据监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的多个通信周期的监控装置丢包数，对通信线路故障预警线进行拟合，以得到通信线路故障预警线，该通信线路的故障预警线为一条近似直线的曲线。
优选的，在所述步骤S1中，所述发电信息数据至少包括光伏发电设备的发电功率数据，所述发电功率数据通过如下方式获得：
S11.针对每一预设时间点，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量；
S12.根据所述光伏设备在每一倾角下对应的预设损失系数，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率；
S13.根据在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定所述光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率。
优选的，在所述步骤S11中，针对每一预设时间点，按照下述方法确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量：
针对每一倾角，根据以下公式：
计算该倾角下一组光伏组件的太阳能辐照量，并根据该倾角下光伏组件的组数，确定所述光伏设备在该倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，其中：表示在每一预设时间点，光伏设备在该倾角下的一组光伏组件对应的太阳能辐照量；
β表示该倾角；
Hb表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的直接辐照量；
Hd表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的散射辐照量；
Hp表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的辐照量；
表示光伏设备所在的纬度；
δ表示在每一预设时间点对应的太阳赤纬角；
ω表示在每一预设时间点对应的时角。
优选的，在所述步骤S12中，预设损失系数可以包括光伏组件飞尘遮挡损失系数、光伏组件温度损失系数、逆变器损失系数、光伏组件不匹配损失系数和线缆损耗系数。
优选的，可以通过下述公式确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率：
ηij＝(1-η1i)×(1-η2j)×(1-η3)×(1-η4)×(1-η5)
其中：ηij表示在第j个预设时间点，光伏设备在第i个倾角下的光伏组件对应的系统效率,i∈[1,N]，j∈[1,M]，N表示倾角的总个数，M表示预设时间点的总个数；
η1i表示光伏设备在第i个倾角下的光伏组件飞尘遮挡损失系数；
η2j表示光伏设备在第j个预设时间点对应的光伏组件温度损失系数；
η3表示逆变器损失系数；
η4表示光伏组件不匹配损失系数；
η5表示线缆损耗系数。
优选的，在所述步骤S13中，按照下述方法确定光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率：
其中：Ep表示光伏设备在每一个预设时间点对应的发电功率；
p表示光伏设备的安装容量；
hi表示在每一预设时间点，光伏设备在该倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量；
ηij表示在第j个预设时间点，光伏设备在第i个倾角下的光伏组件对应的系统效率,i∈[1,N]，j∈[1,M]，N表示倾角的总个数，M表示预设时间点的总个数。
优选的，在所述步骤S2中，所述对发电信息数据进行加密处理，具体包括：
对所述发电信息数据进行校验；按照所述智能终端和所述监控装置之间的通信协议，对校验后的所述发电信息数据进行组装，并对组装后的所述发电信息数据进行对称加密。
优选的，在所述步骤S3中，所述对加密后的所述发电信息数据进行解密，具体包括：
对加密后的所述发电信息数据进行解密；
对所述发电信息数据进行解析，识别出所述发电信息数据中包含的智能终端身份；
将解析后的所述发电信息数据发送至所述监控装置的主机。
本发明的技术方案具有如下优点：
（1）该方法针对每一预设时间点，首先确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，再根据光伏设备在每一倾角下对应的预设损失系数确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，根据确定出的在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率，以获得精准的发电功率信息。
（2）本发明通过使用无线传输技术，既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，进而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
（3）本发明的方法，通过当前通信周期的监控装置丢包数和历史上发生无线通信线路故障的监控装置丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的监控装置和智能终端之间的通信质量，实现了对监控装置和智能终端之间的监测，便于对发电设备的运行安全进行保护。
附图说明
图1示出了一种用于光伏发电的通信方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了一种用于光伏发电的通信方法的流程图，该方法包括如下步骤：
S1. 智能终端检测光伏发电设备的发电信息数据；S2.智能终端将所述发电信息数据进行加密处理后，通过无线通信技术打包发送给监控装置；S3. 监控装置接收智能终端发送过来的数据包，并进行解密，以获取所述发电信息数据。
其中，在执行S2和S3步骤的同时，还执行如下监测智能终端和监控装置之间的通信质量的步骤S4，该步骤S4具体包括如下子步骤：
S41.统计当前通信周期监控装置的丢包数据。在当前通信周期内监控装置会向智能终端发送数据包，智能终端根据接收到的数据包会向监控装置返回相应的数据包，监控装置根据当前通信周期内发送和接收到的对应数据包的总量统计当前通信周期监控装置的丢包数据，监控装置发送给智能终端的数据包与智能终端返回给监控装置的数据包的对应关系，可根据数据包的标识信息进行确定。
S42. 判断当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值。
S43. 若当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准。线通信线路故障预警线是根据历史预设时间段内的监控装置的丢包数据统计得到的，具体方法为：首先对历史预设时间段内的每个通信周期的监控装置丢包数进行统计，然后获取监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期的监控装置丢包数，其中，该监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期为多个，最后，根据监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的多个通信周期的监控装置丢包数，对通信线路故障预警线进行拟合，以得到通信线路故障预警线，该通信线路的故障预警线为一条近似直线的曲线。
S44.当确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准后，终止通信，进行检修，以避免光伏发电系统失稳。
其中，在所述步骤S1中，所述发电信息数据至少包括光伏发电设备的发电功率数据，所述发电功率数据通过如下方式获得：
S11.针对每一预设时间点，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量；
S12.根据所述光伏设备在每一倾角下对应的预设损失系数，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率；
S13.根据在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定所述光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率。
在所述步骤S11中，针对每一预设时间点，按照下述方法确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量：
针对每一倾角，根据以下公式：
计算该倾角下一组光伏组件的太阳能辐照量，并根据该倾角下光伏组件的组数，确定所述光伏设备在该倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，其中：表示在每一预设时间点，光伏设备在该倾角下的一组光伏组件对应的太阳能辐照量；
β表示该倾角；
Hb表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的直接辐照量；
Hd表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的散射辐照量；
Hp表示在每一预设时间点一组光伏组件对应的水平面上的辐照量；
表示光伏设备所在的纬度；
δ表示在每一预设时间点对应的太阳赤纬角；
ω表示在每一预设时间点对应的时角。
在所述步骤S12中，预设损失系数可以包括光伏组件飞尘遮挡损失系数、光伏组件温度损失系数、逆变器损失系数、光伏组件不匹配损失系数和线缆损耗系数。
可以通过下述公式确定在每一预设时间点光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率：
ηij＝(1-η1i)×(1-η2j)×(1-η3)×(1-η4)×(1-η5)
其中：ηij表示在第j个预设时间点，光伏设备在第i个倾角下的光伏组件对应的系统效率,i∈[1,N]，j∈[1,M]，N表示倾角的总个数，M表示预设时间点的总个数；
η1i表示光伏设备在第i个倾角下的光伏组件飞尘遮挡损失系数；
η2j表示光伏设备在第j个预设时间点对应的光伏组件温度损失系数；
η3表示逆变器损失系数；
η4表示光伏组件不匹配损失系数；
η5表示线缆损耗系数。
在所述步骤S13中，按照下述方法确定光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率：
其中：Ep表示光伏设备在每一个预设时间点对应的发电功率；
p表示光伏设备的安装容量；
hi表示在每一预设时间点，光伏设备在该倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量；
ηij表示在第j个预设时间点，光伏设备在第i个倾角下的光伏组件对应的系统效率,i∈[1,N]，j∈[1,M]，N表示倾角的总个数，M表示预设时间点的总个数。
在所述步骤S2中，所述对发电信息数据进行加密处理，具体包括：
对所述发电信息数据进行校验；按照所述智能终端和所述监控装置之间的通信协议，对校验后的所述发电信息数据进行组装，并对组装后的所述发电信息数据进行对称加密。
优选的，在所述步骤S3中，所述对加密后的所述发电信息数据进行解密，具体包括：
对加密后的所述发电信息数据进行解密；
对所述发电信息数据进行解析，识别出所述发电信息数据中包含的智能终端身份；
将解析后的所述发电信息数据发送至所述监控装置的主机。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于光伏发电的通信方法，该方法包括如下步骤：
S1. 智能终端检测光伏发电设备的发电信息数据；
S2.智能终端将所述发电信息数据进行加密处理后，通过无线通信技术打包发送给监控装置；
S3. 监控装置接收智能终端发送过来的数据包，并进行解密，以获取所述发电信息数据。
2.如权利要求1所述，其特征在于，在执行S2和S3步骤的同时，还执行如下监测智能终端和监控装置之间的通信质量的步骤S4，该步骤S4具体包括如下子步骤：
S41.统计当前通信周期监控装置的丢包数据；
S42. 判断当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
S43. 若当前通信周期监控装置的丢包数据与无线通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准；
S44.当确定当前通信周期智能终端和监控装置的通信质量达到预警标准后，终止通信，进行检修，以避免光伏发电系统失稳。
3.如权利要求2所述，其特征在于，在当前通信周期内监控装置会向智能终端发送数据包，智能终端根据接收到的数据包会向监控装置返回相应的数据包，监控装置根据当前通信周期内发送和接收到的对应数据包的总量统计当前通信周期监控装置的丢包数据，监控装置发送给智能终端的数据包与智能终端返回给监控装置的数据包的对应关系，可根据数据包的标识信息进行确定。
4.如权利要求3所述，其特征在于，无线通信线路故障预警线是根据历史预设时间段内的监控装置的丢包数据统计得到的，具体方法为：首先对历史预设时间段内的每个通信周期的监控装置丢包数进行统计，然后获取监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期的监控装置丢包数，其中，该监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的通信周期为多个，最后，根据监控装置和智能终端之间发生通信线路故障的多个通信周期的监控装置丢包数，对通信线路故障预警线进行拟合，以得到通信线路故障预警线，该通信线路的故障预警线为一条近似直线的曲线。
5.如权利要求1-4任一所述，其特征在于，在所述步骤S1中，所述发电信息数据至少包括光伏发电设备的发电功率数据，所述发电功率数据通过如下方式获得：
S11.针对每一预设时间点，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量；
S12.根据所述光伏设备在每一倾角下对应的预设损失系数，确定在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率；
S13.根据在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的太阳能辐照量，和在每一预设时间点所述光伏设备在每一倾角下的光伏组件对应的系统效率，确定所述光伏设备在每一预设时间点对应的发电功率。
6.如权利要求1-5任一所述，其特征在于，在所述步骤S2中，所述对发电信息数据进行加密处理，具体包括：
对所述发电信息数据进行校验；按照所述智能终端和所述监控装置之间的通信协议，对校验后的所述发电信息数据进行组装，并对组装后的所述发电信息数据进行对称加密。
7.如权利要求1-6任一所述，其特征在于，在所述步骤S3中，所述对加密后的所述发电信息数据进行解密，具体包括：
对加密后的所述发电信息数据进行解密；
对所述发电信息数据进行解析，识别出所述发电信息数据中包含的智能终端身份；
将解析后的所述发电信息数据发送至所述监控装置的主机。
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