CN108599724A - 一种光伏组件在线监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏组件在线监测系统及监测方法，所述光伏组件包括标准光伏组件和光伏组件阵列，所述光伏组件阵列包括多个光伏组件；所述监测系统包括环境监测装置、数据采集装置、数据分析装置和报警装置；所述环境监测装置、所述标准光伏组件和所述光伏组件分别与所述数据采集装置一一对应连接；所述数据分析装置将所述数据采集装置采集到的数据进行分析，并将异常情况传至所述报警装置进行报警处理；所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱或组串式逆变器；所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒；所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏组件在线监测系统及监测方法。
背景技术
近年来，在国家大力扶持光伏等清洁能源的背景下，光伏的装机规模逐年递增，随着投产运行的光伏电站越来越多，运维的可靠性要求越来越高。运维的可靠性是决定电站能否达到预期发电量的关键，如何保障电站稳定、高效地发电，是电站运维迫切需要解决的难题。
在电站实际运行中，会出现设备故障、组件表面污秽等一系列问题制约电站的输出，使电站发电水平偏移“标准值(正常值)”，此时，能在第一时间发现阵列输出异常，并采取有效措施解决问题，可以减少电站的发电量损失，提高电站的经济性。
目前，光伏电站运维后台主要功能是对电站实时数据和历史数据进行监控和统计，监控系统各个设备的输出参数，累计电站日、月、年的发电量。仅依托该平台，虽然可以通过对监测设备的参数进行对标分析，发现参数异常的故障点；但是，当阵列表面因污秽而导致电站输出性能整体下降，参数的对比则不能体现问题，从而无法对阵列的发电损失进行告警、控制，因此亟需研究开发一种光伏组件在线监测系统及监测方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种光伏组件在线监测系统，所述光伏组件包括标准光伏组件和光伏组件阵列，所述光伏组件阵列包括多个光伏组件；所述监测系统包括环境监测装置、数据采集装置、数据分析装置和报警装置；所述环境监测装置、所述标准光伏组件和所述光伏组件分别与所述数据采集装置一一对应连接；所述数据分析装置将所述数据采集装置采集到的数据进行分析，并将异常情况传至所述报警装置进行报警处理。
其中，所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱。
其中，所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有组串式逆变器。
其中，所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒。
其中，所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
本发明第二方面提供了一种光伏组件在线监测方法，包括以下步骤：
S1：根据环境监测装置采集的实时气象数据，估算出标准光伏组件的理论发电量，再通过与所述标准光伏组件对应连接的数据采集装置采集到到的实际发电数据进行核准，计算得出标准光伏组件的标准发电量；
S2：通过与光伏组件阵列中各组光伏组件对应连接的数据采集装置采集各组光伏组件的发电数据，计算出各组光伏组件的发电量；
S3：数据分析装置将光伏组件阵列中各组光伏组件的发电量与标准光伏组件的标准发电量进行对比分析，如果发现所述光伏组件阵列中某组光伏组件的发电量小于标准发电量，则判断所述光伏组件出现异常，并将该异常信息传递给报警装置，并启动报警。
其中，所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱。
其中，所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有组串式逆变器。
其中，所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒。
其中，所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
本发明的有益效果：
本发明提供的光伏组件在线监测系统，具有以下优点：
1、通过标准光伏组件与实际运行的光伏组件阵列的对标在线监测，进行光伏组件的表面早期污秽告警，从而减少系统的发电损失；
2、通过读取环境监测装置监测的日照辐射强度，自动进行组件发电量理论计算，与电站的SCAD数据进行系统比对与分析，判断各系统的耦合性能与整体效率，以便及时调整运行设备的状态；
3、通过将光伏组件阵列表面早期污秽告警信号向移动终端推送，及时提醒运维人员解决。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中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方式，对应本领域的普通技术人员来讲，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是本发明实施例1提供的光伏组件在线监测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的光伏组件在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种光伏组件在线监测系统，所述光伏组件包括标准光伏组件和光伏组件阵列，所述光伏组件阵列包括多个光伏组件；所述监测系统包括环境监测装置、数据采集装置、数据分析装置和报警装置；所述环境监测装置、所述标准光伏组件和所述光伏组件分别与所述数据采集装置一一对应连接；所述数据分析装置将所述数据采集装置采集到的数据进行分析，并将异常情况传至所述报警装置进行报警处理；所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱；所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒；所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
对于集中式逆变器设计方案，最小的监控单元根据具体光伏电站数据采集装置配置而定。本实施例以直流汇流箱为例，电站汇流箱配置数据采集装置，流箱是电站最小监控单元，数据采集装置把采集的汇流箱数据传输至后台，通过光伏组件阵列中各组光伏组件汇流箱发电量数据与标准光伏组件汇流箱数据的对比、计算，判定光伏组件阵列各组光伏组件的运行状态，当发电损失超出目标值，启动告警系统。
本实施例提供的光伏组件在线监测系统的监测方法为：
S1：根据环境监测装置采集的实时气象数据，估算出标准光伏组件的理论发电量，再通过与所述标准光伏组件对应连接的数据采集装置采集到到的实际发电数据进行核准，计算得出标准光伏组件的标准发电量；
S2：通过与光伏组件阵列中各组光伏组件对应连接的数据采集装置采集各组光伏组件的发电数据，计算出各组光伏组件的发电量；
S3：数据分析装置将光伏组件阵列中各组光伏组件的发电量与标准光伏组件的标准发电量进行对比分析，如果发现所述光伏组件阵列中某组光伏组件的发电量小于标准发电量，则判断所述光伏组件出现异常，并将该异常信息传递给报警装置，并启动报警。
实施例2
本发明提供了一种光伏组件在线监测系统，所述光伏组件包括标准光伏组件和光伏组件阵列，所述光伏组件阵列包括多个光伏组件；所述监测系统包括环境监测装置、数据采集装置、数据分析装置和报警装置；所述环境监测装置、所述标准光伏组件和所述光伏组件分别与所述数据采集装置一一对应连接；所述数据分析装置将所述数据采集装置采集到的数据进行分析，并将异常情况传至所述报警装置进行报警处理；所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有组串式逆变器；所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒；所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
对于组串式逆变器设计方案，逆变器是电站最小监控单元，组串式逆变器大多集成数据采集装置，把采集的逆变器数据传输至后台，通过光伏组件阵列各组光伏组件逆变器发电量数据与标准光伏组件逆变器数据的对比、计算，判定光伏组件阵列各组光伏组件的运行状态，当发电损失超出目标值，启动告警系统。
本实施例提供的光伏组件在线监测系统的监测方法为：
S1：根据环境监测装置采集的实时气象数据，估算出标准光伏组件的理论发电量，再通过与所述标准光伏组件对应连接的数据采集装置采集到到的实际发电数据进行核准，计算得出标准光伏组件的标准发电量；
S2：通过与光伏组件阵列中各组光伏组件对应连接的数据采集装置采集各组光伏组件的发电数据，计算出各组光伏组件的发电量；
S3：数据分析装置将光伏组件阵列中各组光伏组件的发电量与标准光伏组件的标准发电量进行对比分析，如果发现所述光伏组件阵列中某组光伏组件的发电量小于标准发电量，则判断所述光伏组件出现异常，并将该异常信息传递给报警装置，并启动报警。
本发明提供的光伏组件在线监测系统，在光伏系统中选取具有代表性、便于维护的最小监测单元作为标准光伏组件，在运行过程中对该单元进行重点维护，确保该单元的系统稳定、组件表面清洁，发电输出始终处在一个良好的状态，以此作为衡量光伏组件阵列运行状态的标准；根据现场安装的环境监测装置采集的实时气象数据，估算标准光伏组件的理论发电量，用于校核标准组件发电数据的可靠性，确保标准组件正常运行，输出的数据准确、可靠，如检测标准组件输出数据异常，在显示屏上告警、闪烁提示，提醒尽快对标准组件进行故障分析、检修；采集各组运行光伏组件阵列的发电数据，并与校核后的标准组件数据进行对比，计算各组运行光伏阵列的发电量损失比，该损失比作为光伏组件阵列运行异常的判定依据。具体判断依据如下：设定运维发电量损失目标值m，将光伏组件阵列各组光伏组件的损失比与m进行对比，如某组光伏组件损失比超出m，则系统判定该组光伏组件发电异常，并告警、闪烁提示，提醒尽快对异常阵列进行故障排查、检修；该系统还可以将异常告警信号推送至移动终端，及时提醒运维人员消缺。
通过该方案，可以对电站运行状态进行衡量、量化，可以对运行光伏组件阵列的发电量损失进行控制，当因故障、污秽等原因造成阵列发电量严重损失时，可以做到提前预警，并尽快组织检修，减少电站的发电量损失。
本发明提供的光伏组件在线监测系统及监测方法，发电量信息可按如下步骤进行计算：
(1)若环境监测仪只有水平面辐射观测，记录观测的水平面总辐射数据Q水平，若环境监测仪有最佳倾角的总辐射观测，直接记录倾斜面观测的总辐射数据Q总；
(2)根据《太阳能资源评估方法》，对观测的水平面总辐射数据的合理性、完整性进行验证，对有缺测或者不合理数据的应进行数据插补，采用观测前十天总辐射数值、走势相似的同一时段的平均值进行插补；
(3)根据环境监测装置的安装坐标及海拔，收集其气象数据、NASA数据、Meteonorm6.1数据和Meteonorm7.1数据，对项目地海拔和云层情况、权威机构出版的项目所在省份的资源分布图、当地气象站进行代表性分析，从中选取项目代表年数据，根据代表年数据计算：组件的安装斜面较水平面各月总辐射量提高百分数An(其中n代表月份)，针对只有水平面总辐射观测的项目，则Q总 1＝An·Q水平(其中Q水平是环境监测装置记录的水平面总辐射数据，An根据观测月份进行取值)；
(4)针对有最佳倾角的总辐射观测的项目，根据倾斜面较水平面各月总辐射提高的百分数、验算合理的水平面总辐射数据，验算采集的倾斜面总辐射数据的合理性，如不合理，依据步骤(3)进行计算；
(5)根据项目建设条件、最小监测单元的发电情况，估算效率K；
(6)假设环境监测装置检测的时间间隔为T，则安装斜面的峰值日照时数为H峰＝Q总·(Q总 1)·T；
(7)则理论首年发电量M首年＝B·H峰·K，其中B为最小单元的装机容量；
(8)根据组件厂家的衰减特性Un，得出观测时段T内的理论发电量M＝M首年·Un；
(9)统计同一时间、相同间隔内的实际发电量M实际，并与理论值进行对比，计算理论值与实际值的偏差；
(10)时段T内，实际发电量比理论发电量差值的百分数＝(M实际-M)/M。
以上实施例是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光伏组件在线监测系统，其特征在于：所述光伏组件包括标准光伏组件和光伏组件阵列，所述光伏组件阵列包括多个光伏组件；所述监测系统包括环境监测装置、数据采集装置、数据分析装置和报警装置；所述环境监测装置、所述标准光伏组件和所述光伏组件分别与所述数据采集装置一一对应连接；所述数据分析装置将所述数据采集装置采集到的数据进行分析，并将异常情况传至所述报警装置进行报警处理。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件在线监测系统，其特征在于：所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件在线监测系统，其特征在于：所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有组串式逆变器。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件在线监测系统，其特征在于：所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件在线监测系统，其特征在于：所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
6.一种光伏组件在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据环境监测装置采集的实时气象数据，估算出标准光伏组件的理论发电量，再通过与所述标准光伏组件对应连接的数据采集装置采集到的实际发电数据进行核准，计算得出标准光伏组件的标准发电量；
S2：通过与光伏组件阵列中各组光伏组件对应连接的数据采集装置采集各组光伏组件的发电数据，计算出各组光伏组件的发电量；
S3：数据分析装置将光伏组件阵列中各组光伏组件的发电量与标准光伏组件的标准发电量进行对比分析，如果发现所述光伏组件阵列中某组光伏组件的发电量小于标准发电量，则判断所述光伏组件出现异常，并将该异常信息传递给报警装置，并启动报警。
7.根据权利要求6所述的一种光伏组件在线监测方法，其特征在于：所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有直流汇流箱。
8.根据权利要求6所述的一种光伏组件在线监测方法，其特征在于：所述标准光伏组件和所述光伏组件与所述数据采集装置之间分别连接有组串式逆变器。
9.根据权利要求6所述的一种光伏组件在线监测方法，其特征在于：所述环境监测装置包括风速传感器、风向传感器、日照辐射表、环温探头、背板温度传感器和控制盒。
10.根据权利要求6所述的一种光伏组件在线监测方法，其特征在于：所述报警装置包括CRT告警和移动终端告警。
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