CN109391223B - 可分时段收发数据的光伏发电系统及其收发数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及到可分时段收发数据的光伏发电系统及其收发数据的方法，电池串组均包含相互串联的多个光伏组件，利用光伏组件配置的第一数据处理器实时采集相应光伏组件的目标工作数据；利用能源收集装置配置的第二数据处理器和向该能源收集装置供电的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器建立通信。在第一时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地。在第二时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。利用电力载波向能源收集端发送数据，确保整个系统在不影响自身发电的基础上实现数据的分时段收发功能。

Description

可分时段收发数据的光伏发电系统及其收发数据的方法
技术领域
本发明主要涉及到光伏发电领域，确切地说，涉及到在光伏组件中使用功率优化电路和实施分时段收发数据的方案，组件利用电力载波向能源收集端发送数据，确保整个光伏组件在不影响自身发电的基础上实现数据的分时段收发功能。
背景技术
面临着资源短缺和全球气候变暖问题，利用可再生能源来取代资源有限且对环境有污染的传统化工能源，成为当前迫切需要解决的重要课题。太阳能、地热能和风能、生物质能和核聚变能、海洋能等可持续性发展的新能源得到了越来越广泛的应用。由于光伏发电具备清洁、运行可靠、维护费用低、保养简单和任意位置都随处可用等优势，使得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，在解决全球能源短缺和各国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，分布式或大型集中式的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力设备需要频繁的与电池板进行信息交互，考虑到电池板庞大的数量，必须建立一套合理的通讯机制，通过这种通讯机制能够从电池板撷取电池板的参数数据，减轻采集数据的压力和避免数据采集的通信过程对电池板发电造成负面的影响。
数据传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分，数据传输的方式大部分采用有线的数据传送方式：并行、串行、CAN总线和其他各种协议等，在有线数据传输方式当中数据的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在采用了单片机或类似的微处理器的监测系统中，很多需求数据传输场合的数据采集装置是安装在周边环境恶劣的环境下，尤其是集中式的光伏电站很多直接建立在郊野或宽广的水域或荒漠地带。数据采集装置与电力电子装置之间的地理位置较为遥远，还必须考虑光伏电站电池板阵列的数量惊人，数据传输需解决通信问题，采用有线数据传输方式显然不合适。无线数据传输，即通过空气或真空实现数据传送，相比于传统的有线数据传输，无线数据传输方式可以不用考虑传输线缆的安装问题，从而节省大量电线电缆和人工付出，显著降低施工难度和成本。无线通信的弊端也非常明显，传输距离过短是最大的劣势。
光伏组件的输出特性受到环境温度、环境辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电系统中，为了使整个发电系统更安全可靠的运行，必须要能够及时发现各种潜在的威胁，譬如阴影遮挡造成的热斑效应就是典型的负面威胁，其可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，也即监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易就能将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输，对于数据通信而言，其信道并不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法，电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面，但在光伏电池和载波同时应用的场合，由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化，所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起，导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高，而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。本申请在下文中将考虑利用载波信号传输光伏电池的电压、电流、功率及温度等目标工作参数。
发明内容
在一个非限制性的可选实施例中，本申请披露了一种在光伏发电系统中实施分时段收发数据的方法，其中任意一个电池串组均包含相互串联的多个光伏组件，其特征在于该方法主要包括：利用每一个光伏组件配置的第一数据处理器实时采集相应光伏组件的目标工作数据；利用每一个能源收集装置配置的第二数据处理器和向该能源收集装置供电的任意一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器建立单向或双向通信；在第一时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地；在第二时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
上述的方法，其特征在于：第一时段光伏组件发生光电效应的强度高于第二时段光伏组件发生光电效应的强度。
上述的方法，其特征在于：第一时段是晴天的上午、中午和下午；以及第二时段是晴天的早晨或傍晚的预设时间段。
上述的方法，其特征在于：检测流经每一个电池串组的电流值：在第一时段：被检测的电池串组的电流值不低于预设阈值，被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地；在第二时段：被检测的电池串组的电流值低于预设阈值，被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
上述的方法，其特征在于：每一个光伏组件均单独配置有一个执行最大功率点追踪的电压转换电路以及由电压转换电路输出该光伏组件实施功率优化后提供的电压；每一个电池串组中的多个光伏组件所对应的多个电压转换电路串联连接；每一个电池串组被检测的电流值为每一个电池串组所对应的串联连接的多个电压转换电路中流过的串联电流。
上述的方法，其特征在于：第一数据处理器和第二数据处理器通过电力线载波的方式建立单向或双向通信。
上述的方法，其特征在于：第一和第二数据处理器均配置有载波发送模块；第一数据处理器和第二数据处理器均配置有捕捉载波信号的传感器和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器。
上述的方法，其特征在于：能源收集装置包括汇流箱和/或逆变器。
上述的方法，其特征在于：能源收集装置读取与之电池串组的数据的方式为：由能源收集装置轮询耦合至该能源收集装置的多个并联的电池串组直至并联的多个电池串组各自的光伏组件的目标工作数据都被能源收集装置撷取到；在能源收集装置轮询耦合至该能源收集装置的任意一个电池串组时，由能源收集装置配置的第二数据处理器依次轮询该任意一个电池串组中串联的各个光伏组件各自配置的第一数据处理器，被询问的第一数据处理器返回与之对应的光伏组件的目标工作数据。
上述的方法，其特征在于：计算每一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经该电池串组的串联电流的比值；在第一时段时该比值不高于预设的比例值；在第二时段时该比值高于预设的比例值。
上述的方法，其特征在于：光伏组件配置的第一数据处理器采集相应光伏组件的输出电压；在第一时段：被检测的光伏组件的输出电压不在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；在第二时段：被检测的光伏组件的输出电压在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传到第二数据处理器。
上述的方法，其特征在于：光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电流；在第一时段：被检测的光伏组件的输出电流超过预设的电池电流，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；已经在第二时段：被检测的光伏组件的输出电流不超过预设的电池电流，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
上述的方法，其特征在于：在第二时段，光伏组件配置的第一数据处理器以单向通信的方式主动向第二数据处理器传送所述的目标工作数据；其中：第一数据处理器在时间上间歇性地主动向第二数据处理器发送目标工作数据，并且所述目标工作数据被分割成多个数据包，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次。
在一个非限制性的可选实施例中，本申请披露了一种可分时段收发数据的光伏发电系统，其中任意一个电池串组均包含相互串联的多个光伏组件，其特征在于包括：为每一个光伏组件配置的第一数据处理器，用于实时采集光伏组件的目标工作数据；还包括能源收集装置，其配置的第二数据处理器和向该能源收集装置供电的任意一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器建立单向或双向通信；定义在第一时段的区间，由电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件各自的目标工作数据保存在本地存储器；定义在第二时段的区间，电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：每一个电池串组至少配置有一个电流传感器，用于检测流经电池串组的电流值；被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器在感测到电流值不低于预设的阈值时，定义为将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地的第一时段；或者，被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器在感测到电流值低于预设的阈值时，定义为将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器的第二时段。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：第一和第二数据处理器均配置有载波发送模块，还配置有捕捉载波信号的传感器和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器；每一个电池串组配置有一个电流传感器，用于检测流经电池串组的电流值；每一个电池串组中任意一个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经电池串组的串联电流的比值满足以下条件：在第一时段时该比值不高于预设的比例值；在第二时段时该比值高于预设的比例值。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：每一个光伏组件均单独配置有一个执行最大功率点追踪的电压转换电路以及由电压转换电路输出该光伏组件实施功率优化后提供的电压；每一个电池串组中的多个光伏组件所对应的多个电压转换电路串联连接；每一个电池串组被检测的电流值为每一个电池串组所对应的串联连接的多个电压转换电路中流过的串联电流。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电压；在第一时段：被检测的光伏组件的输出电压不在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；在第二时段：被检测的光伏组件的输出电压在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传到第二数据处理器。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电流；在第一时段：被检测的光伏组件的输出电流超过预设的电池电流，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；在第二时段：被检测的光伏组件的输出电流不超过预设的电池电流，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
上述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：光伏组件配置的第一数据处理器在第二时段以单向通信的方式主动向第二数据处理器传送所述的目标工作数据；在第二时段：第一数据处理器在时间上间歇性地主动向第二数据处理器发送目标工作数据，并且所述目标工作数据被分割成多个数据包，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次。
本发明主要涉及到光伏发电领域的用于监控光伏组件参数的方案，基本理念是基于发现在传统的技术中，光伏组件部分发送数据到能源收集装置的阶段，载波很容易直接馈送到光伏组件的电压源，影响组件的发电效率导致总发电量降低。再者，电力线载波电流信号很容易被湮灭在电力线的原始直流电流中，在叠加的电流信号中无法有效的捕获和识别真实的载波信号，这是光伏电站亟待解决的问题。本申请采用了在光伏组件中使用功率优化电路和实施分时段收发数据的方案，组件利用电力载波能源收集端发送数据，确保整个光伏组件在不影响自身发电的基础上实现数据的分时段收发目的。
附图说明
为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本申请的特征和优势将显而易见。
图1是多个电池串组先并联之后再为能源收集装置供电的范例示意图。
图2是基于载波发送模块可以产生扰动电流来形成载波的范例示意图。
图3是基于载波发送模块可以通过耦合变压器形成载波的范例示意图。
图4是光伏组件保存数据到本地和发送数据到能源收集装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合各实施例，对本发明的方案进行清楚完整的阐述，所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。
在光伏发电领域，光伏组件或光伏电池是发电的核心部件，太阳能电池板在主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，大型的集中式光伏电站采用的电池组件的数量庞大，小型的分布式户用型小型电站采用的电池组件的数量相对较少。硅电池在该领域要求的使用年限高达二十多年的寿命，所以对电池的实时性和持久性监测是必不可少的。很多内部和外部因素都会导致光伏组件的发电效率低下，光伏组件自身之间的制造差异或安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配度等因素都会引起转换效率降低。以典型的阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，这部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，光伏组件在发生热斑效应严重的位置局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、腐蚀等永久性破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地的隐患。光伏电站/系统亟待解决的问题就是：能够实时地或周期性的观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，能对电池的过温、过压、过流和端子短接及电弧故障等异常情况进行预警，这对发生异常的电池采取类似于主动安全关断或其他的应急措施显得尤为重要。无论是集中式还是分布式光伏电站，基于采集光伏组件的工作参数数据对于判断和识别那些存在潜在问题的组件是十分必要的。本领域的技术人员还知道利用组件在单位时间内抽取的各种类型的数据建立大数据模型，是深入了解电池特性的极其重要的真实信息，电池的硅材料属于容易发生衰减的材质，衰减程度是判断不同供应商的电池品质和质量的依据。提供数据挖掘分析、实时监控、远程诊断、使优质电站业主和投资商能及时迅速全面掌握电站运行情况，都是基于组件的参数监控。
功率优化器是一个直流到直流的降压升压型电压变换器，也是一个单组件级别的电池最大功率追踪电力设备。功率优化器对单组件进行最大功率优化后，传输给终端逆变器进行直流到交流电的处理后，供给本地使用或发电上网。终端逆变器通常可以是无最大功率追踪的纯逆变设备或配有二级最大功率追踪的逆变设备。主流的功率优化器主要分为串联型和并联型，拓扑也略有区别，譬如BUCK或BOOST或BUCK-BOOST。
串联型的功率优化器采用的是固定电压的设计理念。简单来说，逆变器控制板根据交流端电压决定一个稳定的直流母线的电压，汇总各串联的优化器收集的最大功率，进而计算出母线电流并通过无线或电力载波传输给优化器。此时每个优化器输出端的电压等于所收集的组件最大功率的功率除以母线电流。当组件出现被遮挡的情况后，该优化器会根据伏安曲线重新确定最大输出功率值，被通过无线或电力载波传输给逆变器控制板。在维持直流母线电压不变的前提下，控制板重新计算母线电流(变小)并反馈给各优化器。此时被遮挡的组件的功率降低，该优化器也会降压来确认输出电流达标。其他未被遮挡的组件的优化器则会升压来达标输出电流。如果组件被遮挡的过于严重，功率优化器就会旁路掉该遮挡严重的组件直到其恢复到可工作状态，这个调节其实是一个电压补足的过程，从而提供给逆变器的最稳定和最优化的直流端母线电压。
并联型的功率优化器同样采用的是固定电压模式。逆变器根据直流电和交流电的闭合环来确定母线电压，每个优化器把各自的输出端电压升压到指定的数值，此时输入逆变器的电流相当于每个优化器收集到的最大功率除以额定的电压后电流的总和。由于厚云层的遮挡对于组件的电压影响不大，主要影响输出的电流，并联式优化器大体不会出现频繁的电压错配调节，而且由于是并联关系，输出的电流又不会彼此影响，所以这的确可以视作并联式优化器相较于串联式的优势。同时如果个别组件被严重的遮挡而无法启动升压设备，优化器自动断开连接并发送报错信号，并且重新启动直到遮挡问题移除。然而相比于串联拓扑，并联拓扑也同样存在着和微型逆变器一样的缺陷，升压跨度较大。目前比较普及的组件开路电压约为38伏，工作电压约为30伏，串联拓扑在正常情况下升压降压范围都是控制在10％-30％间，在电压不足情况下变化范围提升至10％-90％之间。然而并联拓扑和微型逆变器都需要把组件输入电压升压到相当高的数值，约400V左右，显而易见这相当于10倍以上的提升幅度。这对于没有使用变压器的场合，而是仅仅靠开关控制的升压设备是一个比较有挑战性的工作周期。
功率优化器一个最大的拓扑特点就是把组件和逆变器功能性分开，这有别于传统的光伏系统。看似组件通过优化器接入逆变器，事实上组件只是用来启动优化器，而优化器收集组件的最大功率后相互协作给逆变器功能。因为固定电压的技术，不但解决了光伏发电系统的部分遮挡的问题，对于多组串的系统，各组串组件数量也不需要相等，甚至同一串组内的各组件朝向也不需要一样。对于串联型优化器，断路后的开路电压仅仅是1V这样的微小电压，对于并联型优化器，断路后的开路电压最多也就是组件的开路电压，所以对于发电系统的安全性能和可靠性也是一个跨越式的进步。
除了电路拓扑在结构上面的优势，功率优化器在最大功率点追踪算法上也有着先天的优势。传统的最大功率点的追踪算法基本都是基于两种：爬山法和逻辑测算法。先进点的追踪法这些还采用结合法：比如爬山法结合常数范围法，配合固定时间间隔的全扫描法来寻找最大功率点；也有结合斜率极性法和电导增量法，配合探测步伐控制法来寻找最大功率点。这些算法在理想测试条件下，准确率都可以达到99％以上，其实当前最大的挑战是多波峰和光照陡增情况。多波峰的意思是在一个阵列的功率-电流或功率-电压曲线图中出现了多个功率峰值。其形成的原因多种多样，其中之一是因为部分组件因为遮挡而正向偏转了旁路二极管，导致三分之一的电池被绕开而导致串组的工作电压降低，进而出现阵列的电压错配而出现多波峰情况。或者因为遮挡而旁路二极管依然处在反向偏转的未启动状态，而在同一组串中出现电流错配而导致的多波峰情况。多波峰和光照陡增对于许多最大功率点算法有着巨大的影响，由于其不可控和多变性，会混淆追踪器对于探测方向的判断以及对于哪个峰值是最大功率点的判断。其实这种问题的根本原因，就是接入的组件太多了。试想如果每个优化器就只接一个组件，每个组件只有两到三个旁路二极管，而组件间又互不影响，这对于最大功率点的分析和追踪难度有着极大的降低，同时对于控制器的逻辑编辑也是非常的简洁和准确。因为仅仅是一个38伏和8.9安的IV曲线图，优化器的最大功率点追踪并不需要用传统的算法来追踪最大功率点，当前通用的有两种，首先是切点追踪法，其次是配有二级追踪的电阻控制法和电压控制法相结合的方法。正是基于这种优势，才可以让优化器相较于传统的逆变器有着30％左右的产能提升。另外不同于微型逆变器的有限交流功率，功率优化器可以完全传输收集到的功率给逆变器。
功率优化器不但兼容所有的晶硅电池板，还可以匹配到部分薄膜电池系统中去，业界也正在努力让优化器拥有更广阔的兼容范围。然而大多数的微型逆变器无法兼容或自身功能性接地，导致其与目前市场上一部分主流的组件无法匹配。同时，功率优化器的输入电压范围大约在5伏至50伏之间，这样就确保了哪怕组件在严重遮盖的情况下，优化电路依然可以保持启动状态并继续工作。功率优化器可以和第三方逆变器匹配，通过额外的控制盒进行和第三方逆变器的沟通以及对系统的调控。功率优化器或电压转换电路本质上是直流到直流的转换器，如BUCK、BOOST和BUCK-BOOST等。须强调的是，现有技术中针对光伏电池的最大功率追踪的任何方案同样适用于本申请的电压转换电路，常见的最大功率追踪法有恒定电压法、电导增量法、扰动观察法等，本申请不再对电压转换电路如何执行最大功率追踪MPPT的方案予以赘述。
参见图1，以光伏组件阵列ARR1至ARRN为例，它们是光伏发电系统从光能到电能转换的基础，设N是大于等于1的自然数。图1显示光伏组件阵列ARR1-ARRN当中的每一个都安装有并联的电池串组PV-1至PV-M，设M是大于等于1的自然数，而且每一个电池串组PV由K级串联连接的光伏组件101-1、101-2…至101-K串接构成，其中设K是大于等于1的自然数。在本申请中每块光伏组件或称光伏电池101均配置有执行最大功率追踪MPPT的功率优化电路100，例如某一个电池串组PV当中的第一个光伏组件101-1产生的光伏电压由第一个功率优化电路100-1进行DC/DC电压转换以执行功率优化，第二个光伏组件101-2产生的光伏电压由第二个功率优化电路100-2进行电压转换，至第K级的光伏组件101-K产生的光伏电压由第K级的功率优化电路100-K进行电压转换以执行功率优化功能。与每块光伏电池101对应的功率优化电路100输出的电压才可以表征该光伏电池101提供在光伏电池串组PV上的实际电压，先假定任意一串的光伏电池串组PV-M串接有第一级光伏组件101-1、第二级光伏组件101-2…至第K级的光伏组件101-K，第一级功率优化电路100-1用于将第一级光伏电池101-1的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出V1，至第K级功率优化电路100-K将第K级的光伏电池101-K的光伏电压执行最大功率追踪而进行电压转换并输出VK，可以获悉任意一串光伏电池串组PV-M上总的串级电压等于：第一级功率优化电路100-1输出的电压V1加上第二级功率优化电路100-2输出的电压V2再加第三级功率优化电路100-3输出的电压V3……直至累加到第K级的功率优化电路100-K输出的电压VK，串级电压的运算结果就等于V1+V2+……VK。功率优化电路或称电压转换电路100在本申请中利用到的拓扑电路，本质上是直流到直流的DC-DC转换器。须强调的是，现有技术中披露的针对光伏电池的最大功率追踪的任何方案同样适用于本申请的电压转换电路，本申请不再单独对电压转换电路是如何执行最大功率追踪MPPT的方案予以赘述。图1中第一级功率优化电路100-1、第二级功率优化电路100-2直至第K级的功率优化电路100-K等均通过串接线LANC串联连接，传输串接线LANC上由优化电路叠加的串级电压被输送给类似于汇流箱或者是逆变器等能源收集装置PH进行汇流/逆变。
参见图1，以光伏组件阵列ARR1对能源收集装置PH的能量供应关系为例，第一级电池串组PV-1的等效正极耦合到能源收集装置PH的第一输入端NS1以及还有第一级电池串组PV-1的等效负极耦合到能源收集装置PH的第二输入端NS2。同样的，第二级电池串组PV-2的等效正极耦合到能源收集装置PH的第一输入端NS1以及还有第二级电池串组PV-2的等效负极耦合到能源收集装置PH的第二输入端NS2。依此类推至第M级的电池串组PV-M的等效正极耦合到能源收集装置PH的第一输入端NS1以及第M级的电池串组PV-M的等效负极耦合到能源收集装置PH的第二输入端NS2。另外：第一级电池串组PV-1在等效正极和等效负极之间产生的串级电压被加载在能源收集装置PH的第一输入端NS1和第二输入端NS2之间，依此类推，至第M级的电池串组PV-M在等效正负极间产生的串级电压被加载在能源收集装置PH的第一输入端NS1和第二输入端NS2之间来供电。毫无疑虑，光伏组件阵列ARR1中不同的电池串组PV-1至PV-M相互并联后再提供直流电压源来给能源收集装置PH供电，作为电力设备的能源收集装置PH对电压源汇流和/或逆变。光伏组件阵列ARRN对能源收集装置PH的能量供应关系实质上和光伏组件阵列ARR1的供应关系一致。能源收集装置PH可以根据电站业主的需求来选择合适的电力设备，很多微型逆变器场合不需要汇流箱，能源收集装置PH可以直接是逆变器这类的电力装置，但更多的场合组件需要先汇流再逆变，因此能源收集装置PH也可以是汇流箱这类的电力装置，换而言之：抽取组件的目标参数可以在逆变器端执行，也可以在汇流箱执行，还可以在其他等同的电力电子装置端执行，只要电力电子装置具备下文介绍的能与第一数据处理器105实现通信的第二数据处理器320即可。
参见图2，以光伏组件阵列ARRN当中任选的光伏组件101-K配置的执行最大功率追踪的电压转换电路100-K为例阐释说明。视为优化器的电压转换电路100-K的第一输入节点A和第二输入节点B分别连接到与其对应的光伏电池101-K的正极和负极。其中通常会在电压转换电路100-K的第一输出节点C和第二输出节点D之间输出相对应的光伏电池101-K实施功率优化MPPT后所提供的实际电压VK。图2中电压变换电路执行最大功率点追踪的基本原理大体是：电压转换电路100-K的第一输入节点A以及第二输入节点B对应于从光伏电池101-K的阳极和阴极间撷取到直流的光伏电压源，运行最大功率点演算的第一数据处理器105产生的脉冲宽度调制信号PWM驱动电压转换电路100-K执行直流电到直流电的DC-DC转换，电压转换电路100-K有BUCK降压型电路、BOOST升压型电路或BUCK-BOOST升降压型电路，脉冲宽度调制信号PWM主要是驱动电压转换电路100-K中开关管的导通和关断，电压转换电路100-K的开关管整流控制方式有同步开关模式，或者是主开关管和续流二极管的开关模式等，运行MPPT演算主要就是通过驱动电压转换电路使得光伏电池101-K的输出功率保持最大。值得说明的是，业界对直流电到直流电DC/DC的电压转换电路实施最大功率追踪是成熟技术，比较常见的最大功率追踪有恒定电压法、电导增量法、扰动观察法等，本申请中不再单独赘述，任何现有的最大功率追踪技术对本申请的DC/DC电压转换电路均适用。
参见图2，组件阵列ARR1中电池串组PV-1至PV-M的部分数据(目标参数)需要被监控，常见如电压、电流、功率及温度、故障信息等工作参数。组件阵列ARR2中电池串组PV-1至PV-M的部分数据也需要被检测和监控，类推至组件阵列ARRN中电池串组PV-1至PV-M的部分数据需要被检测和实施及时的监控。因为电池板一般都在户外甚至在十分偏僻的地点，有些大型电站还可能建立在荒漠或盐碱地或宽阔水域等光照辐射好的地方，光伏电池在接收端的近场可以采用无线通信的方式来传输数据，如果接收数据的设备距离光伏电池遥远就很难采用无线的方式，为了实现数据的监控所以数据的收发通信功能是必不可少的。任意光伏电池101配置的电压转换电路100中还配置有第一数据处理器105和载波发送模块，部分类型的第一数据处理器105本身自己有时候就会直接附带一些检测模块，例如电压、电流检测模块以及温度检测模块等，这时候处理器就不需要再单独配置外设检测模块，但是如果第一数据处理器105不带某些检测模块的话，就需要利用现有技术中已知的电压、电流、功率、温度等检测模块来检测光伏电池的目标工作参数并通过采集目标工作参数的检测模块将目标数据传输给第一数据处理器105，第一数据处理器105然后再试着将这些目标数据和参数传输(通过载波或无线等传输手段)出去。图2中任意一级光伏电池101的目标工作参数由与其对应的电压转换电路100配置的第一数据处理器105来实时的采集，第一数据处理器105采集光伏电池101的目标工作参数具体的实现手段是：利用处理器自身带有的目标参数检测模块或外部单独额外设置的目标参数检测模块来直接检测和收集光伏电池的目标工作参数，目标参数检测模块收集的目标数据直接传输给处理器，然后再由与光伏电池101相对应的电压转换电路100所配置的第一数据处理器105通过驱动电压转换电路100带有的载波发送模块，将处理器采集的数据发送到该串接线LANC上，发送数据的方式是载波。关于载波发送模块如何将目标数据也即电池板的工作参数以载波信号的方式加载/发送到所谓的串接线上的方案，后文会继续详细介绍。
参见图2，首先我们应该了解载波发送模块/单元的拓扑结构，每一级电压转换电路配置的载波发送模块包括串接在第一输出端C和第二输出端D之间的一个含有第一电阻和旁路电容及开关元件的支路，该支路中还设置有并联在旁路电容两端的第二电阻。以电压转换电路100-K为例，其配置的载波发送模块包括串接在电压转换电路100-K的第一输出端C和第二输出端D之间的含第一电阻R1、旁路电容CBC及开关元件SW的一个支路，该支路中还设置有并联在旁路电容CBC两端的第二电阻R2。至于载波发送模块发送载波信号的工作机制，现在先以电压转换电路100-K作为范例来解释如下：电压转换电路100-K配置的第一数据处理器105发出的驱动信号DRI驱动开关元件SW在接通和关断之间切换，开关元件SW被接通时该支路就有电流的流通而开关元件SW被关断时该支路就切断没有电流的流通，因此该支路在第一输出端C和第二输出端D之间就会因为所述的驱动信号DRI驱动开关元件SW的关断/接通而主动引入了扰动的信号，扰动信号的频率完全是由驱动信号DRI决定，扰动信号从第一输出端C和/或第二输出端D被直接地注入至或被加载到该串接线LANC上并视为额外引入的载波。从而我们将支路断开电流被截断和支路接通产生电流的这种变化导致支路(载波发送模块)产生的扰动信号视为电力载波信号。以上主要是基于站在发送载波信号的角度来考虑，如果站在接收载波信号的角度来考虑，在图2中所示的那些连接线/串接线LANC上可以利用当前任意的属于已知技术的载波解码模块就能够实现对载波信号的解码/译码。当第一数据处理器105将数据(如电池的指定目标工作参数)通过载波信号发到串接线LANC上后，其他的电子设备利用电力载波解码器就可以在串接线LANC上对载波解码，作为解码载波信号的一方，解码器通常带有捕捉载波信号传感器模块和带通滤波器模块及带有类似MCU等的处理单元等，串接线穿过传感器模块(如空心线圈传感器等)并由传感器来侦测传输线上的载波信号，为了更精确的捕获真实的载波信号和屏蔽噪声该带通滤波器模块再对传感器感测到的载波信号进行进一步滤波，滤除不在指定频率范围内的杂波，只有落入在指定频率范围(由前述驱动信号DRI的频率所决定)内的载波才可以表示预期的真实载波信号，处理单元在接收到真实的载波信号后再解码其载波数据。也就是说，整串的电池串组PV上所有的个体光伏电池101-1至101-K各自的数据都可以被相应的电路101-0至100-K各自所配置处理器以载波的方式发送到同一个串接它们的串接线上。
参见图2，在可选实施例中，可以用能源收集装置PH配置的第二数据处理器320去轮询组件整列ARR1-ARRN，具体模式例如是：第二数据处理器320先访问读取组件整列ARR1中的电池串组(PV-1至PV-M)中的各个光伏组件的数据，然后再读取组件整列ARR2中的电池串组(PV-1至PV-M)中的各个光伏组件的数据，类推至读取组件整列ARRN中的电池串组(PV-1至PV-M)中的各个光伏组件的数据。当能源收集装置轮询到任意一个组件整列当中任意一个电池串组当中的任意一个光伏组件时，是能源收集装置的第二数据处理器320先发送请求给被询问的光伏组件配置的第一数据处理器105，然后被询问的光伏组件的第一数据处理器105应答或响应该请求而将目标数据反馈给第二数据处理器320。
参见图2，能源收集装置PH配置有第二数据处理器320，其中该处理器执行数据接收时配置有捕捉载波信号的传感器S2和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器(未示意出)。能源收集装置PH配置的第二数据处理器320和耦合到能源收集装置PH的每一个电池串组(PV-1至PV-M)中的各个光伏组件也即101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105建立双向通信，换言之，藉此撷取耦合到该能源收集装置PH的任意一个电池串组(PV-1至PV-M)中各个光伏组件101-1至101-K的目标数据。具体的过程例如是以下方案：能源收集装置PH所配置的第二数据处理器320先访问某个电池串组PV-1中各个光伏组件(以101-K为例)各自配置的第一数据处理器105(即建立通信)，具体是第二数据处理器320将与第一数据处理器105建立通信的请求询问信号以载波的方式加载到该串接线LANC上，同步该电池端的第一数据处理器105也通过配置的捕捉载波信号的传感器S1和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器(未示意出)将第二数据处理器320发出的询问信号侦测到，第一数据处理器105响应于第二数据处理器320的请求询问信号并发出答复信号后两者正式建立通信，第一数据处理器105之后就会以载波的方式发出光伏组件101-K的工作参数等数据加载到该串接线LANC上，能源收集装置配置的第二数据处理器320执行对组件101-K的数据接收时，第二数据处理器320也还配置有捕捉载波信号的传感器S2和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器(未示意出)，并藉此利用它们将体现为载波形式的光伏组件101-K的目标工作参数侦测到。上文介绍任意一个电池串组(PV-1至PV-M)中各个光伏组件101-1至101-K对应的电压转换电路100-1至电压转换电路100-K是串联的，则第二数据处理器320将询问信号耦合到传输线路LANC上进行广播时任意一个电池组串上面所有的电压转换电路配置的第一数据处理器105都能监听到。
参见图2，综上：能源收集装置PH配置有第二数据处理器320，该第二数据处理器320执行数据接收时配置有捕捉载波信号的传感器S2和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器，能源收集装置PH配置的第二数据处理器320和耦合到能源收集装置PH的每一个电池串组也即是PV-1至PV-M中的各个光伏组件也即电池101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105建立单向或双向通信，并藉此撷取耦合到该能源收集装置PH的任意一个电池串组PV-1至PV-M中各个光伏组件101-1至101-K的目标工作数据。
参见图2，能源收集装置PH的第二数据处理器320将请求询问信号的载波广播到上文所述的串接线LANC上有多种，为了避免载波影响能源收集装置的正常工作，可采用变压器式的载波发送模块310带有变压器T2。第二数据处理器320将需要传递到电压转换电路100配置的第一数据处理器105的数据通过载波发送模块310以载波信号的形式广播到传输线路上，这里的变压器T2作用就体现在：第二数据处理器320通过载波发送模块310将携带询问载波信号的载波脉冲发送在变压器T2的原边绕组，变压器T2的次级绕组因为耦合到该串接线LANC上所以还导致将载波脉冲也同步耦合到该串接线LANC上，显而易见变压器T2就是等效为将载波发送模块310产生的载波耦合到该串接线LANC上的媒介。换言之第二数据处理器320将请求信号数据传输给载波发送模块310，载波发送模块310将请求信号转换成载波信号并通过变压器T2将载波信号耦合到该串接线上。至此能源收集装置的第二数据处理器320作为发送方已经将请求/询问载波信号广播出来了，而作为应答方/接收方的电压转换电路100配置的第一数据处理器105所配置的传感器模块S1就可以从传输线路上监听到询问载波脉冲，这是建立第二数据处理器320和第一数据处理器105之间的通信的一种方式。
参见图3，光伏组件一侧的第一数据处理器105将携带有该光伏组件的目标工作参数的载波信号广播到该串接线LANC上有多种方式：除了图2的含R1-R2-CBC-SW的支路可作为发射载波的模块之外，为了载波不影响电压转换电路100-K的正常工作，还可以采用变压器式的载波发送模块110带有变压器T1。第一数据处理器105将需要传递到该串接线LANC上的数据通过载波发送模块110以载波信号的形式广播到该串接线LANC上，变压器T1作用就体现在：第一数据处理器105通过载波发送模块110将携带光伏组件101-K工作参数的载波脉冲发送在变压器T1的原边绕组，变压器T1的次级绕组耦合到该串接线LANC上所以也将携带工作参数的载波脉冲也加载到该串接线LANC上，显然变压器T1的主要作用就是将载波发送模块110产生的载波信号耦合到该串接线LANC上的媒介。换言之，光伏组件返回数据的方式为，第一数据处理器105将目标数据传输给电力线载波发送模块110，电力线载波发送模块(Power Line Carrier Communication Module)110将目标数据转换成载波信号并通过变压器T1将载波信号耦合到该串接线上。至此第一数据处理器105作为发送方已经将携带光伏组件101-K工作参数的载波广播出来了，作为接收方，能源收集装置PH配置的第二数据处理器320所配置的传感器模块S2就可以从电力线上感测监听到载波脉冲。这是建立第二数据处理器320和第一数据处理器105之间的通信的一种方式。在可选的实施例中，第二数据处理器320和第一数据处理器105不再通过电力线载波PLC建立双向通信，反而是通过无线通信的方式建立双向通信，因此此时只要第二数据处理器320和第一数据处理器105再额外添加无线通信模块即可，并且这些处理器不再需要配套的耦合变压器或载波产生支路。
基于上文讨论的内容，在电力线上除了原本的直流电和预设的载波之外，杂波信号干扰特性非常复杂，随机性和时变性表现得尤为明显，杂波信号的来源在不同的应用场合也是完全不同的，以至于当前的技术水准还无法以较为精准的数学解析式或数学模型来描述和还原杂波。即便是主动引入的载波，观察图2和图3，载波发送模块产生的预定频段的载波信号除了向所述的串接线LANC方向传播以便达到能源收集装置之外，由于载波源头更靠近光伏电池本身，实际上，载波脉冲还会直接反向耦合到电池的正负极，或者是载波脉冲反向馈送到视为功率优化器的电压转换电路100，正因为载波的负面影响使得我们不得不正视和改善这种负面影响带来的发电量降低的情形。载波发送模块和载波接收模块还可以称之为载波发射器和载波接收器，为了克服杂波和载波潜在的负面影响，本申请主张在光伏发电系统中引入分时段收发数据的概念。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，本申请披露了一种在光伏发电系统中实施分时段收发数据的方法，在这个实施例中：假设某个电池串组PV包含相互串联的多个光伏组件101-1至101-K，该方法主要包括：利用第一级的光伏组件101-1配置的第一数据处理器105-1实时采集相应的光伏组件101-1的目标工作数据；和利用第二级的光伏组件101-2配置的第一数据处理器105-2实时采集相应的光伏组件101-2的目标工作数据；……依此类推，至第K级的光伏组件101-K配置的第一数据处理器105-K实时采集相应的光伏组件101-K的目标工作数据。第一数据处理器采集对应光伏组件的目标数据的方式可以利用第一数据处理器自带的检测模块来采集，也可以利用第一数据处理器额外再辅助配置的外设检测模块来采集。前文已解释，能源收集装置PH配置的第二数据处理器320具备下述功能：它需要和向能源收集装置PH供电的任意一个电池串组PV中的各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K建立单向的通信或者双向的通信，可以是载波通信也可以是无线通信。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，任意一个电池串组PV中的所述各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K不允许一直持续的向能源收集装置PH配置的第二数据处理器320传送目标数据，理由就是前文提及的载波会引发整个系统发电量降低的情形。本申请在光伏发电系统中引入分时段收发数据的概念体现在：第一时段Phase1，第一级光伏组件101-1配置的第一数据处理器105-1实时采集相应的光伏组件101-1的目标工作数据，保存数据至第一数据处理器105-1自身的带有的存储器或其额外配置的外设存储器，属于本地保存。第二级光伏组件101-2配置的第一数据处理器105-2实时采集相应的光伏组件101-2的目标工作数据，同样保存数据至第一数据处理器105-2自身的带有的存储器或其额外配置的外设存储器。依此类推直至所述的第K级的光伏组件101-K配置的第一数据处理器105-K实时采集相应的光伏组件101-K的目标工作数据，保存数据至第一数据处理器105-K自身存储器或额外配置的外设存储器，即本地保存。从而电池串组PV中各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K将各个光伏组件101-1至101-K的目标工作数据都保存在各个处理器的本地存储器。毫无疑虑，在第一时段Phase1光伏组件及其配对的电压转换电路/第一数据处理器105的主要任务是发电，无需考虑发送载波信号的问题。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，这里的时间阶段与第一时段不同也即在第二时段Phase2：第一级光伏组件101-1配置的第一数据处理器105-1将在第一时段保存在本地的目标数据再转发传输到第二数据处理器320，同样第二级光伏组件101-2配置的第一数据处理器105-2将在第一时段保存在本地的目标数据再转发传输到第二数据处理器320，第K级的光伏组件101-K配置的第一数据处理器105-K将在第一时段保存在本地的目标数据再转发传输到第二数据处理器320。总而言之，电池串组PV中的各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K在第二时段将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器320。
参见图1，能源收集装置PH读取与之相连的电池串组PV-1至PV-M的数据的方式和方法为：由能源收集装置PH轮询耦合至该能源收集装置PH的多个并联的电池串组直至并联的多个电池串组各自的光伏组件的工作数据都被能源收集装置PH撷取到；其中在能源收集装置PH轮询到耦合至该能源收集装置PH的任意一个电池串组时，由能源收集装置PH配置的第二数据处理器320依次轮询该任意一个电池串组中串联的各个光伏组件各自配置的第一数据处理器105，被询问的第一数据处理器105返回与之对应的光伏组件的工作数据。例如在一个可选但非必须的实施例中：在第二时段，由能源收集装置PH轮询耦合至该能源收集装置PH的那些多个并联的电池串组PV-1至PV-M，直至并联的多个电池串组PV-1至PV-M各自当中的光伏组件101-1至101-K各自的工作数据都被能源收集装置PH撷取到。具体而言，在能源收集装置PH轮询耦合至该能源收集装置PH的任意一个电池串组(如PV-M)时，由能源收集装置PH配置的第二数据处理器320依次轮询该任意一个电池串组PV-M中那些串联的各个光伏组件101-1至101-K各自配置的第一数据处理器105，被询问的第一数据处理器105对询问请求做出响应，返回与之对应的一个光伏组件的目标数据至能源收集装置的第二数据处理器320：典型的例如在电池串组PV-M中，第一级光伏组件101-1配置的第一数据处理器105-1对请求做出响应而将在第一时段保存在本地的关于组件101-1的目标数据传输到第二数据处理器320，同样第二级光伏组件101-2配置的第一数据处理器105-2对请求做出响应而将在第一时段保存在本地的关于组件101-2的目标数据再转发传输到第二数据处理器320，第K级的光伏组件101-K配置的第一数据处理器105-K对请求做出响应而将在第一时段保存在本地的关于组件101-K的目标数据再转发传输到第二数据处理器320。
参见图4，毫无疑虑，在第二时段Phase2光伏组件及其配对的电压转换电路/第一数据处理器105的主要任务是避开发电时段，应当设计产生载波信号将数据发送出去。在一个可选但非必须的实施例中：关于第一时段Phase1和第二时段Phase2的划分，是基于将天气因素纳入到考虑范畴，通常而言任意一天当中早晚照耀到光伏电池的辐射光度比较弱，上午和中午以及下午则属于阳光辐射强度相对而言比较强的时段，所以比较节省成本的方案就是在早晚发送目标数据到能源收集装置，在中午和下午及上午限定第一数据处理器105保存目标数据到本地存储器。第一时段是晴天的上午、中午和下午，以及第二时段是晴天的早晨或傍晚的某个预设时间段。在一个可选但非必须的实施例中：按照二十四小时划分，第二时段可以是早晨3:00—8:00当中的某个预设时间段，还例如，可以是傍晚17:00—19:00当中的某个预设时间段。在一个可选但非必须的实施例中：不再限制时间的早晚，而是第一时段光伏组件发生光电效应的强度高于第二时段光伏组件发生光电效应的强度，某块电池在发生光电效应的强度较强时其输出电压相对较高，为第一时段，反之某块电池在发生光电效应的强度较弱时其输出电压相对较低，为第二时段；除了检测某块电池的输出电压来判断光电效应的强弱之外，还可以利用太阳辐射检测仪，太阳辐射检测仪检测到太阳光的强度非常强烈时自然某块电池发生光电效应的强度较强且其输出电压相对较高，此阶段即为第一时段，太阳辐射检测仪检测到太阳光的强度相对较弱时自然某块电池发生光电效应的强度较弱且其输出电压相对较低，此阶段即为第二时段。不再限制时间的早晚意味着数据的收发时段选择性更自由，任意一天当中可能上午、中午或下午也能收发数据，譬如虽然某天的天气总体而言属于晴朗但上午某个时间段突然天气转阴甚至转为小雨，那么这个时间段就可以作为数据收发的第二时段。再譬如，位于某个特定区域的电站或光伏电池被突然风吹移动过来的云层遮蔽住阳光，这个时间段也可以作为收发数据的第二时段。
参见图1，在一个可选但非必须的实施例中：为了区分第一时段和第二时段，可采用更精准的手段。需要检测流经每一个电池串组的电流值，以图1中电池串组PV-1作为范例来解释说明：电池串组PV-1中各个光伏组件101-1至101-K由各自所对应的优化器也即电压转换电路100-1至100-K进行功率优化，第一级功率优化电路100-1用于将第一级光伏电池101-1的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出V1，至第K级功率优化电路100-K将第K级的光伏电池101-K的光伏电压执行最大功率追踪而进行电压转换并输出VK，电池串组PV-1上总的串级电压等于V1+V2+…VK，而且流经串联的电压转换电路100-1至100-K的电流都相等为串联电流值ISE。检测流经每一个电池串组的电流值需要利用到图中未示意出的电流传感器(current sensor)，则电流值ISE可以被电流传感器直接感应出来，霍尔电流传感器是典型的应用。电池串组PV-1中串联的各个光伏组件101-1至101-K各自配置的第一数据处理器105-1至105-K可以分别与电流传感器相连来撷取电流值ISE的大小，能源收集装置PH的第二数据处理器320也可以与电流传感器相连来撷取电流值ISE的大小。如果被检测的电池串组PV-1所流过的电流也即电流值ISE不低于预设阈值ITH，则认为是在第一时段：也即被检测的电池串组中各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K将相应的各个光伏组件101-1至101-K各自的目标工作数据保存在本地，第一数据处理器105-1实时采集相应的光伏组件101-1的目标工作数据保存至本地，第一数据处理器105-K实时采集相应的光伏组件101-K的目标工作数据保存至本地。如果被检测的电池串组PV-1所流过的电流也即电流值ISE低于预设阈值ITH，则认为是在第二时段：被检测的电池串组中各个光伏组件101-1至101-K各自所对应的第一数据处理器105-1至105-K将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器320。总的来说，在第一时段被检测的电池串组的电流值ISE比较大而且不低于预设阈值ITH，相对的，在第二时段被检测的电池串组的电流值ISE比较小而且低于预设阈值ITH。在一个可选但非必须的实施例中：任意某个光伏电池101所配置的第一数据处理器105即便收到第二数据处理器320下达的发送目标数据的请求，如果第一数据处理器105感测到电流值ISE不低于预设阈值ITH则它仍然将光伏组件101的目标工作数据保存在本地，拒绝发送给第二数据处理器320；只有在第一数据处理器105感测到电流值ISE低于预设阈值ITH时，它才真正响应第二数据处理器320下达的请求而将本地数据上传给第二数据处理器320。在一个可选但非必须的实施例中：能源收集装置PH配置的第二数据处理器320在感测到电流值ISE不低于预设阈值ITH时，就不再向串组PV中的各个组件配对的第一数据处理器105下达上传目标数据的请求，只有第二数据处理器320感测到电流ISE低于预设阈值ITH时，第二数据处理器320才向串组PV中的各个组件101配对的第一数据处理器105下达上传目标数据的请求。这些实施例在保障电池的发电效率方面是十分有效的。
参见图2，第一数据处理器105配置有载波发送模块(连接在输出端C和D之间的载波产生支路)，或者是配置有图3的载波发送模块110，第二数据处理器320也配置有载波发送模块310，本申请涉及到的载波PLC发射器或载波PLC接收器兼容于本领域的现有方案，所以本申请不予赘述。另外，第一数据处理器105需要通过自身配置的捕捉载波信号的传感器S1和用于从捕捉的载波信号中滤除杂波的带通滤波器(未示意出)将第二数据处理器320发出的载波形式的请求信号侦测到，第一数据处理器105响应第二数据处理器320的请求信号并发出响应信号后两者正式建立通信。第一数据处理器105之后就会以载波的方式发出光伏组件101的工作参数等数据加载到该串接线LANC上，能源收集装置配置的第二数据处理器320执行对组件101的数据接收时，第二数据处理器320也还配置有捕捉载波信号的传感器S2和用于从捕捉的载波信号中滤除杂波的带通滤波器(未示意出)，并藉此将体现为载波形式的光伏组件101的目标工作参数接收到。
参见图2，在一个可选但非必须的实施例中：需要计算每一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器105配置的载波发送模块产生的载波电流与流经该电池串组的串联电流ISE的比值，在第一时段时该比值不高于预设的比例值范围P，在第二时段时该比值高于预设的比例值范围P。电池串组PV中串联的各个光伏组件101-1至101-K各自配置的第一数据处理器105-1至105-K分别与电流传感器相连来撷取电流ISE的真实大小值，意义是：光伏组件101配对的第一数据处理器105是触发光伏组件101配对的载波发送模块产生载波信号的主体，注入到该串接线LANC中的载波电流的幅度是由第一数据处理器105决定的，第一数据处理器105在比较载波发送模块110或载波产生支路产生的载波电流幅度ICA与流经该电池串组的串联电流ISE的比值后，如果该比值不高于预设比例值范围P则证明串联直流电流ISE相对于载波电流ICA过大，所以此阶段定义为第一时段Phase1而使第一数据处理器105保存数据到本地。相对应的是如果该比值高于预设比例值范围P则证明串联直流电流ISE相对于载波电流ICA而言不是十分的大，所以此阶段定义为第二时段Phase2而使第一数据处理器105将保存到本地的目标数据上传到第二数据处理器320。在可选但非必须的实施例中：能源收集装置PH的第二数据处理器320与电流传感器相连来撷取电流值ISE的大小，第二数据处理器320能够轻易通过载波捕获模块也即传感器S2和滤波器等来侦测到来自第一数据处理器105配置的载波发送模块110或载波支路产生的载波信号，以及所述的第二数据处理器320能进一步精确的计算出载波电流幅度ICA，第二数据处理器320在比较载波发送模块110或载波产生支路产生的载波电流幅度ICA与流经该电池串组PV的串联电流ISE的比值后，如果该比值不高于预设比例值范围P则证明串联直流电流ISE相对于载波电流ICA过大，第二数据处理器320直接不向第一数据处理器105下达上传目标数据的请求，所以此阶段定义为第一时段Phase1而使第一数据处理器105保存数据到本地。相对的是如果该比值高于预设比例值范围P则证明串联直流电流ISE相对于载波电流ICA而言不是十分的大，第二数据处理器320向第一数据处理器105下达上传目标数据的请求，此阶段定义为第二时段Phase2而使第一数据处理器105将保存到本地的目标数据上传到第二数据处理器320。在可选但非必须的实施例中：第一数据处理器105能够轻易通过载波捕获模块也即传感器S1和滤波器等来侦测到来自自身配置的载波发送模块110或载波支路产生的载波信号，第一数据处理器105能精确的计算出载波电流幅度ICA，则第一数据处理器105能够比较出其载波发送模块110或载波产生支路产生的载波电流幅度ICA与流经电池串组PV的串联电流ISE的比值。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，除了第一数据处理器105和第二数据处理器320之间的双向通信之外，还可以在它们之间采用单向通信的方式。例如电池串组中的某个光伏组件PV配置的第一数据处理器105还通过自身自带的或额外配置的电压采集模块来采集这个相应的光伏组件PV的输出电压，注意该输出电压是电池发生光伏效应而提供的电源电压而不是功率优化电路或电压转换电路100产生的电压值，那么在这种情况下第一数据处理器105是选择保存目标数据到本地的存储器还是选择发送目标数据给第二数据处理器320，还必须满足以下条件：在第一时段Phase1，被检测的某个光伏组件PV因为发生光伏效应而导致它的正负极之间提供的输出电压VS不在预设的电池电压范围VSL至VSH之内，即VS＜VSL或VS＞VSH，被检测的光伏组件PV所对应的第一数据处理器105在此第一阶段将被检测的光伏组件PV的目标工作数据保存在本地存储器；在第二时段Phase2，被检测的光伏组件PV因为发生光伏效应导致在它的正负极之间提供的输出电压VS在预设的电池电压范围之内，即VSL≤VS≤VSH，则被检测的光伏组件PV对应的第一数据处理器105将被检测的光伏组件PV的目标工作数据以单向通信的方式上传到第二数据处理器320。这里VSL是下限电池电压以及VSH是上限电池电压，反映了光伏组件在光照辐射下提供的电源电压区间。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，除了第一数据处理器105和第二数据处理器320之间的双向通信之外，还可以在它们之间采用单向通信的方式。例如电池串组中的某个光伏组件PV配置的第一数据处理器105还通过自身自带的或额外配置的电流采集模块来采集这个相应的光伏组件PV的输出电流，注意该输出电流是电池发生光伏效应而提供的电源电流而不是功率优化电路或电压转换电路100产生的电流值，那么在这种情况下第一数据处理器105是选择保存目标数据到本地的存储器还是选择发送目标数据给第二数据处理器320，还必须满足以下条件：在第一时段Phase1，被检测的某个光伏组件PV因为发生光伏效应而导致其输出电流ISS超过预设的电池电流IPR，譬如是从光伏组件PV的正电极测的输出电流或负电极测的输出电流，即ISS＞IPR，被检测的光伏组件PV所对应的第一数据处理器105在此第一阶段将被检测的光伏组件PV的目标工作数据保存在本地存储器；在第二时段Phase2，被检测的光伏组件PV因为发生光伏效应导致其输出电流ISS不高于预设的电池电流IPR，即ISS≤IPR，光伏组件PV的正电极或负电极测的输出电流还相当于电压转换器/优化器的输入电流，则此阶段被检测的光伏组件PV对应的第一数据处理器105将被检测的光伏组件PV的目标工作数据以单向通信的方式上传到第二数据处理器320。这里光伏组件PV因为发生光伏效应而导致其产生的输出电流ISS反映了光伏组件在光照辐射下提供的电流区间。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，在第二时段Phase2光伏组件PV配置的第一数据处理器105以单向通信的方式主动向第二数据处理器320传送所述的目标工作数据，此阶段第一数据处理器105在时间上间歇性地主动向第二数据处理器320发送目标工作数据，间歇性地发送数据也即意味着数据是分时发送的，并且整个目标工作数据被分割成多个数据包PACK，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次，设定每个数据包的发送间隔时间可以是一定的随机数值是为了防止不同的第一数据处理器105发生冲突。在一个可选但非必须的实施例中：第一数据处理器105向第二数据处理器320先行主动发送了某个数据包PACK1之后紧接着随后又主动向第二数据处理器320发送了另一个数据包PACK2，显而易见的是，这两个数据包PACK1-PACK2在数据发送的时间上是前后相邻的。假设第一数据处理器105还先行主动向第二数据处理器320发送了某个数据包PACK3之后紧接着随后又主动向第二数据处理器320发送了另一个数据包PACK4，这两个数据包PACK3-PACK4显而易见在数据发送的时间上也是前后相邻的。注意第一数据处理器105向第二数据处理器320发送了数据包PACK2之后可以穿插着又发送了很多其他的数据包，这之后才再向第二数据处理器320发送了数据包PACK3。当然第一数据处理器105向第二数据处理器320发送了数据包PACK2之后，可以紧接着立即向第二数据处理器320发送数据包PACK3，相当于这两个数据包PACK2-PACK3在数据发送的时间上也是前后相邻的。本申请所谓的某两个数据包在数据发送的时间上是前后相邻的，意思是：相邻的上一个数据包被发送之后立即发送相邻的下一个数据包。本申请中：两个数据包PACK1-PACK2之间的数据发送间隔时间TIN1与前后相邻的被发出的其他任意两个数据包(PACK3、PACK4)之间的数据发送间隔时间TIN2可以相同也可以不同，因为数据发送间隔时间TIN1-TIN2均为随机时间值。数据发送间隔时间TIN1是发送PACK1完毕之后等待的间隔时间，该时间段结束之后再发送PACK2。相同的道理，数据发送间隔时间TIN2是发送PACK3完毕之后等待的间隔时间，该时间段结束之后再发送PACK4。通过建立单向或双向通信使得本申请披露的方案能够较佳的实施分时段收发数据，确保整个光伏发电系统在不影响自身发电的基础上实现数据的分时段收发目的。
参见图4，在一个可选但非必须的实施例中，第一时段更严格的限制条件是：被检测的电池串组的电流值符合第一时段的预设阈值要求、计算每一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经该电池串组的串联电流的比值并且在第一时段时该比值符合第一时段的预设的比例值要求、被检测的光伏组件的输出电压符合第一时段的预设的电池电压范围要求、被检测的光伏组件的输出电流符合第一时段的预设的电池电流要求，必须同时满足这些限制条件。与此同时，第二时段更严格的限制条件是：被检测的电池串组的电流值符合第二时段的预设阈值要求、计算每一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经该电池串组的串联电流的比值且在第二时段时该比值符合第二时段的预设比例值要求、被检测的光伏组件的输出电压符合第二时段的预设电池电压范围要求、被检测的光伏组件的输出电流符合二时段的预设电池电流要求，必须同时满足这些限制条件。
以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言在阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (15)

1.一种在光伏发电系统中实施分时段收发数据的方法，其中任意一个电池串组均包含相互串联的多个光伏组件，其特征在于，该方法包括：
利用每一个光伏组件配置的第一数据处理器实时采集相应光伏组件的目标工作数据；
利用每一个能源收集装置配置的第二数据处理器和向该能源收集装置供电的任意一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器建立通信；
在第一时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器；
每一个光伏组件均单独配置有一个执行最大功率点追踪的电压转换电路以及由电压转换电路输出该光伏组件实施功率优化后提供的电压；
每一个电池串组中的多个光伏组件所对应的多个电压转换电路串联连接；
每一个电池串组被检测的电流值为每一个电池串组所对应的串联连接的多个电压转换电路中流过的串联电流；
第一和第二数据处理器通过电力线载波的方式建立通信；
计算每一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经该电池串组的串联电流的比值；
在第一时段时该比值不高于预设的比例值；
在第二时段时该比值高于预设的比例值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
第一时段光伏组件发生光电效应的强度高于第二时段光伏组件发生光电效应的强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
第一时段是晴天的上午、中午和下午；以及
第二时段是晴天的早晨或傍晚的预设时间段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
检测流经每一个电池串组的电流值：
在第一时段：被检测的电池串组的电流值不低于预设阈值，被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：被检测的电池串组的电流值低于预设阈值，被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
第一和第二数据处理器均配置有载波发送模块；以及
第一和第二数据处理器均配置有捕捉载波信号的传感器和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
能源收集装置包括汇流箱和/或逆变器。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
能源收集装置读取与之相连的电池串组的数据的方式为：
由能源收集装置轮询耦合至该能源收集装置的多个并联的电池串组直至并联的多个电池串组各自的光伏组件的目标工作数据都被能源收集装置撷取到；
在能源收集装置轮询耦合至该能源收集装置的任意一个电池串组时，由能源收集装置配置的第二数据处理器依次轮询该任意一个电池串组中串联的各个光伏组件各自配置的第一数据处理器，被询问的第一数据处理器返回与之对应的光伏组件的目标工作数据。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电压；
在第一时段：被检测的光伏组件的输出电压不在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：被检测的光伏组件的输出电压在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传到第二数据处理器。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电流；
在第一时段：被检测的光伏组件的输出电流超过预设的电池电流，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：被检测的光伏组件的输出电流不超过预设的电池电流，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：
在第二时段，光伏组件配置的第一数据处理器以单向通信的方式主动向第二数据处理器传送所述的目标工作数据；
其中：
第一数据处理器在时间上间歇性地主动向第二数据处理器发送目标工作数据，并且所述目标工作数据被分割成多个数据包，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次。
11.一种可分时段收发数据的光伏发电系统，其中任意一个电池串组均包含相互串联的多个光伏组件，其特征在于，包括：
为每一个光伏组件配置的第一数据处理器，用于实时采集光伏组件的目标工作数据；
能源收集装置，其配置的第二数据处理器和向该能源收集装置供电的任意一个电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器建立单向或双向通信；
定义在第一时段的区间，由电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件各自的目标工作数据保存在本地存储器；
定义在第二时段的区间，电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器；
第一和第二数据处理器通过电力线载波的方式建立通信；
每一个光伏组件均单独配置有一个执行最大功率点追踪的电压转换电路以及由电压转换电路输出该光伏组件实施功率优化后提供的电压；
每一个电池串组中的多个光伏组件所对应的多个电压转换电路串联连接；
每一个电池串组被检测的电流值为每一个电池串组所对应的串联连接的多个电压转换电路中流过的串联电流；
第一和第二数据处理器均配置有载波发送模块，及均配置有捕捉载波信号的传感器和用于从载波信号中滤除杂波的带通滤波器；
每一个电池串组至少配置有一个电流传感器，用于检测流经电池串组的电流值；
每一个电池串组中任意一个光伏组件所对应的第一数据处理器配置的载波发送模块产生的载波电流与流经电池串组的串联电流的比值满足以下条件：
在第一时段时该比值不高于预设的比例值；
在第二时段时该比值高于预设的比例值。
12.根据权利要求11所述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：
每一个电池串组至少配置有一个电流传感器，用于检测流经电池串组的电流值；
被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器在感测到电流值不低于预设的阈值时，定义为将各个光伏组件的目标工作数据保存在本地的第一时段；
被检测的电池串组中各个光伏组件所对应的第一数据处理器在感测到电流值低于预设的阈值时，定义为将各个光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器的第二时段。
13.根据权利要求11所述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：
光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电压；
在第一时段：被检测的光伏组件的输出电压不在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：被检测的光伏组件的输出电压在预设的电池电压范围之内，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传到第二数据处理器。
14.根据权利要求11所述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：
光伏组件配置的第一数据处理器还采集相应光伏组件的输出电流；
在第一时段：被检测的光伏组件的输出电流超过预设的电池电流，被检测的光伏组件所对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据保存在本地；
在第二时段：被检测的光伏组件的输出电流不超过预设的电池电流，被检测的光伏组件对应的第一数据处理器将被检测的光伏组件的目标工作数据传输到第二数据处理器。
15.根据权利要求13或14所述的可分时段收发数据的光伏发电系统，其特征在于：
光伏组件配置的第一数据处理器在第二时段以单向通信的方式主动向第二数据处理器传送所述的目标工作数据；
在第二时段：
第一数据处理器在时间上间歇性地主动向第二数据处理器发送目标工作数据，并且所述目标工作数据被分割成多个数据包，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次。
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