CN111027723A - 一种光伏与建筑一体化系统及方法 - Google Patents
一种光伏与建筑一体化系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111027723A CN111027723A CN201911262413.6A CN201911262413A CN111027723A CN 111027723 A CN111027723 A CN 111027723A CN 201911262413 A CN201911262413 A CN 201911262413A CN 111027723 A CN111027723 A CN 111027723A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- module
- photovoltaic
- battery
- solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 102100028282 Bile salt export pump Human genes 0.000 claims abstract description 5
- 101000724352 Homo sapiens Bile salt export pump Proteins 0.000 claims abstract description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
- G06F16/21—Design, administration or maintenance of databases
- G06F16/215—Improving data quality; Data cleansing, e.g. de-duplication, removing invalid entries or correcting typographical errors
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
- G06F16/24—Querying
- G06F16/245—Query processing
- G06F16/2458—Special types of queries, e.g. statistical queries, fuzzy queries or distributed queries
- G06F16/2465—Query processing support for facilitating data mining operations in structured databases
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Abstract
本发明属于光伏技术领域，公开了一种光伏与建筑一体化系统及方法，包括太阳能供电模块、太阳能参数采集模块、中央控制模块、数据处理模块、电能存储模块、电池电压检测模块、电池温度检测模块、电池电流采集模块、电池均衡模块、电压调节模块、清洁模块、故障诊断模块、显示模块。本发明通过数据处理模块针对光伏数据的正态分布特性及数据之间的关联性，通过SPGP数据重构法对单组传感器测得的错误数据进行重构，且清洗效果好且清洗效率较高；通过故障诊断模块综合考虑了温度，辐照度，输出电压、电流参数，提高了判别的精确度，并且能定位故障点的位置。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种光伏与建筑一体化系统及方法。
背景技术
光伏(Photovoltaic)：是太阳能光伏发电系统(Solar power system)的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。同时，太阳能光伏发电系统分类，一种是集中式，如大型西北地面光伏发电系统；一种是分布式(以＞6MW为分界)，如工商企业厂房屋顶光伏发电系统，民居屋顶光伏发电系统；然而，现有光伏与建筑一体化系统中光伏数据往往贮存于分布式多源异构数据库中，具有数据量大而且种类复杂等特征，数据质量时常由于测量设备的故障与不稳定性而降低，产生大量异常数据或形成冗余，又或是在数据传输过程中出现丢包；同时，不能准确的诊断太阳能电池板故障，影响使用。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有光伏与建筑一体化系统中光伏数据往往贮存于分布式多源异构数据库中，具有数据量大而且种类复杂等特征，数据质量时常由于测量设备的故障与不稳定性而降低，产生大量异常数据或形成冗余，又或是在数据传输过程中出现丢包；同时，不能准确的诊断太阳能电池板故障，影响使用。同时现光伏与建筑一体化供电不连续，不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光伏与建筑一体化系统。
本发明是这样实现的，一种光伏与建筑一体化系统，所述光伏与建筑一体化系统包括：
太阳能供电模块，与中央控制模块连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；
太阳能参数采集模块，与中央控制模块连接，用于通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数；
中央控制模块，与太阳能供电模块、太阳能参数采集模块、数据处理模块、电能存储模块、电池电压检测模块、电池温度检测模块、电池电流采集模块、电池均衡模块、电压调节模块、清洁模块、故障诊断模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作；
数据处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理；
电能存储模块，与中央控制模块连接，用于利用多个蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；
电压调节模块，与中央控制模块连接，用于通过电压调节器调节供电电压；
清洁模块，与中央控制模块连接，用于通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；
故障诊断模块，与中央控制模块连接，用于通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、故障诊断信息。
进一步，所述光伏与建筑一体化系统还包括：
电池电压检测模块：与中央控制模块连接，用于利用电压传感器采集蓄电池的电压数据；
电池温度检测模块：与中央控制模块连接，用于利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；
电池电流采集模块：与中央控制模块连接，用于利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；
电池均衡模块：与中央控制模块连接，用于对多个蓄电池进行均衡控制。
本发明的另一目的在于提供一种应用于所述光伏与建筑一体化系统的光伏与建筑一体化方法，所述光伏与建筑一体化方法包括：
步骤一，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数；
步骤二，通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理；
步骤三，利用多个蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；利用电压传感器采集蓄电池的电压数据；利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；对多个蓄电池进行均衡控制；
步骤四，通过电压调节器调节供电电压；通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断；
步骤五，通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、相关电池的电压、电流、温度相关数据以及故障诊断信息。
进一步，步骤二中，所述清洗处理方法如下：
(1)通过光伏监测设备采集光伏数据，在相邻区域设置多组传感器采集太阳能光伏数据，得到多组强关联性数据，将不同组传感器在同一时间采集的数据在数据库中按列进行排序，将同一组传感器在不同时间采集的数据在数据库中按行进行排序；
(2)挖掘所述光伏数据中的异常数据，并将所述异常数据分为三类数据，分别为：冗余数据、缺省数据和错误数据；
(3)清洗异常数据，首先，删除异常数据中的冗余数据；然后，对单组传感器测得的错误数据采用SPGP数据重构法进行数据重构；最后，对数据库中整行错误数据和缺省数据采用基于三次样条插值法的数据重构法进行数据重构。
进一步，步骤(1)中，所述传感器包括光照度传感器、光功率传感器，所述光伏数据包括光照强度、光功率。
进一步，步骤(2)中，所述异常数据的分类依据为：
冗余数据：判断多组传感器采集光伏数据的时间值是否一致，时间值不一致的光伏数据即为冗余数据；
缺省数据：计算多组数据的平均测量时间间隔t，判断每行数据的测量时间与相邻行数据的测量时间的差值是否超过2t，若超过2t，则该行数据为缺省数据；
错误数据：分别计算各组数据随时间的变化率，判断每列数据的变化率是否大于前列数据变化率的1.25倍，若是，则进一步判断该列数据是否超出正常数据范围，若两个判断条件均满足，则该列数据为错误数据。
进一步，步骤三中，所述蓄电池的均衡控制包括：
获取转化的电量情况、所需电量以及蓄电池的状态；判断转化的电量是否大于所需电量；当大于所需电量时，则控制太阳能电池板将剩余电量依次转移至还未饱和的蓄电池中；若小于所需电量，则控制具备一定电量的蓄电池为建筑供电。
进一步，步骤四中，所述故障诊断方法如下：
1)通过传感器采集太阳能电池阵列的温度以及辐照度，得到太阳能电池阵列在对应温度以及辐射照度条件下的I-V输出特性关系式；
2)将太阳能电池阵列在正常工作时的I-V输出特性关系式作为标准I-V输出关系式，将检测到的组件间的电压值代入到所述标准I-V输出关系式中得到计算电流值，在每条支路上串接一个电流传感器检测支路电流；
若电流传感器测得的电流值明显小于所述计算电流值，则该支路为故障支路；若电流传感器检测到的电流值为零，则该支路故障为断路故障；
3)根据得到的I-V输出特性关系式，利用基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的实际串联等效电阻Rs1，通过基于环境参数的参考串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的参考串联等效电阻Rs；
4)根据实际串联等效电阻Rs1与参考串联等效电阻Rs之间的比值得到K；
5)根据K值大小判别太阳能电池阵列故障、电池组件老化或被遮挡的严重程度，K值越大遮挡或者老化程度越严重；
进一步，所述步骤3)中基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式为：
RS1＝[ln((IL-(I+K1I))Io+1)·VT-V]/IN
其中，RS1为实际串联等效电阻，IL为光生电流，I表示输出电流，V表示输出电压，K1为拟合系数，Io为等效二极管反向饱和电流，VT＝N·(Tk/q)，N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α1为温度补偿系数，ISC为太阳能电池短路电流，β1为简化合并后的系数；
基于环境参数的参考串联等效电阻计算式为：
RS＝(α·T+β·G)/N
其中，RS为参考串联等效电阻，α是温度系数，β是辐照度系数。
进一步，所述I-V输出特性关系式为：
其中I表示输出电流，V表示输出电压，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α是温度系数，为正数；β是辐照度系数，为一负数，α与β的值通过实验数据拟合得到，ISC为太阳能电池短路电流，α1为温度补偿系数，β1为简化合并后的系数，K1为拟合系数，VT＝N·(Tk/q)，其中N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述光伏与建筑一体化方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的光伏与建筑一体化方法。
本发明的优点及积极效果为：本发明通过数据处理模块针对光伏数据的正态分布特性及数据之间的关联性，通过SPGP数据重构法对单组传感器测得的错误数据进行重构，通过基于三次样条插值法的数据重构法对整行错误数据和整行缺省数据进行重构，清洗效果好且清洗效率较高；同时，通过故障诊断模块采用太阳能电池的精确数学模型得到I-V输出特性关系式，计算出实际串联等效电阻RS1，参考串联等效电阻RS及其比值K，进而检测太阳能电池阵列故障；本发明综合考虑了温度，辐照度，输出电压、电流参数，提高了判别的精确度，并且能定位故障点的位置。
本发明将多余电量储存在多个蓄电池中，能够保证供电的连续性以及稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光伏与建筑一体化系统结构框图。
图中：1、太阳能供电模块；2、太阳能参数采集模块；3、中央控制模块；4、数据处理模块；5、电能存储模块；6、电池电压检测模块；7、电池温度检测模块；8、电池电流采集模块；9、电池均衡模块；10、电压调节模块；11、清洁模块；12、故障诊断模块；13、显示模块。
图2是本发明实施例提供的光伏与建筑一体化方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
现有光伏与建筑一体化系统中光伏数据往往贮存于分布式多源异构数据库中，具有数据量大而且种类复杂等特征，数据质量时常由于测量设备的故障与不稳定性而降低，产生大量异常数据或形成冗余，又或是在数据传输过程中出现丢包；同时，不能准确的诊断太阳能电池板故障，影响使用。同时现光伏与建筑一体化供电不连续，不稳定。
为解决上述问题，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的光伏与建筑一体化系统包括：
太阳能供电模块1，与中央控制模块3连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；
太阳能参数采集模块2，与中央控制模块3连接，用于通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数；
中央控制模块3，与太阳能供电模块1、太阳能参数采集模块2、数据处理模块4、电能存储模块5、电池电压检测模块6、电池温度检测模块7、电池电流采集模块8、电池均衡模块9、电压调节模块10、清洁模块11、故障诊断模块12、显示模块13连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作。
数据处理模块4，与中央控制模块3连接，用于通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理。
电能存储模块5，与中央控制模块3连接，用于通过蓄电池将太阳能转化的电能进行存储。
电池电压检测模块6：与中央控制模块3连接，用于利用电压传感器采集蓄电池的电压数据。
电池温度检测模块7：与中央控制模块3连接，用于利用温度传感器采集蓄电池的温度数据。
电池电流采集模块8：与中央控制模块3连接，用于利用电流采集器采集蓄电池的电流数据。
电池均衡模块9：与中央控制模块3连接，用于对多个蓄电池进行均衡控制。
电压调节模块10，与中央控制模块3连接，用于通过电压调节器调节供电电压；
清洁模块11，与中央控制模块3连接，用于通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；
故障诊断模块12，与中央控制模块3连接，用于通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断；
显示模块13，与中央控制模块3连接，用于通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、故障诊断信息。
如图1所示，本发明实施例提供的光伏与建筑一体化方法包括：
S101，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数。
S102，通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理。
S103，利用多个蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；利用电压传感器采集蓄电池的电压数据；利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；对多个蓄电池进行均衡控制。
S104，通过电压调节器调节供电电压；通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断。
S105，通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、相关电池的电压、电流、温度相关数据以及故障诊断信息。
步骤S103中，本发明实施例提供的蓄电池的均衡控制包括：
获取转化的电量情况、所需电量以及蓄电池的状态；判断转化的电量是否大于所需电量；当大于所需电量时，则控制太阳能电池板将剩余电量依次转移至还未饱和的蓄电池中；若小于所需电量，则控制具备一定电量的蓄电池为建筑供电。
步骤S102中，本发明实施例提供的清洗处理方法如下：
(1)通过光伏监测设备采集光伏数据，在相邻区域设置多组传感器采集太阳能光伏数据，得到多组强关联性数据，将不同组传感器在同一时间采集的数据在数据库中按列进行排序，将同一组传感器在不同时间采集的数据在数据库中按行进行排序。
(2)挖掘所述光伏数据中的异常数据，并将所述异常数据分为三类数据，分别为：冗余数据、缺省数据和错误数据。
(3)清洗异常数据，首先，删除异常数据中的冗余数据；然后，对单组传感器测得的错误数据采用SPGP数据重构法进行数据重构；最后，对数据库中整行错误数据和缺省数据采用基于三次样条插值法的数据重构法进行数据重构。
步骤(1)中，本发明实施例提供的传感器包括光照度传感器、光功率传感器，所述光伏数据包括光照强度、光功率。
步骤(2)中，本发明实施例提供的异常数据的分类依据为：
冗余数据：判断多组传感器采集光伏数据的时间值是否一致，时间值不一致的光伏数据即为冗余数据。
缺省数据：计算多组数据的平均测量时间间隔t，判断每行数据的测量时间与相邻行数据的测量时间的差值是否超过2t，若超过2t，则该行数据为缺省数据。
错误数据：分别计算各组数据随时间的变化率，判断每列数据的变化率是否大于前列数据变化率的1.25倍，若是，则进一步判断该列数据是否超出正常数据范围，若两个判断条件均满足，则该列数据为错误数据。
步骤S104中，本发明实施例提供的故障诊断方法如下：
1)通过传感器采集太阳能电池阵列的温度以及辐照度，得到太阳能电池阵列在对应温度以及辐射照度条件下的I-V输出特性关系式。
2)将太阳能电池阵列在正常工作时的I-V输出特性关系式作为标准I-V输出关系式，将检测到的组件间的电压值代入到所述标准I-V输出关系式中得到计算电流值，在每条支路上串接一个电流传感器检测支路电流。
若电流传感器测得的电流值明显小于所述计算电流值，则该支路为故障支路；若电流传感器检测到的电流值为零，则该支路故障为断路故障。
3)根据得到的I-V输出特性关系式，利用基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的实际串联等效电阻Rs1，通过基于环境参数的参考串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的参考串联等效电阻Rs。
4)根据实际串联等效电阻Rs1与参考串联等效电阻Rs之间的比值得到K。
5)根据K值大小判别太阳能电池阵列故障、电池组件老化或被遮挡的严重程度，K值越大遮挡或者老化程度越严重。
步骤3)中本发明实施例提供的基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式为：
RS1＝[ln((IL-(I+K1I))Io+1)·VT-V]/IN
其中，RS1为实际串联等效电阻，IL为光生电流，I表示输出电流，V表示输出电压，K1为拟合系数，Io为等效二极管反向饱和电流，VT＝N·(Tk/q)，N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α1为温度补偿系数，IsC为太阳能电池短路电流，β1为简化合并后的系数。
基于环境参数的参考串联等效电阻计算式为：
RS＝(α·T+β·G)/N
其中，RS为参考串联等效电阻，α是温度系数，β是辐照度系数。
本发明实施例提供的I-V输出特性关系式为：
其中I表示输出电流，V表示输出电压，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α是温度系数，为正数；β是辐照度系数，为一负数，α与β的值通过实验数据拟合得到，ISC为太阳能电池短路电流，α1为温度补偿系数，β1为简化合并后的系数，K1为拟合系数，VT＝N·(Tk/q)，其中N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷。
本发明工作时，首先，通过太阳能供电模块1利用太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；通过太阳能参数采集模块2利用光伏监测设备采集太阳能电池板参数；其次，中央控制模块3通过数据处理模块4利用数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理；通过电能存储模块5利用蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；通过电池电压检测模块6利用电压传感器采集蓄电池的电压数据；通过电池温度检测模块7利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；通过电池电流采集模块8利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；通过电池均衡模块9对多个蓄电池进行均衡控制；通过电压调节模块10利用电压调节器调节供电电压；通过清洁模块11利用清洁装置对太阳能电池板进行清洁；然后，通过故障诊断模块12利用诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断；最后，通过显示模块13利用显示器显示采集的太阳能电池板参数、故障诊断信息。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种光伏与建筑一体化方法，其特征在于，所述光伏与建筑一体化方法包括：
第一步，通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理：(1)通过光伏监测设备采集光伏数据，在相邻区域设置多组传感器采集太阳能光伏数据，得到多组强关联性数据，将不同组传感器在同一时间采集的数据在数据库中按列进行排序，将同一组传感器在不同时间采集的数据在数据库中按行进行排序；所述传感器包括光照度传感器、光功率传感器，所述光伏数据包括光照强度、光功率；
(2)挖掘所述光伏数据中的异常数据，并将所述异常数据分为三类数据，分别为：冗余数据、缺省数据和错误数据；所述异常数据的分类依据为：冗余数据：判断多组传感器采集光伏数据的时间值是否一致，时间值不一致的光伏数据即为冗余数据；
缺省数据：计算多组数据的平均测量时间间隔t，判断每行数据的测量时间与相邻行数据的测量时间的差值是否超过2t，若超过2t，则该行数据为缺省数据；
错误数据：分别计算各组数据随时间的变化率，判断每列数据的变化率是否大于前列数据变化率的1.25倍，若是，则进一步判断该列数据是否超出正常数据范围，若两个判断条件均满足，则该列数据为错误数据；
(3)清洗异常数据，首先，删除异常数据中的冗余数据；然后，对单组传感器测得的错误数据采用SPGP数据重构法进行数据重构；最后，对数据库中整行错误数据和缺省数据采用基于三次样条插值法的数据重构法进行数据重构；
第二步，利用多个蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；利用电压传感器采集蓄电池的电压数据；利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；
对多个蓄电池进行均衡控制：获取转化的电量情况、所需电量以及蓄电池的状态；判断转化的电量是否大于所需电量；当大于所需电量时，则控制太阳能电池板将剩余电量依次转移至还未饱和的蓄电池中；若小于所需电量，则控制具备一定电量的蓄电池为建筑供电；
第三步，通过电压调节器调节供电电压；通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；
通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断：1)通过传感器采集太阳能电池阵列的温度以及辐照度，得到太阳能电池阵列在对应温度以及辐射照度条件下的I-V输出特性关系式；
2)将太阳能电池阵列在正常工作时的I-V输出特性关系式作为标准I-V输出关系式，将检测到的组件间的电压值代入到所述标准I-V输出关系式中得到计算电流值，在每条支路上串接一个电流传感器检测支路电流；
若电流传感器测得的电流值明显小于所述计算电流值，则该支路为故障支路；若电流传感器检测到的电流值为零，则该支路故障为断路故障；
3)根据得到的I-V输出特性关系式，利用基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的实际串联等效电阻Rs1，通过基于环境参数的参考串联等效电阻计算式，计算出太阳能电池组件的参考串联等效电阻Rs；
4)根据实际串联等效电阻Rs1与参考串联等效电阻Rs之间的比值得到K；
5)根据K值大小判别太阳能电池阵列故障、电池组件老化或被遮挡的严重程度，K值越大遮挡或者老化程度越严重。
2.如权利要求1所述光伏与建筑一体化方法，其特征在于，第一步进行前，需进行：通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数。
3.如权利要求1所述光伏与建筑一体化方法，其特征在于，第三步进行后，需进行：通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、相关电池的电压、电流、温度相关数据以及故障诊断信息。
4.如权利要求1所述光伏与建筑一体化方法，其特征在于，第三步中，步骤3)所述基于I-V输出特性的实际串联等效电阻计算式为：
RS1＝[ln((IL-(I+K1I))Io+1)·VT-V]/IN
其中，RS1为实际串联等效电阻，IL为光生电流，I表示输出电流，V表示输出电压，K1为拟合系数，Io为等效二极管反向饱和电流，VT＝N·(Tk/q)，N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α1为温度补偿系数，ISC为太阳能电池短路电流，β1为简化合并后的系数；
基于环境参数的参考串联等效电阻计算式为：
RS＝(α·T+β·G)/N；
其中，RS为参考串联等效电阻，α是温度系数，β是辐照度系数。
5.如权利要求4所述光伏与建筑一体化方法，其特征在于，所述I-V输出特性关系式为：
其中I表示输出电流，V表示输出电压，G表示辐照度，Gref表示参考辐照度，T表示电池温度，Tref表示参考电池温度，α是温度系数，为正数；β是辐照度系数，为一负数，α与β的值通过实验数据拟合得到，ISC为太阳能电池短路电流，α1为温度补偿系数，β1为简化合并后的系数，K1为拟合系数，VT＝N·(Tk/q)，其中N为输出电压V值所对应的串联电池组件个数，k表示波尔兹曼常数，q表示电子电荷。
6.一种实施权利要求1所述光伏与建筑一体化方法的光伏与建筑一体化系统，其特征在于，所述光伏与建筑一体化系统包括：
太阳能供电模块，与中央控制模块连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为建筑供电；
太阳能参数采集模块，与中央控制模块连接，用于通过光伏监测设备采集太阳能电池板参数；
中央控制模块，与太阳能供电模块、太阳能参数采集模块、数据处理模块、电能存储模块、电池电压检测模块、电池温度检测模块、电池电流采集模块、电池均衡模块、电压调节模块、清洁模块、故障诊断模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作；
数据处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对太阳能数据进行清洗处理；
电能存储模块，与中央控制模块连接，用于利用多个蓄电池将太阳能转化的电能进行存储；
电压调节模块，与中央控制模块连接，用于通过电压调节器调节供电电压；
清洁模块，与中央控制模块连接，用于通过清洁装置对太阳能电池板进行清洁；
故障诊断模块，与中央控制模块连接，用于通过诊断电路对太阳能电池板进行故障诊断；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的太阳能电池板参数、故障诊断信息。
7.如权利要求6所述的光伏与建筑一体化系统，其特征在于，所述的光伏与建筑一体化系统进一步包括：电池电压检测模块：与中央控制模块连接，用于利用电压传感器采集蓄电池的电压数据。
8.如权利要求6所述的光伏与建筑一体化系统，其特征在于，所述的光伏与建筑一体化系统进一步包括：电池温度检测模块：与中央控制模块连接，用于利用温度传感器采集蓄电池的温度数据；
电池电流采集模块：与中央控制模块连接，用于利用电流采集器采集蓄电池的电流数据；
电池均衡模块：与中央控制模块连接，用于对多个蓄电池进行均衡控制。
9.一种实现权利要求1～5任意一项所述光伏与建筑一体化方法的信息数据处理终端。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的光伏与建筑一体化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911262413.6A CN111027723A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种光伏与建筑一体化系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911262413.6A CN111027723A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种光伏与建筑一体化系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111027723A true CN111027723A (zh) | 2020-04-17 |
Family
ID=70205528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911262413.6A Withdrawn CN111027723A (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种光伏与建筑一体化系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111027723A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114050787A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 山东理工大学 | 太阳能光伏发电组件故障在线检测装置及其检测方法 |
| CN114951068A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-30 | 宁波欧达光电有限公司 | 一种具备阴影故障类型判定系统及清理机构的光伏组件 |
| CN115077629A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-09-20 | 中科开创（广州）智能科技发展有限公司 | 通道监控系统的故障定位方法、装置、计算机设备和介质 |
| CN115081552A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-09-20 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 基于云平台的太阳能电池数据异常处理方法及系统 |
-
2019
- 2019-12-10 CN CN201911262413.6A patent/CN111027723A/zh not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114050787A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 山东理工大学 | 太阳能光伏发电组件故障在线检测装置及其检测方法 |
| CN114050787B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-04-09 | 山东理工大学 | 太阳能光伏发电组件故障在线检测装置及其检测方法 |
| CN114951068A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-30 | 宁波欧达光电有限公司 | 一种具备阴影故障类型判定系统及清理机构的光伏组件 |
| CN115081552A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-09-20 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 基于云平台的太阳能电池数据异常处理方法及系统 |
| CN115077629A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-09-20 | 中科开创（广州）智能科技发展有限公司 | 通道监控系统的故障定位方法、装置、计算机设备和介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111027723A (zh) | 一种光伏与建筑一体化系统及方法 | |
| JP5856294B2 (ja) | 太陽光発電監視方法及びその方法に用いられる太陽光発電監視システム | |
| Dhimish et al. | Fault detection algorithm for grid-connected photovoltaic plants | |
| US8446042B2 (en) | Photovoltaic array systems, methods, and devices with improved diagnostics and monitoring | |
| Hu et al. | Online two-section PV array fault diagnosis with optimized voltage sensor locations | |
| CN106130480B (zh) | 一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统 | |
| JP6758273B2 (ja) | 太陽電池診断装置および太陽電池診断方法 | |
| WO2016166991A1 (ja) | 太陽光発電設備の診断システムおよびプログラム | |
| WO2023033002A1 (ja) | 太陽電池モジュールの故障診断方法及びプログラム | |
| CN107276529A (zh) | 太阳能板发电异常测试方法及其系统 | |
| Chen et al. | A novel fault diagnosis method of PV based-on power loss and IV characteristics | |
| JP2014011409A (ja) | 発電制御装置および発電制御方法 | |
| CN113037214A (zh) | 一种基于s-v曲线的光伏组件阴影遮挡故障诊断方法 | |
| CN111245364B (zh) | 确定电气系统的校正的电流-电压特性曲线的方法 | |
| KR102412304B1 (ko) | 태양광 발전 시스템의 리파워링 측정 장치 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템 | |
| CN112507560B (zh) | 一种分段化的光伏阵列等效聚合模型建模方法和系统 | |
| CN110868155A (zh) | 一种光伏组串匹配损失的测量方法 | |
| KR20210069150A (ko) | 태양광 모듈의 열화도 판단 방법 및 장치 | |
| CN117578990B (zh) | 一种发电厂设备技术参数收集分析系统 | |
| Kurukuru et al. | Photovoltaic Module Fault. Part 2: Detection with Quantitative‐Model Approach | |
| CN111030597B (zh) | 一种无人机自动充电站的太阳能故障诊断方法 | |
| Sathwara et al. | Sanjaya: An Internet of Things-Based Wireless Performance Testing of Photovoltaic Module | |
| JP2024024953A (ja) | 太陽光発電システムの検査装置、検査方法及びコンピュータプログラム | |
| Parra-Quiroga et al. | Performance Comparison of Electrical Indicators for Detection of PID in PV panels | |
| CN112730968A (zh) | 一种基于神经网络的光伏并网电站故障类型检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200417 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |