CN115968531A - 太阳能追踪器的激活 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动太阳能面板并由太阳能追踪控制器控制的电太阳能追踪器。更准确地，本发明的主题涉及用于太阳能发电站的调试过程。本发明公开了网状通信网络，具有分别与每个太阳能追踪控制器相关联的多个网关；所述网关在网状通信网络和太阳能发电站通信系统之间起作用，其中每个太阳能追踪控制器被分配唯一序列号，该唯一序列号包括ID、与所述太阳能追踪控制器相关联的太阳能追踪器在太阳能发电站中的位置。网关确定太阳能追踪器可用于调试，并将配置数据发送到可用于调试的所述太阳能追踪器的太阳能追踪控制器，所述配置数据包括在主网关故障时要连接的辅助网关的信息。

Description

太阳能追踪器的激活

技术领域

本发明涉及可再生能源领域，特别是太阳能。

本发明的目的是针对管理和控制单轴太阳能追踪器组，该单轴太阳能追踪器组提供太阳能光伏(PV)发电站启动所需的发电站调试以及太阳能追踪器的监测的正确应用。

背景技术

一旦任何PV太阳能发电站的安装和相应的后续检查完成，发电站就准备好接入电网传输电力，这一过程被称为调试。光伏PV系统的调试验证了系统根据需求设计、安装和工作。此外，调试过程防止了资源的浪费，从而节省了时间和成本；因此，保证了系统的效率和安全并提高了有效性和生产率。这被认为是PV太阳能发电站的重要部分，因为PV调试意味着未来的操作和维护变得容易。

依据太阳能发电站的大小和设计，调试过程可以是不同的；但是且不论大小和设计，PV太阳能发电站的调试过程的一部分涉及调试太阳能追踪系统。所述太阳能追踪器的调试需要通过向每个太阳能追踪控制器提供运行参数来设置追踪控制器，从而设置相应的太阳能追踪器。这些参数可以包括系统位置，系统位置由其经度和纬度定义。

没有准确的位置信息和面板位置信息，太阳能追踪控制器将不能在给定时间处准确地确定太阳的精确位置。

调试过程要求太阳能追踪控制器被正确配置对应的配置参数，使得太阳能追踪控制器可以运行。现有技术中找到的解决方案要求操作者通过近场通信装置或通过其他直接连接装置来直接访问太阳能追踪控制器，从而为太阳能追踪控制器提供所述配置参数；因此，现有技术中的解决方案涉及太阳能追踪器附近的操作者的物理存在。

US8502129B2公开了具有多个部件的集成远程控制光伏系统。在US8502129B2中，中央后端服务器管理系统被配置为促进从连接至公共广域网(WAN)的客户端设备管理远程站点处的两个或更多个太阳能阵列。集成电子壳体包括用于远程站点处的一个或更多个光伏(PV)太阳能阵列的多个电路，多个电路包括AC发电逆变器电路和太阳能阵列运动控制电路。多个电路紧密地存在于集成电子壳体中，并且由于互连性而表现得更好。集成电子壳体内的通信电路被配置为通过WAN与中央后端服务器管理系统建立安全通信。在US8502129B2中，集成电子壳体充当至少一个或更多个太阳能阵列的本地系统控制点。

US8452461B2公开了一种用于光伏发电站的控制系统，该控制系统包括用于实施发电站的发电站点处的厂级控制功能的厂级控制系统、用于发电站的监督控制和数据获取的监督系统，并描述了连接厂级控制系统、监督系统和发电站设备的通信网络。US8452461B2提供了使用厂级控制系统和监督系统来控制PV发电站的方法和用于调节发电站点中的功率特性的方法。通信网络提供所述发电站设备、所述厂级控制系统和所述监督系统之间的通信；在这种情况下，使用通信网络来共享收集测量的AC/DC功率值。

US8916811B2公开了一种集成电子壳体，该集成电子壳体包括均用于具有CPV太阳能阵列的双轴追踪器组件的系统电子电路和发电电路。该壳体包括至少一个通信总线、运动控制电路和逆变器电路，并充当该追踪器机构的本地系统控制点。逆变器电路生成被提供给电网接口变压器的三相AC电压。每个逆变器接收由其自身的CPV单元集提供的双极DC电压。运动控制电路将追踪器机构的CPV单元移动到由太阳能追踪算法产生的角坐标。通信总线连接到运动控制电路和逆变器电路，以促进运动控制电路和AC逆变器电路之间的信息(该信息包括由逆变器电路生成的功率参数)通信，从而微调追踪器机构产生的AC功率。

EP2722959B1提供了一种对启动PV太阳能发电站的问题的解决方案，该解决方案基于优化基于从启动之后的面板阵列获得的测量的有功功率的启动参数的思想。将测量的有功功率与成功启动所需的已知最佳功率进行比较，并基于该比较来改变启动参数。

US7962249B1公开了一种用于能量生成阵列的中央阵列控制器，该中央阵列控制器包括多个能量生成设备，每个能量生成设备被耦接到相应的本地转换器。中央阵列控制器包括诊断模块，诊断模块可以从阵列中的每个本地转换器接收与该本地转换器相对应的能量生成设备的设备数据。诊断模块还可以能够从阵列中的每个本地转换器接收该本地转换器的本地转换器数据。

一些解决方案基于太阳能追踪控制器本身，试图改进所实施的逻辑，以加快该过程，例如由Hanwate、Sandeep&Hote、Yogesh(2018)，Design of PID controller for suntracker system using QRAWCP approach(使用QRAWCP方法的太阳追踪器系统的PID控制器设计)，计算智能系统国际期刊，11.133.10.2991/ijcis.11.1.11提出的解决方案。在该文中，提出了用于使用具有补偿极的二次调节器方法(QRAWCP)的太阳能追踪器系统的稳健PID控制器的设计的直接方案。该所提出的方法的主要优点是不需要使用近来开发的迭代软件计算技术(这些迭代软件计算技术耗时、计算效率低)，而需要知道搜索空间的边界。为了示出该所提出的方法的优势，将太阳追踪器系统的性能与近来应用的太阳追踪器系统的微调方法(诸如粒子群优化、萤火虫算法和布谷鸟搜索算法)进行比较。同样使用积分性能指标来在时域和频域中验证现有的所提出的方法的性能。结果表明，与近来提出的软件计算方法相比，在瞬态、鲁棒性和不确定性方面改进了其性能。

不幸的是，希望尽可能地减少光伏发电站(其中多个太阳能追踪控制器处理当前基于SCADA系统的不同的太阳能面板)的启动时间，并为所述太阳能追踪控制器提供冗余特征，使得配置参数被馈送到太阳能追踪控制器，而不管通信系统中可能影响启动时间的错误。

发明内容

本发明旨在一种用于调试太阳能追踪器的方法和实施所述方法的太阳能追踪器，所述方法和太阳能追踪器均基于网状通信网络，以为每个太阳能追踪器提供自调试过程，从而提供关于光伏发电站的启动时间的减少。由本发明的目的所部署的太阳能追踪控制器包括使用设置有连接装置的专用关联网关来允许太阳能追踪控制器连接到通信网络(优选无线通信网络)的通信装置。

本发明的方法提供了这样的解决方案，因为其包括向太阳能追踪控制器提供找到适当的通信网络路径所需的指令，以及动态地馈送实时、即时配置参数所需的指令。

本发明的方法是基于包括多个网关的网状网络，所描述的自调试过程还意味着一定水平的冗余，因为还可以在需要(例如，在分配的网关或主网关无法提供访问的情况下)时提供关于太阳能追踪器的控制器可以被连接到的辅助端点的信息。

为了实现此处提供的解决方案，太阳能追踪控制器被配备有将太阳能追踪控制器连接到对应的通信信道的连接装置，因此太阳能追踪控制器可以建立与太阳能发电站通信网络的连接，优选地，所述连接装置是用于无线连接的天线。

太阳能追踪器ID和/或每个追踪控制器的序列号和位置，以及每个关联的太阳能追踪器被发送到发电站的网关，这些发电站的网关形成所有网关中的共享数据库的集群的一部分。当太阳能追踪器打开并检测到其未被调试时，它将开始扫描通信信道以查找特定的无线网络SSID，如“调试”或“gwxxxx”。通过该扫描，太阳能追踪控制器将根据名称和接收功率或信号质量来按优先级顺序形成列表。然后，太阳能追踪控制器将连接到列表中的第一项，并等待网关广播太阳能追踪器信息。

一旦太阳能追踪控制器具有可用的网关信息，追踪控制器将向网关指示其可用于自调试，并将至少提供指示追踪器ID的关联序列号，因此在数据库中查找相应的太阳能追踪器信息。一旦网关检测到追踪器可用于调试，它将在分布在所有网关之间的数据库中定位序列号，并将相应的配置(包括在主网关故障的情况下连接的辅助网关的信息)发送到该追踪控制器。一旦追踪控制器具有其配置参数，它将等待网关指示调试已经结束，并且现在可以连接到分配的通信网络。

该调试中暗示着对每个追踪控制器的配置参数的发布，以在主网关故障的情况下，允许与在调试过程中被配置的辅助网关进行通信。对其进行简要描述。

每个网关将具有允许连接到对应的不同信道的多个天线，优选地，在对应的无线通信信道中运行的三个天线。

一旦调试完成，太阳能追踪器就将进入正常运行。

太阳能追踪器可能会周期性地等待来自网关的“激活”消息，该“激活”消息指示网关通信处于激活状态；在追踪控制器检测到其在一段合理的时间段内未接收“激活”消息的情况下，追踪控制器将请求包括辅助网关数据的配置参数，并将继续连接到辅助网关。

本发明的目的的最显著的特征之一伴随着新的网关控制单元，该新的网关控制单元基于取代了来自先前的SCADA(TMS)系统的中央控制的可编程设备，从而消除了单点故障。每个子场由以独立方式运行的对应的专用网关控制，但所有网关共享其形成具有实时访问分布式数据库的集群的信息。通过该系统，如果网关发生故障，则太阳能追踪器将被自动分配到最近的网关并继续运行。这也在系统的不同部分处产生较低的温度水平。此外，网络切换是公开的，因为追踪控制器不需要断开网络连接来执行这种切换。

附图说明

为了补充正在进行的描述，并且为了帮助更好地理解本发明的特征，根据本发明的实际实施例的优选示例，附一组附图作为所述描述的组成部分，其中，以解释性和非限制性的特征表示了以下内容：

图1示出了解释每个网络使用的网关和信道的示意图。

图2示出了解释本发明的目的的流程图。

具体实施方式

本发明的追踪器控制方法使用网状通信网络，优选使用无线通信网络和基于TCP/IP的协议，以及旨在提供来自/到太阳能追踪控制器的信道信息数据的多个网关，所述网关在网状通信网络和太阳能发电站通信系统之间起作用；每个网关被配备有分别与天线相关联的多个收发器，提供无线连接以允许使用不同的通信信道进行无线连接，在本发明的优选实施例中，提供了三个天线。以这样的方式，网关生成一个通信信道号上的可用网络SSID，太阳能追踪控制器被分组且被配置为通过一个通信信道号连接，使得一个组中的每单个太阳能追踪控制器通过匹配的通信信道连接到网关。

本发明的方法包括为每个太阳能追踪控制器分配在调试中或调试过程中使用的唯一序列号，其中借助于沿着唯一序列号布置的子场数据将每个唯一序列号与对应的太阳能追踪器的相应位置相关联；因此，确定关于哪个太阳能追踪器且该太阳能追踪器位于太阳能发电站中的何处的信息，并优选地将该信息存储在网关可访问的数据库中。

该信息将被发送到发电站网关，该发电站网关将被设计为集群的一部分并在所有网关之间共享数据库。

一旦太阳能追踪器被打开并且太阳能追踪控制器检测到其尚未被调试，则触发扫描过程来扫描通信信道，以查找由特定网络ID格式识别的特定通信网络，在该优选实施例中，所述特定通信网络可以具有SSID：“调试”或“gwxxxx”。因此，如图2所示，与调试相关的所有过程都由对应的网关处理，其中网络被表示为“网关n网状网络”的编号通用名称。

通过该扫描过程，太阳能追踪控制器可以形成按优先级顺序(优选地依据名称和接收功率或信号质量)布置的无线网络列表。一旦可用无线网络的列表是可用的，则太阳能追踪控制器将连接到列表上的第一列出的通信网络，并等待网关按照图2所示过程来经由广播程序发送对应的信息。

一旦太阳能追踪控制器具有可用的网关信息，则太阳能追踪控制器将向网关指示其序列号，也指示其可用于自调试。

一旦网关确定太阳能追踪器可用于调试，则识别所有网关之间的分布式数据库中的序列号，并以追踪控制器配置参数的形式将相应的配置信息发送到可用于调试的太阳能追踪器的太阳能追踪控制器；所述太阳能配置参数可以包括以下各项中的至少一个：定位角度、最大角度、发电站中的关联太阳能追踪器的位置、在主网关故障时要连接的辅助网关数据。

一旦太阳能追踪控制器已接收配置参数，它就等待网关(优选地通过广播)生成消息，该消息指示调试已经结束，因此太阳能追踪控制器已经能够连接到分配的通信网络。

在图2所示的调试过程中，为每个太阳能追踪控制器提供配置参数的发布过程，以允许在主网关故障的情况下与已在调试过程中配置的辅助网关进行通信。

一旦执行调试，太阳能追踪控制器将进入正常运行模式，在该模式下，太阳能追踪控制器能够发送/接收来自太阳能追踪控制器的命令，并且可以修改配置参数。

太阳能追踪控制器将周期性地等待来自网关的“激活”消息，该“激活”消息指示网关“我仍然可以进行通信”。如果太阳能追踪控制器检测到其在预定时间段内(优选地设置在15秒和15分钟内)没有接收到诸如“激活”的状态消息，则太阳能追踪控制器启动配置参数的查询过程，以确定辅助网关并连接到所述辅助网关。

由于网关的整个网络结构基于网状网络，因此切换过程是公开的，因为太阳能追踪控制器不需要从网络断开以执行切换过程。

Claims (9)

1.一种用于调试太阳能发电站的方法，所述方法的特征在于：

每个太阳能追踪控制器包括无线通信装置，以及

多个网关被布置在网状通信网络中；所述网关在所述网状通信网络和太阳能发电站通信系统之间起作用，

其中，所述方法还包括：

为每个太阳能追踪控制器分配唯一序列号，所述唯一序列号包括：

ID，以及

太阳能发电站中与所述太阳能追踪控制器相关联的太阳能追踪器的位置，使得所述网关能够访问所述唯一序列号，

所述网关生成由特定网络SSID识别的至少一个无线通信网络，所述网关通过所述特定网络SSD向所述太阳能追踪控制器广播配置参数，所述太阳能追踪控制器扫描通信信道以查找由特定网络SSID识别的无线通信网络，

所述太阳能追踪控制器生成可用无线通信网络的列表，所述列表由每个太阳能追踪控制器可以连接到的特定网络SSID识别，所述列表依据接收功率和信号质量中的至少一个来按优先级顺序进行排序，

每个太阳能追踪控制器连接到所述列表上列出的第一网络，并发送关于太阳能追踪控制器已调试或未调试状态的数据以及太阳能追踪器ID数据，

所述网关接收能够用于调试的太阳能追踪器的数据，并将关联的配置数据发送到能够用于调试的所述太阳能追踪器的太阳能追踪控制器，所述配置数据包括在追踪控制器连接到的网关故障时要连接到的辅助网关的信息，

接收关于所述太阳能追踪控制器的信息，所述信息包括关联的配置参数，

将调试过程的完成从网关发送到所述太阳能追踪控制器，以及

重置所述太阳能追踪控制器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述优先级顺序还包括可用网络SSID的字母顺序。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，太阳能追踪控制器配置参数包括以下各项中的至少一个：定位角度、最大角度、发电站中的关联太阳能追踪器的位置、以及辅助网关数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网关生成一个通信信道号上的可用网络SSID，所述太阳能追踪控制器被分组并被配置为通过一个通信信道号连接，使得一组中的每单个太阳能追踪控制器都通过匹配的通信信道连接到网关。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过从太阳能追踪控制器发送到网关的消息来完成太阳能追踪器能够用于调试的确定。

6.一种太阳能追踪控制器，其特征在于，包括与所述太阳能追踪控制器相关联的网关，其中所述网关又包括直接连接到对应的通信信道的多个连接装置，所述太阳能追踪控制器被配置为执行权利要求1至5中任一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的太阳能追踪控制器，其中，所述连接装置包括分别与天线相关联的多个收发器，以提供无线连接。

8.根据权利要求7所述的太阳能追踪控制器，其中，所述天线分别被配置为连接到对应的不同信道。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的太阳能追踪控制器，其中，所述网关和所述太阳能追踪控制器被封装在外壳中。

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