CN218633857U - 基于id全生命周期的光伏组件监测结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，包括设置在光伏组件上且与光伏组件一一对应的SOC芯片，SOC芯片上集成有电压采样、电流采样、光传感器、温度传感器、EEPROM、wifi和载波芯片，EEPROM内固化有与光伏组件对应的唯一ID代码的预制数据，将预制数据、电流数据、电压数据、阳光强度数据以及温度数据存储在EEPROM内，通过光伏组件串连成光伏组串接入逆变器汇流，载波芯片将EEPROM中相关数据通过HPLC技术与逆变器进行信息交互，以及通过wifi与外部终端进行信息交互主；通过SOC芯片在每一块光伏组件上，能够通过此SOC芯片达成对每一张光伏组件运行、运维全寿命周期追述，为现场及云端大数据能够识别、定位、巡检、分析、故障研判、故障定位提供支撑。

Description

基于ID全生命周期的光伏组件监测结构

技术领域

本实用新型涉及光伏组件的技术领域，具体涉及基于ID全生命周期的光伏组件监测结构。

背景技术

随着光伏产业不断发展，全社会需求越来越高，技术普及，应用广泛。光伏发电系统主要由光伏组件、逆变器和联接线路组成，每一组串由多张光伏组件串接接入逆变器通过逆变器接入汇流箱接入电网。

现在光伏管理系统和云端的所有数据来源于逆变器，通过逆变器也只能采集到每一组串的数据，不能通过逆变器穿透采集每一张光伏组件数据，这就给光伏组件的识别、数据采集、运维和维修带来困难。

在分布式光伏站在运行一段时间后，如某一光伏组串中其中一块组件出现故障，导致无法采集到该组件的故障数据，需要将整个组串都检查一遍查找故障组件，甚至会把整串组件都拆下来，送回厂家进行检测，运维成本超出组件本身价值，但是，在送回厂家检测时，还可能由于厂家转产或者运维人员发生变化，存在着找不得到厂家和人员进行质保和检测的问题，而其它厂家又无法对不属于该厂的光伏组进行检测和质保，或者检测费用超出预算；特别是在光照条件好的沙漠、湖泊、海上光伏站，运维难度大和检测成本更高，将影响光伏站运行收益。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种能够采集每一张光伏组件的坐标、基础信息、运行数据以及实时数据监测，运用基于ID唯一电子身份进行全生命周期内的光伏组件监测，为智能管理和运维系统提供支撑的基于ID全生命周期的光伏组件监测结构。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，包括设置在光伏组件上且与光伏组件一一对应的SOC芯片，由对应的光伏组件的组件输出电路向SOC芯片供电，所述SOC芯片上集成有电压采样、电流采样、光传感器、温度传感器、EEPROM、wifi和载波芯片，所述EEPROM内固化有与光伏组件对应的唯一ID代码的预制数据，所述电流采样用于采集光伏组件内的电流数据，所述电压采样用于采集光伏组件内的电压数据，所述光传感器用于采集阳光强度数据，所述温度传感器用于采集光伏组件表面的温度数据，将预制数据、电流数据、电压数据、阳光强度数据以及温度数据存储在EEPROM内，载波芯片将EEPROM中相关数据通过HPLC技术与逆变器进行信息交互，以及通过wifi与外部终端进行信息交互。

本方案中基于ID代码与光伏组件唯一识别相关联，将在EEPROM内的预制数据与出厂参数相对应，即对每一张光伏组件的出厂预制数据录入至EEPROM内，其中，预制数据包括生产厂家、生产批次、生产机号、生产时间、出厂时间、设计最大发电功率、额定输出电压、电流等等。

通过SOC芯片上的电流采样和电压采样实时采集该光伏组件输出的电流数据和电压数据，通过光传感器、温度传感器实时采集光伏组件光照、温度的实时数据参数，采集的电流数据、电压数据、光照数据和温度数据存储在EEPROM内，载波芯片将存储在采集EEPROM内的相关数据通过HPLC与逆变器进行交互，以及通过wifi与外部终端进行信息交互，逆变器在将相关数据发送至控制中心，控制中心将相关数据进行对比、校验、分析和预判，通过大数据实时对光伏组件的各种性能和参数进行实时校核，达到对光伏组件的运行状态、健康状态实时监控目的，对出现故障的光伏组件实时发现，及时修复和更换，保证光伏电站健康运行，降低光伏组件运维成本，增大发电效率。

同时，由于HPLC技术具有速度快、数据传输可靠、技术成熟、使用广，因此，数据传输由载波芯片与逆变器之间通过高速电力线载波进行，能够保证数据的可靠、包容、扩展、数据采集交互实时快捷。

进一步，其他的光伏组件通过旁路电路与该光伏组件上的SOC芯片电连接，其他的光伏组件向该光伏组件上的SOC芯片提供电源。

如某一张光伏组件出现故障，组串内的其它光伏组件通过旁路通道对SOC芯片进行电源输出，为SOC芯片提供数据传输的电力，能够在第一时间通过逆变器与HPLC信息交互监测该故障光伏组件，判定光伏组件故障类型和位置，为实施智能运维和现场运维实时数据支撑和参谋。

进一步，所述电流采样内设有锰铜分离器，所述锰铜分离器与光伏组件输出线路连接，所述锰铜分离器用于进行电流采样，将采样的电流通过ADC转换保存在EEPROM内。

这样设计，通过锰铜分流器进行电流采样，使用的ADC进行模数转换，能够获取到电流数据。

进一步，所述电压采样通过电阻分压进行电压采样，将采样的电压通过ADC转换保存在EEPROM内。

这样设计，通过电阻分压进行电压采样，使用ADC进行采样的模数转换，能够获取电压数据。

其中，SOC芯片能够集成安装接入光伏组件的输出电路上，或补装在已投入运行分布式光伏站的光伏组件的输出电路上。在光伏组件出厂时，既可将ID身份模块安装在光伏组件上，这样能够减少后期安装麻烦；也可以将ID身份模块安装在已完成建设的光伏电站的光伏组件上，这样，对已完成建设的光伏电站进行补装，成本低，达到对已投运的分布光伏站进行管理智能化升级和已投运光伏组件进行全寿命周期监测，提升分布式光伏发电经济效益。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

由于现有技术中的光伏组件，无电子身份识别，运行一段时间后无法追溯光伏组件出厂信息，出厂时的技术参数，出厂批次及出厂时间等基础信息。因此，本实用新型实用技术通过基于ID全生命周期的光伏组件监测结构接入每一块光伏组件上，能够对每一张光伏组件全寿命周期追溯，而且，光伏组件追求的最重要的指标就是发电效率，通过该实用型技术，基于SOC技术集成电压采样、电流采样、光传感器、温度传感器、EEPROM、Wifi、载波芯片与存储在EEPROM内的预制数据、实时数据经逆变器传递至控制中心，由控制中心对相关数据进行校验、分析、判定和储存，而预制数据为出厂额定数据，由控制中心的远程数据管理系统及云端系统对光伏组件进行全寿命周期管理，为分布式光伏站的有效运行、运维提供技术支撑，为远端光伏发电系统智慧管理，使之能够可观、可测、定位、故障判定、报警、巡检，减少运维成本，提升分布式光伏发电效益。

附图说明

图1为本实用新型基于ID全生命周期的光伏组件监测结构的结构示意图。

图中：SOC芯片1、电压采样2、电流采样3、光传感器4、温度传感器5、EEPROM6、Wifi7、载波芯片8、组件输出电路9、旁路通道10、逆变器11。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

本实施例：参见图1，基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，包括设置在光伏组件上且与光伏组件一一对应的SOC芯片1，由对应的光伏组件的组件输出电路9向SOC芯片1供电，SOC芯片1上集成有电压采样2、电流采样3、光传感器4、温度传感器5、EEPROM6、Wifi7和载波芯片8，EEPROM6内固化有与光伏组件对应的唯一ID代码的预制数据，电流采样3用于采集光伏组件内的电流数据，电压采样2用于采集光伏组件内的电压数据，光传感器4用于采集阳光强度数据，温度传感器5用于采集光伏组件表面的温度数据，将预制数据、电流数据、电压数据、阳光强度数据以及温度数据存储在EEPROM6内，载波芯片8将EEPROM6中相关数据通过HPLC技术与逆变器11进行信息交互，以及通过Wifi7与外部终端进行信息交互。

本方案中基于ID代码与光伏组件唯一识别相关联，将在EEPROM6内的预制数据与出厂参数相对应，即对每一张光伏组件的出厂预制数据录入至EEPROM6，其中，预制数据包括生产厂家、生产批次、生产机号、生产时间、出厂时间、设计最大发电功率、额定输出电压、电流等等。

通过SOC芯片1上的电流采样3和电压采样2实时采集该光伏组件输出的电流数据和电压数据，通过光传感器4、温度传感器5实时采集光伏组件光照、温度等实时数据参数，采集的电流数据、电压数据、光照数据和温度等数据存储在EEPROM6内，载波芯片8将存储在采集EEPROM6内的相关数据通过HPLC与逆变器11进行交互，以及通过Wifi7与外部终端进行信息交互，逆变器11在将相关数据发送至控制中心，控制中心将相关数据进行对比、校验、分析和预判，通过大数据实时对光伏组件的各种性能和参数进行实时校核，达到对光伏组件的运行状态、健康状态实时监控目的，对出现故障的光伏组件实时发现，及时修复和更换，保证光伏电站健康运行，降低光伏组件运维成本，增大发电效率。

同时，由于HPLC技术具有速度快、数据传输可靠、技术成熟、使用广，因此，数据传输由载波芯片8与逆变器11之间通过高速电力线载波进行，能够保证数据的可靠、包容、扩展、数据采集交互实时快捷。

作为优选，其他的光伏组件通过旁路电路与该光伏组件上的SOC芯片1电连接，其他的光伏组件向该光伏组件上的SOC芯片1提供电源。

如某一张光伏组件出现故障，组串内其它光伏组件通过旁路通道10对SOC芯片1进行电源输出，为SOC芯片1提供数据传输的电力，能够在第一时间通过逆变器11与HPLC信息交互监测该故障光伏组件，判定光伏组件故障类型和位置，为实施智能运维和现场运维实时数据支撑和参谋；因此，通过旁路电路实现一张组件不出力不影响整串组件出力的效果。

作为优选，电流采样3内设有锰铜分离器，锰铜分离器与光伏组件输出线路连接，锰铜分离器用于进行电流采样3，将采样的电流通过ADC转换保存在EEPROM6内。

这样设计，通过锰铜分流器进行电流采样3，使用的ADC进行模数转换，能够获取到电流数据。

作为优选，电压采样2通过电阻分压进行电压采样2，将采样的电压通过ADC转换保存在EEPROM6内。

这样设计，通过电阻分压进行电压采样2，使用ADC进行采样的模数转换，能够获取电压数据。

其中，SOC芯片1能够集成安装接入光伏组件的输出电路上，或补装在已投入运行分布式光伏站的光伏组件的输出电路上。

这样安装和补装方便、便捷，拆装方便；在光伏组件出厂时，既可将ID身份模块安装在光伏组件上，这样能够减少后期安装麻烦；也可以将ID身份模块安装在已完成建设的光伏电站的光伏组件上，这样，对已完成建设的光伏电站进行补装，成本低，达到对已投运的分布光伏站进行管理智能化升级和已投运光伏组件进行全寿命周期监测，提升分布式光伏发电经济效益，支撑已建成分布式电站光伏组件全寿命周期运行、运维监管。

可拆卸装设方式：在组件背板输出线路处整个结构可使用焊接、压簧、铆接、固胶（防水、防尘）等进行固定。

由于现有技术中的光伏组件，无身份识别，运行时间长后无法追溯出厂自然信息，出厂时技术参数，出厂批次及出厂时间。因此，本实用新型通过基于ID全生命周期的光伏组件监测结构接入每一块光伏组件上，能够对每一张光伏组件全寿命周期追溯，而且，光伏组件最重要的指标就是发电效率，通过基于SOC技术集成电压采样2、电流采样3、光传感器4、温度传感器5、EEPROM6、Wifi7、载波芯片8与存储在EEPROM6内的预制数据、实时数据经逆变器11传递至控制中心，由控制中心对相关数据进行校验、分析、判定和储存，而预制数据为出厂额定数据，由控制中心的远程数据管理系统及云端系统对光伏组件进行全寿命管理，以判定光伏组件的健康状态，为远端光伏发电系统智慧可观、可测、故障判定、报警、巡检，降低运维成本，稳定发电效率和发电效益。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，其特征在于，包括设置在光伏组件上且与光伏组件一一对应的SOC芯片（1），由对应的光伏组件的组件输出电路向SOC芯片（1）供电，所述SOC芯片上集成有电压采样（2）、电流采样（3）、光传感器（4）、温度传感器（5）、EEPROM（6）、wifi（7）和载波芯片（8），所述EEPROM（6）内固化有与光伏组件对应的唯一ID代码的预制数据，所述电流采样（3）用于采集光伏组件内的电流数据，所述电压采样（2）用于采集光伏组件内的电压数据，所述光传感器（4）用于采集阳光强度数据，所述温度传感器（5）用于采集光伏组件表面的温度数据，将预制数据、电流数据、电压数据、阳光强度数据以及温度数据存储在EEPROM（6）内，载波芯片（8）将EEPROM（6）中相关数据通过HPLC技术与逆变器进行信息交互，以及通过wifi（7）与外部终端进行信息交互。

2.根据权利要求1所述基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，其特征在于，其他的光伏组件通过旁路电路与该光伏组件上的SOC芯片电连接，其他的光伏组件向该光伏组件上的SOC芯片提供电源。

3.根据权利要求1所述基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，其特征在于，所述电流采样（3）内设有锰铜分离器，通过锰铜分离器与光伏组件输出线路连接，所述锰铜分离器用于进行电流采样，将采样的电流通过ADC转换保存在EEPROM（6）内。

4.根据权利要求1所述的基于ID全生命周期的光伏组件监测结构，其特征在于，所述电压采样（2）通过电阻分压进行电压采样，将采样的电压保存在EEPROM（6）内。

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