TW201350892A - 太陽能模組效能監控系統及其監控方法 - Google Patents

太陽能模組效能監控系統及其監控方法 Download PDF

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Abstract

本發明具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至參考模組與評估模組，各自追蹤二個模組之功率，將該等之功率輸出保持於最大點；PV通訊記錄裝置，係連接至參考模組與評估模組，以記錄二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至PV通訊記錄裝置，以計算出評估模組因灰塵堆積所造成之功率損失。

Description

太陽能模組效能監控系統及其監控方法
本發明係關於一種太陽能電池模組效能監控系統及其監控方法。
近年來，因地球資源的減少與環保意識的提升，各國乃致力於替代能源，例如，太陽能、風力能源、地熱能源、水力能源等的開發，其中，最受矚目的是太陽能發電。每日到達地表的太陽光之能量約等於全世界石油蘊藏量的四分之一，是取之不盡的天然資源。太陽能發電為清潔能源，具有不會產生環境污染、不會枯竭、容易與建物結合等優點，而且加上近年來半導體材料的飛躍發展，而持續提升太陽能的光電轉換效率，此亦使得太陽能電池模組被廣泛應用(例如，參考專利文獻1)。
但是，環境因素對於太陽能電池模組之發電效率影響甚大，例如，氣候、季節、日夜等因素會影響日照量。又，已知太陽能電池模組上的髒污或灰塵會降低發電量，但難以判斷灰塵堆積與發電效率降低的相關性。再者，太陽能電池模組之功率輸出亦受到實際使用時的模組溫度所影響，模組溫度越高，則功率輸出越低。因此，需要一種可明確地判斷降低太陽能電池模組發電效率之因素的系統與方法。
又，當前太陽能電池模組之技術幾乎皆是以提升太陽能電池模組本身發電效率作為前提而進行開發，而沒有針對太陽能電池模組本身發電效率進行評估的技術。所以，本發明的主要技術特徵係利用既有的感測器，收集太陽能電池模組運轉時之相關資料，經由特定演算法，以評估太陽能電池模組的實際運轉效率。
專利文獻1：日本專利特開第2012-015412號公報。
本發明之主要目的係提供一種太陽能電池模組效能監控系統及其監控方法，可計算出包含因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤(Maximum Power Point Tracking)所造成之功率損失等的太陽能電池模組之發電損失，並與額定輸出進行比較，來計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失，可適時地反映發電效率，進一步發出警報與建議。
根據本發明之第1態樣，係提供一種太陽能電池模組效能監控系統，監控並計算出太陽能電池模組因灰塵堆積所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將該等模組之功率輸出保持於最大點；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因灰塵堆積所造成之功率損失。
根據本發明之第2態樣，係提供一種太陽能電池模組效能監控系統，監控並計算出太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；感測器通訊記錄裝置，係包含二個溫度感測器，記錄該二個溫度感測器所檢出之該參考模組與該評估模組之操作溫度；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評 估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因操作溫度所造成之功率損失。
根據本發明之第3態樣，係提供一種太陽能電池模組效能監控系統，監控並計算出太陽能電池模組因最大功率點追蹤所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；感測器通訊記錄裝置，係包含日照計，記錄該日照計所檢出之環境中日照量；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因最大功率點追蹤所造成之功率損失。
根據本發明之第4態樣，係提供一種太陽能電池模組效能監控系統，監控並計算出太陽能電池模組於實施操作時之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；感測器通訊記錄裝置，係包含檢出該參考模組與該評估模組之操作溫度的二個溫度感測器及日照計，記錄該感測器所檢出之結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以各自計算出該評估模組因灰塵堆積所造成之功率損失、因操作溫度所造成之功率損失及因最大功率點追蹤所造成之 功率損失，並與該參考模組之額定輸出進行比較，以計算出該評估模組於實際操作時之功率損失。
根據本發明之第5態樣，係由下述算式1計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)：算式1：太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)=太陽能電池模組之額定輸出-(太陽能電池模組之實際發電功率+ΔPd+ΔPt+ΔPm)其中，太陽能電池模組之額定輸出係表面保持清潔狀態之太陽能電池模組(參考模組)的額定輸出；太陽能電池模組之實際發電功率係表面被覆有灰塵之太陽能電池模組(評估模組)的發電功率；ΔPd係灰塵堆積所造成之功率損失；ΔPt係操作溫度所造成之功率損失；且ΔPm係最大功率點追蹤所造成之功率損失。
根據本發明之太陽能電池模組效能監控系統及其監控方法，可計算出包含：因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失等的太陽能電池模組之發電損失，並與額定輸出進行比較，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失，可適時地反映發電效率，進一步發出警報與建議。
1、2‧‧‧太陽能電池模組效能監控系統
3、4‧‧‧太陽能電池模組效能監控系統
11‧‧‧參考模組
12‧‧‧評估模組
13、14‧‧‧最大功率點追蹤裝置
15‧‧‧PV通訊記錄裝置
16‧‧‧演算顯示裝置
17‧‧‧警報裝置
21、22‧‧‧溫度感測器
23‧‧‧雨量計
24‧‧‧微粒子檢出器
25‧‧‧溫濕度計
26‧‧‧風速風向計
27‧‧‧日照計
28‧‧‧感測器通訊記錄裝置
29、31‧‧‧演算顯示裝置
30、32‧‧‧警報裝置
33‧‧‧演算顯示裝置
34‧‧‧警報裝置
35~38‧‧‧演算顯示裝置
39~42‧‧‧警報裝置
71‧‧‧電源供應器
圖1係顯示本發明實施形態之太陽能電池模組效能監控系統1中主要部分示意結構的方塊圖。
圖2係顯示本發明其它實施形態之太陽能電池模組效能監控系統2中主要部分示意結構的方塊圖。
圖3係顯示本發明又一其它實施形態之太陽能電池模組效能監控系統3中主要部分示意結構的方塊圖。
圖4係顯示本發明再一其他實施形態之太陽能電池模組效能監控系統4中主要部分示意結構的方塊圖。
以下，參考添付圖式詳述本發明之太陽能電池模組效能監控系統的實施形態。圖1係顯示本發明實施形態之太陽能電池模組效能監控系統1中主要部分示意結構的方塊圖。圖2至圖4係顯示本發明其它實施形態之太陽能電池模組效能監控系統2~4中主要部分示意結構的方塊圖。另外，對於本發明各實施形態之間具有相同功能的構成元件，係賦予相同的元件符號，並省略其重複說明。
本發明實施形態之太陽能電池模組效能監控系統1係用於計算出包含：因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失等的太陽能電池模組之發電損失，並與額定輸出進行比較，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失，適時地反映發電效率，進一步發出警報與建議。
以下，參考圖1，說明本發明太陽能電池模組效能監控系統1之實施形態。本實施形態之太陽能電池模組效能監控系統1，其具備：參考模組11，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組12，係太陽能發電模組，其表面被覆有環境、氣候等因素所造成之灰塵；最大功率點追蹤裝置13、14，係各自連接至該參考模組11與該評估模組12，各自追蹤該二個模組之最大功率點，並將該二個模組保持於最大功率輸出；PV通訊記錄裝置15，係連接至該參考模組11與該評估模組12，使用特定鉤錶(clamp meter)來讀取並記錄該二個模組之功率數值；溫度感測器21、22，係各自連接至該參考模組11與該評估模組12，檢出該二個模組之操作溫度；感測器通訊記錄裝置28，係連接有檢出環境中雨量值的雨量計23、檢出環境中微粒子數量的微粒子檢出器24、檢出環境中溫度與濕度的溫濕度計25、檢出環境中風速與風向的風速 風向計26、及檢出環境中日照值的日照計27，而用以記錄該等感測器所檢出之資料；演算顯示裝置16，係各自連接至該感測器通訊記錄裝置28與該PV通訊記錄裝置15，以根據該感測器通訊記錄裝置28與該PV通訊記錄裝置15的資料，計算出該評估模組12因灰塵堆積所造成之功率損失；演算顯示裝置29，係各自連接至該感測器通訊記錄裝置28與該PV通訊記錄裝置15，並根據該感測器通訊記錄裝置28與該PV通訊記錄裝置15的資料，計算出該評估模組12因操作溫度所造成之功率損失、與因最大功率點追蹤所造成之功率損失；演算顯示裝置31，係各自連接至該演算顯示裝置16與該演算顯示裝置29，且根據該演算顯示裝置16所計算出的因灰塵堆積所造成之功率損失、該演算顯示裝置29所計算出的太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失與因最大功率點追蹤所造成之功率損失、以及該評估模組12之實際發電功率與該參考模組11之額定輸出等相關資料，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失；警報裝置17、30、32，係各自連接至該演算顯示裝置16、29、31，當該演算顯示裝置16、29、31所計算出之各損失超過特定值時發出警報與建議；以及電源供應器71，係對太陽能電池模組效能監控系統1中各部位供應電力。
其次，說明如何利用太陽能電池模組效能監控系統1中各部位，計算出因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、因最大功率點追蹤所造成之功率損失、及太陽能電池模組於實際操作時之功率損失。
首先，關於因灰塵堆積所造成之功率損失，於太陽能電池模組效能監控系統1中，係利用參考模組11與評估模組12，比較環境中灰塵對於太陽能電池模組之發電效率的影響。
該參考模組11與該評估模組12各自連接至最大功率點追蹤裝置13、14，使該二個模組保持為輸出最大功率。另外，該參考模組11與該評估模組12亦各自連接至PV通訊記錄裝置15。該參考模組11與該評估模組12之發電資料係記錄於該PV通訊記錄裝置15後，傳送至計算因灰塵堆積所造成之功率損失用的演算顯示裝置16。於該演算顯示裝置16中，計算出被覆有灰塵之該評估模組12與該參考模組11的發電差異(包含發電量、發電效率、累積發電量等)。
該感測器通訊記錄裝置28所紀錄從各感測器所檢出之一部分結果(例如，模組溫度、雨量、微粒子等檢出結果)亦傳送至該演算顯示裝置16，用來計算出因灰塵堆積所造成之功率損失。至於如何利用該模組溫度、雨量、微粒子等檢出結果，來計算出因灰塵堆積造成之功率損失，容後詳述。
再將該發電差異之計算結果傳送至警報裝置17。於該警報裝置17中，根據該演算顯示裝置16所計算出的發電差異之計算結果，例如，依SPC(Statistical Process Control；統計程序控制)統計管理方法進行監控，適時地發出警報與建議。
另外，該太陽能電池模組效能監控系統1會監控並計算出太陽能電池模組因實際操作溫度所造成之功率損失、與因最大功率點追蹤所造成之功率損失，具有可適時地發出警報與建議的功能。
該感測器通訊記錄裝置28所紀錄從各感測器之檢出結果會傳送至演算顯示裝置29。另外，該PV通訊記錄裝置15所記錄的太陽能電池模組之發電結果亦會傳送至該演算顯示裝置29。
該演算顯示裝置29可監控並計算出太陽能電池模組因實際操作溫度所造成之功率損失，與因最大功率點追蹤所造成之功率損失。詳細說明，透過針對所傳送之資料進行計算、校正、回歸、校準等演算方法，以計算出系統中太陽能電池模組因實際操作溫度所造成之功率損失，與因最大功率點追蹤所造成之 功率損失。
接著，將前述所計算出的因操作溫度所造成之功率損失，與因最大功率點追蹤所造成之功率損失再傳送至警報裝置30。於該警報裝置30中，依SPC統計程序控制方法進行監控，適時地發出警報與建議。
再者，將該演算顯示裝置16所計算出的因灰塵堆積所造成之功率損失、該演算顯示裝置29所計算出的太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失各自傳送至演算顯示裝置31。於該演算顯示裝置31中，係根據該各損失、該評估模組12之實際發電功率及該參考模組11之額定輸出等相關資料，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失。
接著，再將所計算出的太陽能電池模組於實際操作時之功率損失傳送至警報裝置32。於該警報裝置32中，依SPC統計程序控制方法進行監控，適時地發出警報與建議。
於本實施形態中，在參考模組11與日照計27處，亦可各自連接有使該等表面保持清潔狀態的洗淨裝置(圖中未顯示)。又，因為該洗淨裝置所使用之洗淨液體可回收循環再利用，本發明亦具有省水環保的優點。
另外，本發明之太陽能電池模組效能監控系統1中，各構成元件間的各種資料傳輸(包含從各感測器21~27往通訊記錄裝置15、28的資料傳輸、從通訊記錄裝置15、28往演算顯示裝置16、29的資料傳輸、從演算顯示裝置16、29、31往警報裝置17、30、32的資料傳輸、及從演算顯示裝置16、29往演算顯示裝置31的資料傳輸等)可利用有線、無線或電力線(Power Line)來執行。
又，太陽能電池模組效能監控系統1中對各部位之電力供應可採用內部供電方式，亦可採用外部供電方式。內部供電方式係將參考模組11與評估模組12所發電之功率反饋供電至電源供應器71，再從該電源供應器71供電至太陽能電池模組效 能監控系統1中之各部位。不過，該電源供應器71亦可利用從外部供電給電源供應器71，再從電源供應器71供電至太陽能電池模組效能監控系統1中各部位的外部供電方式。
如上所述，雖利用圖1說明了本發明之實施形態，但本發明並不限定於該實施形態。
例如，可如圖2所示般僅具有一個演算顯示裝置33。從PV通訊記錄裝置15將參考模組11與評估模組12之發電資料，以及通訊記錄裝置15所紀錄的各感測器之檢出資料傳送至演算顯示裝置33，於該演算顯示裝置33中，各自計算出因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失，並根據該各損失、該評估模組12之實際發電功率及該參考模組11之額定輸出等相關資料，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失。
此處，演算顯示裝置33處亦可連接有警報裝置34。於該警報裝置34中，依SPC統計程序控制方法進行監控，適時地發出警報與建議。
或者，可如圖3所示般具有3個演算顯示裝置35、36、37。從PV通訊記錄裝置15將參考模組11與評估模組12之發電資料，以及通訊記錄裝置15所紀錄的各感測器之檢出資料各自傳送至該演算顯示裝置35、36、37。於該演算顯示裝置35、36、37中，各自計算出因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失。接著，再將所計算出的該各損失傳送至演算顯示裝置38。於該演算顯示裝置38中，根據因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失，並根據該評估模組12之實際發電功率以及該參考模組11之額定輸出等相關資料，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失。
此處，演算顯示裝置38處亦可連接有警報裝置39。於該 警報裝置39中，依SPC統計程序控制方法進行監控，適時地發出警報與建議。
另外，該圖3之實施形態中計算出因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失用的演算顯示裝置35、36、37可如圖4所示，連接至各自相異的警報裝置40、41、42。於警報裝置40、41、42中，根據因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失，適時地發出警報與建議。
前述圖1至圖4之實施形態僅用以說明本發明之實施形態。本發明之演算顯示裝置及警報裝置的數量可為任意組合。本發明不限定於該實施形態，於本發明技術領域中具有通常知識者應可於本發明所屬技術領域內思及各種變化。
以下，說明本發明之太陽能電池模組效能監控方法。
參考本發明實施形態中的裝置結構，各自說明因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失的計算方式。
ΔPd係顯示因灰塵堆積所造成之功率損失、ΔPt係顯示太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、ΔPm係顯示因最大功率點追蹤所造成之功率損失。由下述算式1可獲得太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)。
算式1：太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)=太陽能電池模組之額定輸出-(太陽能電池模組之實際發電功率+ΔPd+ΔPt+ΔPm)
算式1中，太陽能電池模組之額定輸出係太陽能電池模組處於標準試驗狀態(溫度25℃、日射強度1,000W/m2)時，根據ASTM E1036標準所檢出的太陽能電池模組之發電功率。於本發明中，係利用太陽能發電模組製造者所提供之額定輸出 作為太陽能電池模組之額定輸出。太陽能電池模組之實際發電功率係評估模組12實際使用狀態下，即，表面被覆有灰塵之狀態下的發電功率。
因灰塵堆積所造成之功率損失ΔPd係由參考模組11之發電功率減去評估模組12之發電功率的計算方式所求得。
另外，為了判斷表面是否真的被覆有灰塵(灰塵之堆積狀況)，或者是否有因系統異常或其它因素造成之發電損失，亦可利用雨量計23與微粒子檢出器24。微粒子檢出器24所檢出之微粒子量較高時，因灰塵堆積造成之功率損失理應增加。另一方面，雨量計23所檢出之雨量值較高時，由於太陽能電池模組表面被洗淨而較為乾淨，故因灰塵堆積所造成之功率損失理應減少。如果是與前述相異傾向的情況，可推測為非因灰塵堆積之因素所造成發電量的影響，因而判斷是否必須對系統進行檢查或確認。
由於被覆有灰塵時，會降低太陽能電池模組溫度，利用溫度感測器21、22各自所檢出之參考模組11與評估模組12的溫度差，便可輔助灰塵堆積狀況的判斷。
其次，說明太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失ΔPt的計算過程。太陽能電池模組接收到太陽光時，溫度會緩緩上升。太陽能電池模組溫度上升時，會使發電量降低，太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失ΔPt，可由下述算式2來比較而計算出評估模組12於實際使用狀態下的操作溫度與標準溫度為25℃狀態下的發電損失。
算式2：ΔPt=P×〔{α(T-25)}/{1+α(T-25})
算式2中，P係PV通訊記錄裝置15所記錄的評估模組12之發電功率，α係太陽能電池模組溫度係數，T係溫度感測器22所檢出的評估模組12之操作溫度。
太陽能電池模組之操作溫度係透過溫度感測器22所檢 出。該溫度感測器22可設置於評估模組12表面或內面的任意位置，且溫度感測器22之數量不限定為一個，亦可為複數個。溫度感測器22之數量為複數個的情況中，係將複數個溫度感測器所檢出的操作溫度之平均值作為模組之操作溫度。
但是，由於溫度感測器22係設置於太陽能電池模組之表面或內面，當溫度感測器22受到風吹時，溫度感測器22所檢出的溫度與太陽能電池模組之實際操作溫度可能會產生差異。另外，由於環境中溫度、濕度亦可能使溫度感測器22所檢出的溫度與太陽能電池模組之實際操作溫度產生差異，故可利用溫濕度計25及風速風向計26來校正太陽能電池模組之操作溫度。
太陽能電池模組可轉換之太陽光能量係由太陽光之日照強度及太陽能電池模組溫度所決定。在相異的運轉環境及條件下，太陽能電池模組之功率輸出亦會相異，因此開發有最大功率點追蹤器。最大功率點追蹤器係在日照強度變化時，可追蹤太陽能電池模組之最大功率點，且即使在太陽能電池模組一部分被遮斷的情況中，可使太陽能電池模組之功率輸出最大化。
本發明係使用最大功率點追蹤裝置13、14，以追蹤保持參考模組11與評估模組12之最大功率點，使參考模組11與評估模組12可隨時輸出最大功率。但是，當太陽光被瞬間遮斷時，太陽能電池模組之功率會降低，會有最大功率點追蹤裝置無法追蹤最大功率點的情況，而產生因最大功率點追蹤所造成之功率損失。因此，本發明之另一個特點係可計算出因最大功率點追蹤所造成之功率損失。
本發明中因最大功率點追蹤所造成之功率損失係透過比較太陽能電池模組之發電資料與日照值，計算出因最大功率點追蹤所造成之功率損失ΔPm。詳細說明，使用PV通訊記錄裝置15所記錄的評估模組12之電流及功率數值，與日照計22所檢出的日照值，藉由統計方法之回歸分析，求得電流與日照值的線性回歸關係。消除回歸直線上方與下方的異常值(例 如，±5%)，再求得功率與日照值的線性回歸關係之後，決定功率與日照值之回歸直線的上限值與下限值(例如，±10%)，將超過回歸直線的上限值與下限值之數值作為因最大功率點追蹤所造成之功率損失。
如上，根據本發明，可解決當習知太陽能電池模組於實際運轉時，無法有效地判斷其效能是否能達成如理論效能的問題。
本發明係利用參考模組與評估模組，收集太陽能電池模組之發電資料與各感測器(例如，溫度感測器、雨量計、微粒子檢出器、溫濕度計、風速風向計、日照計等)所檢出的資料，計算出包含：因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失等的太陽能電池模組之發電損失，並與額定輸出進行比較，計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失，適時地反映發電效率，進一步發出警報與建議。
再者，依本發明之特徵，即，利用因灰塵堆積所造成之功率損失、太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失、及因最大功率點追蹤所造成之功率損失，並與額定輸出進行比較，而可計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失的特有演算法，可藉以將包含運轉與維修之參考資訊(例如，是否須進行洗淨、材料是否劣化，或，在發電效率較預期低的情況中，是否進行維護，或者是否需要替換太陽能電池模組)的分析報告資訊定期提供給發電所人員。
本發明之太陽能電池模組效能監控系統及其監控方法可利用於使用太陽能電池模組的發電領域等。因此，具有產業利用性。
1‧‧‧太陽能電池模組效能監控系統
11‧‧‧參考模組
12‧‧‧評估模組
13、14‧‧‧最大功率點追蹤裝置
15‧‧‧PV通訊記錄裝置
16‧‧‧演算顯示裝置
17‧‧‧警報裝置
21、22‧‧‧溫度感測器
23‧‧‧雨量計
24‧‧‧微粒子檢出器
25‧‧‧溫濕度計
26‧‧‧風速風向計
27‧‧‧日照計
28‧‧‧感測器通訊記錄裝置
29、31‧‧‧演算顯示裝置
30、32‧‧‧警報裝置
71‧‧‧電源供應器

Claims (19)

  1. 一種太陽能電池模組效能監控系統，係監控並計算出太陽能電池模組因灰塵堆積所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將該等模組之功率輸出保持於最大點；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因灰塵堆積所造成之功率損失。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池模組效能監控系統，其中更具備雨量計，使用該雨量計來輔助計算出該灰塵堆積所造成之功率損失。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池模組效能監控系統，其中更具備微粒子檢出器，使用該微粒子檢出器來輔助計算出該灰塵堆積所造成之功率損失。
  4. 一種太陽能電池模組效能監控系統，係監控並計算出太陽能電池模組因操作溫度所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模 組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；感測器通訊記錄裝置，係包含二個溫度感測器，記錄該二個溫度感測器所檢出之該參考模組與該評估模組之操作溫度；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因操作溫度所造成之功率損失。
  5. 如申請專利範圍第4項之太陽能電池模組效能監控系統，其中該感測器通訊記錄裝置更包含溫濕度計，以該溫濕度計來校正該參考模組與該評估模組之操作溫度。
  6. 如申請專利範圍第4項之太陽能電池模組效能監控系統，其中該感測器通訊記錄裝置更包含風速風向計，以該風速風向計來校正該參考模組與該評估模組因操作溫度所造成的功率損失。
  7. 一種太陽能電池模組效能監控系統，係監控並計算出太陽能電池模組因最大功率點追蹤所造成之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；感測器通訊記錄裝置，係包含日照計，記錄該日照計所檢出之環境中日照量；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以計算出該評估模組因最大功率點追蹤所造成之功率損失。
  8. 一種太陽能電池模組效能監控系統，係監控並計算出太陽能電池模組於實施操作時之功率損失，以將太陽能電池模組之發電情況提供應使用者，其具備：參考模組，係太陽能發電模組，其表面經常保持清潔狀態；評估模組，係太陽能發電模組，其表面被覆有實際環境所造成之灰塵；二個最大功率點追蹤裝置，係各自連接至該參考模組與該評估模組，各自追蹤該二個模組之功率，將其功率輸出保持於最大點；PV通訊記錄裝置，係連接至該參考模組與該評估模組，以記錄該二個模組之發電結果；感測器通訊記錄裝置，係包含檢出該參考模組與該評估模組之操作溫度的二個溫度感測器及日照計，記錄該感測器所檢出之結果；以及演算顯示裝置，係連接至該感測器通訊記錄裝置與該PV通訊記錄裝置，以各自計算出該評估模組因灰塵堆積所造成之功率損失、因操作溫度所造成之功率損失及因最大功率點追蹤所造成之功率損失，並與該參考模組之額定輸出進行比較，以計算出該評估模組於實際操作時之功率損失。
  9. 如申請專利範圍第8項之太陽能電池模組效能監控系統，其係設置有1個或複數個該演算顯示裝置。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之太陽能電池模組效能監控系統，其中更具備警報裝置，當該演算顯示裝置所計算出之功率損失超過特定值時適時地發出警報與建議。
  11. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之太陽能電池模組效能監控系統，其中前述各構成元件間的所有資料傳輸係由有線、無線或電力線中任一者所進行。
  12. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之太陽能電池模組效能監控系統，其中該參考模組更連接有洗淨裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項之太陽能電池模組效能監控系統，其中該洗淨裝置所使用之洗淨液體係回收循環再利用。
  14. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之太陽能電池模組效能監控系統，其中更具備有連接至該參考模組與該評估模組的電源供應器，將該參考模組與該評估模組所產生電力回饋供應至該電源供應器，再從該電源供應器供應電力給該太陽能電池模組效能監控系統中之各部位。
  15. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之太陽能電池模組效能監控系統，其中更具備有連接至外部電源的電源供應器，從該外部電源供應電力給該電源供應器，再從該電源供應器供應電力給該太陽能電池模組效能監控系統中之各部位。
  16. 一種太陽能電池模組效能監控方法，係由下述算式1計算出太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)：算式1：太陽能電池模組於實際操作時之功率損失(Δp)=太陽能電池模組之額定輸出-(太陽能電池模組之實際發電功率+ΔPd+ΔPt+ΔPm)其中，太陽能電池模組之額定輸出係表面保持清潔狀態之太陽能電池模組(參考模組)的額定輸出；太陽能電池模組之實際發電功率係表面被覆有灰塵之太陽能電池模組(評估模組)的發電功率；ΔPd係灰塵堆積所造成之功率損失；ΔPt係操作溫度所造成之功率損失；且ΔPm係最大功率點追蹤所造成之功率損失。
  17. 如申請專利範圍第16項之太陽能電池模組效能監控方法，其中該灰塵堆積所造成之功率損失ΔPd係由該參考模組之發電功率減去該評估模組之發電功率的計算方式所求得。
  18. 如申請專利範圍第16項之太陽能電池模組效能監控方法，其中係由下述算式2計算出該模組因操作溫度所造成之功率損失ΔPt：算式2：ΔPt=P×〔{α(T-25)}/{1+α(T-25})其中，P係該評估模組之發電功率；α係模組之溫度係數；且T係該評估模組之操作溫度。
  19. 如申請專利範圍第16項之太陽能電池模組效能監控方法，其中該最大功率點追蹤所造成之功率損失ΔPm係使用如申請專利範圍第8項記載之太陽能電池模組效能監控系統所具備的PV通訊記錄裝置所檢出之評估模組電流及功率、及日照計所檢出之日照值，藉由統計方法之回歸分析來求得電流與日照值之線性回歸關係，再求得功率與日照值之線性回歸關係，由功率與日照值之回歸直線決定上限值與下限值，而超過回歸直線之上限值與下限值的數值。
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