CN101877166A - 一种监测太阳电池组件板工作状态数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)设置带有采集、数据发送功能的太阳电池组件板，将太阳电池组件板相关信息发送给中继器；(2)设置用于接收带太阳电池组件板发送信息的、具有接收数据功能的中继器，所述中继器将信息通过有线或无线方式发送；(3)设置用于接收所述中继器发出信息的监控终端，所述监控终端对接收信息处理。本发明方法保持目前光伏系统的主要安装方式，通过无线射频通讯手段，将所提取的太阳电池组件板工作状态数据传送出来，提高了信息传递量，实现了低成本对太阳电池组件板状态的监控。

Description

一种监测太阳电池组件板工作状态数据的方法

技术领域

本发明涉及太阳能发电(光伏)系统领域，具体涉及一种监测太阳电池组件板工作状态数据的方法。

背景技术

通常的太阳能发电(光伏)系统，如图1所示，由下述部分组成：

1.带有支架101或支撑体的太阳电池组件板102；

2.由电子、电气零部件组成的控制系统103；

3.将太阳电池组件板102产生的直流电输送到控制系统103的电线或电缆一104；

4.将太阳光转换得到的电力从控制系统103送给终端应用设备(如各类家用电器)或电网的电线或电缆二105。

太阳能发电(光伏)系统由一块太阳电池组件板或多块太阳电池组件板组成的阵列将太阳光能转换成直流电能。控制系统103对太阳电池组件板102产出的电力实施控制、调制，需要时将其由直流转换为交流，通过电线或电缆二105输出太阳能发电(光伏)系统产生的合乎用户端要求的电力。太阳电池组件板102通常被安装在屋顶上，地面上，或安装在需要使用太阳能提供电力的部件、设备和物体上(如太阳能路灯)。

如图2、3和4所示，太阳电池组件板由可将太阳光转换成电力的太阳电池201、保护太阳电池201的有机封装物，如EVA薄膜一202、EVA薄膜二203；正面透光盖板，如玻璃204；背面盖板材料，如TPT薄膜205；接线盒210、电力引出导线一208和电力引出导线二209以及在其端部的正极接头206和负极接头207所组成。太阳电池板在光照下产生直流电力，在正极接头206和负极接头207将所产生的电力引出。

太阳电池201可以是薄膜型太阳电池，也可以是由硅片制造得到的片状太阳电池。如果太阳电池组件板102采用由硅片制造得到的片状太阳电池，可以是由一片太阳电池或多片太阳电池所组成。太阳电池组件板102可以是平板型，也可是带有一定弧度的板型。太阳电池组件板102可以作为一种建筑材料(如立墙面材料、屋顶材料)而被应用。

在由许多块太阳电池组件板102构成的现行太阳能发电(光伏)系统中，通常是难以知道和掌握系统中每块太阳电池组件板的工作状态。其原因是光伏系统的电线或电缆二105输出的是由各个组件板产生的电流经控制系统103汇流、调制后的总电流(电能)输出，而不是每(单)个太阳电池组件板的原始电能(或可表征这些电能的参数)输出。例如，在一个屋顶上由多块太阳电池组件板产生直流电力，汇流到直-交流逆变控制器，产生一个与电网电力相同的电力输出，此电力输出即为该屋顶光伏系统的输出。从这个输出中已经无法区分出是屋顶上哪个太阳电池组件的贡献。换言之，如果系统中某块组件处于非正常工作状态，人们很难区分①.问题产生于太阳电池组件阵列还是系统其他部分，②.如果可确定是太阳电池组件阵列，也无法确定出具体有问题的太阳电池组件板。

市场急需一种传输太阳电池组件板工作状态，可以保持目前光伏系统的主要安装方式，并通过多种通讯手段将所提取的太阳电池组件工作状态数据传送出来，实现低成本对太阳电池组件板状态监控的方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种不改变现有光伏系统的安装方式，成本低廉的传输太阳电池组件板工作状态数据的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种监控太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设置太阳电池组件板，所述太阳电池组件板带有采集、数据发送功能的组件板附属电路，所述组件板附属电路将太阳电池组件板相关信息发送；

(2)设置用于接收带太阳电池组件板发送信息的、具有接收数据功能的中继器，所述中继器将信息通过有线或无线方式发送；

(3)设置用于接收所述中继器发出信息的监控终端，所述监控终端对接收信息处理。

所述太阳电池组件板为多个，所述组件板附属电路提取该太阳电池组件板的身份识别编码和工作状态数据，传输至所述的中继器。

所述中继器为多个，中继器具备数据存储转发和显示功能，能够实现辖下太阳电池组件板的采集网络管理。

所述工作状态数据是太阳电池板的开路电压、短路电流、工作点电压、工作点电流、工作点输出功率和光照度中的一个或几个。

所述中继器采用无线射频中继器，所述太阳电池组件板与无线射频中继器之间、无线射频中继器与监控终端之间的无线通讯，采用的射频频率为工业-科研-医疗公共开放频段即ISM频段。

所述有线传输方式的太阳电池组件板与中继器之间、中继器与监控终端之间的数据通讯，采用电力线载波方式或总线方式，电力线载波使用电力输送电缆传输，总线方式采用总线电缆传输。

本发明与现有技术相比具有以下优点：。

1、本发明将提取太阳电池组件板输出电力参数的硬件与太阳电池组件板本身相集成，独立于光伏系统中其他部件，可以保持目前光伏系统的主要安装方式。

2、通过无线、总线、电力载波等通讯手段，将所提取的太阳电池组件板工作状态数据传送出来。

3、提高了信息传递量。

4、实现了低成本对太阳电池组件板状态的集中监控。

附图说明

图1为现有太阳能发电系统结构示意图。

图2为太阳电池组件板结构示意图。

图3为太阳电池组件板背面结构示意图。

图4为太阳电池组件板A-A结构示意图。

图5为本发明采用无线方式进行数据传输的结构示意图。

图6为本发明采用总线方式进行数据传输的结构示意图。

图7为本发明采用电力线载波方式进行数据传输的结构示意图。

图8为本发明方法在太阳能光伏电站中的结构示意图。

附图标记说明

101——支架；

102——太阳电池组件板；

103——控制系统；

104——电线或电缆一；

105——电线或电缆二；

106——中继器；

107——终端；

108——天线；

109——电线；

110——太阳电池组件板识别码；

111——数据；

112——总线数据电缆；

201——太阳电池；

202——EVA薄膜一；

203——EVA薄膜二；

204——玻璃；

205——TPT薄膜；

206——正极接头；

207——负极接头；

208——电力引出导线一；

209——电力引出导线二；

210——接线盒；

具体实施方式

实施例1：

如图5、6和7所示，本方法包括以下步骤：

1.设置带有采集、数据发送功能的太阳电池组件板102，将太阳电池组件板相关信息发送给中继器106；

2.数据传输方式可选用具备无线、总线和电力载波方式，分别采用具备不同数据发送方式的太阳电池组件板102，无线方式采用的射频频率为工业-科研-医疗公共开放频段(ISM频段)，电力线载波方式使用电力输送电缆传输，总线方式采用总线电缆传输；

3.设置用于接收带太阳电池组件板102发送信息的、具有数据接收功能的中继器106，中继器106将信息通过有线或无线发送给监控终端107；

4.设置用于接收中继器106发出信息的监控终端107，对接收信息采集和处理。

太阳电池组件板102的支架101。由电子、电气零部件组成的光伏电池的控制系统103。

太阳电池组件板102的数据采集、发送功能是通过自身携带的一块集成电路芯片和附属电路实现的。这个集成电路芯片和附属电路可以采集太阳电池组件板的工作电压、工作电流、输出功率、工作温度、光照度，或其中的一个或几个数据。数据传输方式采用以下三种方式实现：

如图5所示，太阳电池组件板102发出的信息和太阳电池组件板识别码110，通过无线发送给数据中继器106。

如图6所示，采用总线方式将采集的数据和太阳电池组件板识别码110发送给数据中继器106。数据通讯通过总线数据电缆112实现，多个太阳能电池组件板采用总线数据电缆112串接方式。

如图7所示，采用电力线载波方式将采集的数据和太阳电池组件板识别码发送给数据中继器106。数据通讯通过电线或电缆一104，即电力输送电缆实现，数据中继器106位于电力线汇接点和控制系统103(电池控制系统)之间，实现将电力线载波数据信号从电力线直流电流中分出，电力线直流电流输送给控制系统103。

监控终端107和中继器106可以通过电线109传送数据，也可通过天线108接收中继器106发送的数据111。

数据中继器106可以接收1个或同时接收多个太阳电池组件板102发送来的数据和太阳电池组件板识别码，并通过无线发送或有线传输的方式将所接收到的数据和太阳电池组件板识别码传送给数据采集和处理监控终端107。

数据采集和处理的监控终端107接收1个或同时接收多个数据中继器106发送来的太阳电池组件板102的识别码和相应的数据，并对数据进行处理，输出至监控太阳电池组件板的工作数据库，并提供多种显示、报表方式。

图8示出的是可以监控一个太阳能发电场(光伏系统)中每块太阳电池组件板的系统示意图。

太阳能发电场由若干个太阳电池组件板阵列和1个或若干个中继器106所组成。每个太阳电池组件板阵列由带有采集、发送数据芯片及附属电路的太阳电池组件板102所组成。太阳电池组件板通过自身携带的芯片及附属电路将太阳电池组件板工作状态数据，如工作温度、日照度、工作电压和电流、输出功率等，通过无线或有线通讯的方式传送给中继器106。中继器106通过无线通讯或有线传送的方法将数据发给监控终端107。在监控终端107，人们可了解每块太阳电池组件是否在正常工作。

太阳能发电(光伏)场产生的电力，由太阳电池组件板阵列产生，通过电池控制系统103、电线或电缆二105输送给终端用户或电网。

本发明将提取太阳电池组件板102输出电力参数的硬件与太阳电池组件板102本身相集成，独立于光伏系统中其他部件，可以保持目前光伏系统的主要安装方式。并通过无线射频通讯、总线通讯、电力载波通讯手段，将所提取的太阳电池组件板102工作状态数据传送出来，可以提高信息传递量，实现低成本对太阳电池组件板状态的监控。

Claims (6)

1.一种监控太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设置太阳电池组件板，所述太阳电池组件板带有采集、数据发送功能的组件板附属电路，所述组件板附属电路将太阳电池组件板相关信息发送；

(2)设置用于接收带太阳电池组件板发送信息的、具有接收数据功能的中继器，所述中继器将信息通过有线或无线方式发送；

(3)设置用于接收所述中继器发出信息的监控终端，所述监控终端对接收信息处理。

2.根据权利要求1所述的一种传输太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于所述太阳电池组件板为多个，所述组件板附属电路提取该太阳电池组件板的身份识别编码和工作状态数据，传输至所述的中继器。

3.根据权利要求2所述的一种传输太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于所述中继器为多个，所述中继器具备数据存储转发和显示功能，能够实现辖下太阳电池组件板的采集网络管理。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种传输太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于所述工作状态数据是太阳电池板的开路电压、短路电流、工作点电压、工作点电流、工作点输出功率和光照度中的一个或几个。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种传输太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于所述中继器采用无线射频中继器，所述太阳电池组件板与无线射频中继器之间、无线射频中继器与监控终端之间的无线通讯，采用的射频频率为工业-科研-医疗公共开放频段即ISM频段。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的一种传输太阳电池组件板工作状态数据的方法，其特征在于所述有线传输方式的太阳电池组件板与中继器之间、中继器与监控终端之间的数据通讯，采用电力线载波方式或总线方式，电力线载波使用电力输送电缆传输，总线方式采用总线电缆传输。

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