一種光伏電站運行狀況監測器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏電站運行狀況監測器，它包括功率變換單元和通訊單元兩部分；在不改變電站原來拓撲的情況下，功率變換單元可根據需要進行升、降壓變換，實現對應組件MPPT的同時對存在的串、并聯耦合實現解耦，并采樣電壓、電流、功率、發電量數據；通訊單元將采樣數據傳送至上位機的用戶界面；功率變換單元實現對應組件的MPPT，得到單塊組件的理論發電量，單塊組件的理論發電量再通過簡單計算即可得到電站理論發電量，電站業主即可據此判斷電站運行狀況，若實際發電量與理論發電量相符說明電站運行正常，若實際發電量與理論發電量相差較大，說明電站運行存在問題，需針對性解決以提高電站運行效率。
【專利說明】一種光伏電站運行狀況監測器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬新能源【技術領域】，具體涉及光伏電站運行狀況的監測技術。
【背景技術】
[0002]發展和利用太陽能發電技術是應對能源和環境危機的重要舉措。電站根據逆變器的功率、電壓額定值確定其連接拓撲，組件經過串聯形成一定電壓范圍的組串，組串電壓在逆變器電壓額定值以內，若干組串并聯起來構成陣列接入逆變器，陣列功率在逆變器功率額定值以內；逆變器對陣列進行統一的MPPT控制。
[0003]電站的運行受灰塵、草木、云彩等遮擋陰影，組件損壞或者部分損壞等多種因素影響。
[0004]另外，同一組串的組件串聯，電流相等形成串聯耦合；同一陣列的組串并聯，電壓相等形成并聯耦合。
[0005]影響發電量的因素再經過串并聯耦合，進一步影響整個系統的發電量；例如組串中的某一組件因為遮擋造成電流下降，因為串聯耦合電流相等，同組串的其他組件電流必然也會下降；同一陣列組串受各種因素影響，不同組串的最大功率點電壓不同，但因為并聯耦合電壓相等，系統無法實現所有組串的MPPT。
[0006]基于上述原因，電站的監測就非常重要，通過監測業主可以判斷電站的運行是否有問題。目前電站都是通過PR (Performance Ratio)來判斷電站的運行狀況,PR是通過測試輻照度、緯度、安裝角度、組件效率、逆變器效率等數據再計算得到，轉換環節多，受測量精度、換算誤差等多種因素影響，難以精確判斷。
實用新型內容
[0007]針對現有電站測技術中因為轉換環節過多而無法精確判斷的問題，本實用新型的目的在于提供一種電站運行狀況監測器。該監測器通過實現所安裝組件的MPPT，避免了其它組件上各種影響發電量的因素在串、并聯耦合下對該組件發電量造成的影響，直接得到單塊組件理論發電量數據，避免了從其它量進行推算造成的誤差，單塊組件理論發電量數據再乘以組件數，即可得到電站理論發電量數據。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案:
[0009]一種光伏電站運行狀況監測器，所述光伏電站運行狀況監測器包括功率變換單元和通訊單元兩部分，所述功率變換單元通信連接通訊單元構成光伏電站運行狀況監測器，該光伏電站運行狀況監測器的輸入端與光伏電站逆變器系統中的任一運行正常的組件的輸出并聯，光伏電站運行狀況監測器的輸出端與相鄰的組件依次串聯，實現組件的MPPT。
[0010]在監測器優選實例中，所述功率變換單元與通訊單元之間通過RS-232、RS-485或SPI方式進行通訊。
[0011 ] 進一步的，所述通訊單元可通過2G或者3G的移動通訊方式將數據傳到互聯網，并最終傳送到電腦、手機等用戶終端。[0012]進一步的，所述功率變換單元為隔離或者非隔離升降壓DC-DC變換器。
[0013]根據上述方案形成的本實用新型具有如下優點:
[0014](I)成本低；利用電站已有的光伏組件，通過電力變換拓撲實現該組件的MPPT以得到其理論發電量，不需要其他額外的測量設備；
[0015](2)精度高；直接得到發電量數據，不需要換算，避免了換算誤差；
[0016](3)安裝簡便；接入已有的拓撲即可，可用于已運行的電站，也可用于新建電站；
[0017](4)不影響系統原有拓撲連接和工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本實用新型。
[0019]圖1為本實用新型提供的光伏電站運行狀況監測器應用于一個逆變器系統的示意圖；
[0020]圖中:IOl11-1Olmn—組件；102—光伏電站運行狀況監測器；103—逆變器；104—電網；105—直流母線；ubus—并網逆變器直流輸入側母線電壓；pn-pmn—對應組件的輸出功率；in-1mn—對應組件的輸出電流光伏電站運行狀況監測器輸出電流
對應組串的電流。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0022]參見圖1，m個組件IOl11-1Olnm串聯形成組串，η個組串之間通過直流母線105并聯于逆變器103的輸入，同時逆變器103的輸出接入電網104，由此構成一個逆變器系統。在理想情況下，該逆變器系統每個組件都能實現ΜΡΡΤ，即每個組件的輸出功率P11-Pmn都是相等的，都是此刻條件下組件的最大輸出功率Pmax。
[0023]但實際運行中每塊組件的輸出功率受灰塵、草木、云彩等遮擋陰影，組件損壞或者部分損壞等多種因素影響；另外，這些影響因素在串并聯耦合的作用下又互相影響；使得每個組件的輸出功率P11-Pmn都一定程度低于最大輸出功率Pmax，低的程度取決于影響因素的大小及其串并聯耦合的影響；這就使得整個系統難以判斷其MPPT的實現情況。
[0024]本實用新型在任一正常組件IOlij上安裝光伏電站運行狀況監測器102，光伏電站運行狀況監測器可以實現串、并聯耦合的解耦，實現對應組件的MPPT，即得到此刻條件下組件準確的Pmax，Pfflax再乘以組件數量即可得到整個系統或者電站的理論發電量。
[0025]具體的，該光伏電站運行狀況監測器102包括功率變換單元和通訊單元兩部分。功率變換單元和通訊單元之間通過RS-232、RS-485、SPI等各種方式進行通訊連接，構成光伏電站運行狀況監測器102。其中，功率變換單元的輸入端作為光伏電站運行狀況監測器102的輸入端，并聯到安裝組件，功率變換單元的輸出端作為光伏電站運行狀況監測器102的輸出端，與相鄰組件依次串聯。
[0026]其中的，功率變換單元為隔離或者非隔離升降壓DC-DC變換器，根據MPPT控制原貝U，進行升壓、或者降壓變換，解除串、并聯耦合，實現組件的MPPT。由此形成的功率變換單元實現對應組件的MPPT的同時也實現了對串、并聯耦合的解耦，避免了其他組件上影響發電量的各種因素通過串、并聯耦合對安裝組件發電量造成的影響。
[0027]通訊單元可通過2G或者3G的移動通訊方式將數據傳到互聯網，并最終傳送到電腦、手機等用戶終端。
[0028]參見圖1，由此形成的光伏電站運行狀況監測器在使用時，其輸入端與任一運行正常的組件(如圖1中組件IOiij)的輸出并聯，其輸出端與相鄰的組件依次串聯。進行監測時，光伏電站運行狀況監測器中的功率變換單元即隔離或者非隔離升降壓DC-DC變換器根據MPPT控制原則，對連接組件進行升、或者降壓變換、實現串、并聯耦合的解耦，在不影響組串系統正常工作的情況下，實現對應連接的組件的MPPT，實現對應組件MPPT的同時對存在的串、并聯耦合實現解耦，并采樣電壓、電流、功率、發電量數據，即得到此刻條件下組件準確的Pmax，測試的Pmax傳至通訊單元。
[0029]由通訊單元通過2G或者3G的移動通訊方式將數據傳到互聯網，并最終傳送到電腦、手機等用戶終端。用戶終端根據Pmax再乘以組件數量即可得到整個系統或者電站的理論發電量；最后，通過實際發電量與理論發電量比較即可確定電站運行狀況。
[0030]電站業主即可據此判斷電站運行狀況，若實際發電量與理論發電量相符說明電站運行正常，若實際發電量與理論發電量相差較大，說明電站運行存在問題，需針對性解決以提聞電站運行效率。
[0031]本實用新型通過解耦實現一個組件MPPT的辦法，得到整個系統或者電站的理論發電量，用于判斷電站運行狀況；僅需要一臺DC-DC變化器，成本低；不需改變原有拓撲，可安裝于任意運行正常組件，安裝簡便、易于操作；直接得到發電量數據，避免換算誤差，數據準確可靠。
[0032]其中，光伏電站運行狀況監測器直接得到發電量數據，避免通過輻照度等數據換算造成的誤差；
[0033]同時，光伏電站運行狀況監測器可安裝于電站中任一運行正常的組件，不需額外安裝組件或者其他檢測設備；
[0034]再者，光伏電站運行狀況監測器的接入不改變電站原有拓撲連接方式。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種光伏電站運行狀況監測器，其特征在于，所述光伏電站運行狀況監測器包括功率變換單元和通訊單元兩部分，所述功率變換單元通信連接通訊單元構成光伏電站運行狀況監測器，該光伏電站運行狀況監測器的輸入端與光伏電站逆變器系統中的任一運行正常的組件的輸出并聯，光伏電站運行狀況監測器的輸出端與相鄰的組件依次串聯，實現組件的 MPPT。
2.根據權利要求1所述的一種光伏電站運行狀況監測器，其特征在于，所述功率變換單元與通訊單元之間通過RS-232、RS-485或SPI方式進行通訊。
3.根據權利要求1所述的一種光伏電站運行狀況監測器，其特征在于，所述通訊單元可通過2G或者3G的移動通訊方式將數據傳到互聯網，并最終傳送到電腦、手機等用戶終端。
4.根據權利要求1所述的一種光伏電站運行狀況監測器，其特征在于，所述功率變換單元為隔離或者非隔離升降壓DC-DC變換器。
【文檔編號】G01R31/00GK203772971SQ201320718841
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】孟令孔, 劉慶國, 鄭偉 申請人:上海康威特吉能源技術有限公司