光伏組件的控制方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種光伏組件的控制方法和系統，能夠同時對至少一個光伏組件進行控制。對任意一個光伏組件的控制方法包括：在光伏組件所在的位置采集風速信息、垂直陰影信息、水平陰影信息、及輸出功率信息，將采集的信息發送至PLC；依據風速信息確定制動控制信號，依據垂直陰影信息確定垂直轉向信號，依據水平陰影信息確定水平轉向信號，依據輸出功率信息確定清潔信號；根據制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉；當轉向制動器關閉時，根據垂直轉向信號對光伏組件進行垂直方向的轉向追光控制，及根據水平轉向信號對光伏組件進行水平方向的轉向追光控制，及根據清潔信號對光伏組件進行清潔控制。本發明能夠較大程度地提高光伏組件的輸出功率。
【專利說明】
光伏組件的控制方法和系統
技術領域
[0001] 本發明涉及太陽能技術領域，特別是涉及一種光伏組件的控制方法和系統。
【背景技術】
[0002] 現今，隨著經濟的快速發展，石油和煤炭的大量開發，不可再生資源保有儲量越來 越少，人類生存環境越來越惡劣，新能源的開發已經提高到了國家戰略高度。太陽能是一種 清潔、可再生、分布范圍廣的新能源，當前太陽能發電產業為我國政府重點扶持對象。
[0003] 太陽能光伏系統中最重要的組件是電池，電池是收集太陽光的基本單位，大量的 電池合成在一起構成光伏組件。現今光伏電站大量使用的多晶硅組件實驗室轉換效率已經 達到20.3%。但是現有技術中，光伏組件在實際復雜環境中使用時，光伏組件的輸出功率受 到太陽光變化和灰塵積累遮擋影響較大，從而導致光伏組件的輸出功率較低，進而降低太 陽能光伏系統的工作效率，降低光伏電站的經濟效益。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種光伏組件的控制方法和系統，以解決現有技術中光伏組件的輸出 功率較低，進而降低太陽能光伏系統的工作效率，降低光伏電站的經濟效益的問題。
[0005] 為了解決上述問題，本發明公開了一種光伏組件的控制方法，能夠同時對至少一 個光伏組件進行控制，其中，對任意一個光伏組件的控制方法包括：
[0006]在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信息、水平陰影信息、 以及輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC;
[0007] 所述PLC依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息確定垂直 轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確定清潔信 號；
[0008] 根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉；
[0009] 當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進行垂直方向 的轉向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉向追光控 制，以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。
[0010] 優選地，所述依據所述風速信息確定制動控制信號的步驟，包括：
[0011] 將所述風速信息與設定的風速閾值進行比較；
[0012] 當所述風速信息大于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開啟信號；否 貝IJ，確定所述制動控制信號為關閉信號。
[0013] 優選地，所述垂直陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩 個集成在一起且上下方向布置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標 準電池采集的第二電流；
[0014] 所述依據所述垂直陰影信息確定垂直轉向信號的步驟，包括：
[0015] 計算所述第一電流和所述第二電流的差值；
[0016] 當所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號；當所述差值 為正值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號。
[0017] 優選地，所述水平陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩 個集成在一起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標 準電池采集的第四電流；
[0018] 所述依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號的步驟，包括：
[0019] 計算所述第三電流和所述第四電流的差值；
[0020] 當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號；當所述差值 為正值時，確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。
[0021] 優選地，所述輸出功率信息包括:針對所述光伏組件采集的第一輸出功率，及針對 表面無積塵的標準組件采集的第二輸出功率；
[0022] 所述依據所述輸出功率信息確定清潔信號的步驟，包括：
[0023] 計算所述第二輸出功率和所述第一輸出功率的功率差；
[0024] 當所述功率差大于設定的功率閾值時，確定所述清潔信號為開始清潔信號；否則， 確定所述清潔信號為禁止清潔信號。
[0025] 優選地，所述根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制的步驟，包括：
[0026] 若所述清潔信號為開始清潔信號，則將所述開始清潔信號發送至預先固定在所述 光伏組件上的清潔裝置，以指示所述清潔裝置自動對所述光伏組件進行清潔；
[0027]或者，
[0028]若所述清潔信號為開始清潔信號，則采用報警形式發出所述開始清潔信號，以通 知對所述光伏組件進行清潔。
[0029]優選地，所述方法還包括：
[0030]當確定所述光伏組件處于特殊環境下時，所述PLC接收用戶在所述PLC的控制界面 上進行操作時輸入的控制信號，并根據所述控制信號對所述光伏組件進行所述控制信號指 不的相關控制。
[0031] 為了解決上述問題，本發明還公開了一種光伏組件的控制系統，能夠同時對至少 一個光伏組件進行控制，所述系統包括：
[0032] 采集模塊，用于在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信息、 水平陰影信息、以及輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC;
[0033] 確定模塊，用于依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息確 定垂直轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確定 清潔信號；
[0034] 制動控制模塊，用于根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉；
[0035] 組件控制模塊，用于當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述光 伏組件進行垂直方向的轉向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水 平方向的轉向追光控制，以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。
[0036]優選地，所述確定模塊包括：
[0037]制動確定單元，用于將所述風速信息與設定的風速閾值進行比較；當所述風速信 息大于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開啟信號;否則，確定所述制動控制信 號為關閉信號。
[0038] 優選地，所述垂直陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩 個集成在一起且上下方向布置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標 準電池采集的第二電流;所述確定模塊包括:垂直確定單元，用于計算所述第一電流和所述 第二電流的差值;當所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號；當所 述差值為正值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號；
[0039] 所述水平陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成 在一起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標準電池 采集的第四電流;所述確定模塊還包括:水平確定單元，用于計算所述第三電流和所述第四 電流的差值;當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號；當所述差 值為正值時，確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。
[0040] 與現有技術相比，本發明包括以下優點：
[0041] 本發明可以同時對至少一個光伏組件進行控制，再對對任意一個光伏組件進行控 制時，通過采集裝置實時采集風速信息、垂直陰影信息、水平陰影信息、以及輸出功率信息， 并通過PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)對采集的信息進行分析 得到相應的控制信號，根據控制信號對光伏組件進行相應的轉向控制和清潔控制，PLC具有 可自由編程、精度高、穩定、靈活的特點，因此本發明能夠高精度、靈活地對光伏組件進行追 光控制，并更加及時地對光伏組件進行清潔控制，實現對追光和清潔的全自動一體化控制， 從而較大程度地提高光伏組件的輸出功率，提升太陽能光伏系統的工作效率，增加光伏電 站經濟效益。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發明實施例一的一種光伏組件的控制方法的步驟流程圖；
[0043] 圖2是本發明實施例二的一種光伏組件的控制示意圖；
[0044] 圖3是本發明實施例三的一種光伏組件的控制系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0045] 為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0046] 本發明考慮到在實際復雜環境中使用時，光伏組件的輸出功率受到太陽光變化和 灰塵積累遮擋影響較大，從而導致光伏組件的輸出功率較低，若采用自動追光控制系統可 使光伏組件輸出功率提高35%左右，對光伏組件清除灰塵也可使輸出功率大幅提高，因此 選擇采用對光伏組件進行追光控制和清潔的方式來提高光伏組件的輸出功率。進一步地， 考慮到可以采用單片機控制跟蹤太陽軌跡的單軸跟蹤系統及雙軸跟蹤系統等自動追蹤控 制形式進行追光控制，但是這種控制技術效率較低，抗干擾能力差，對環境依賴性強，故障 率高，不易擴展，運維人員工作量大，且控制程序不可變，不能依據實際多變的環境進行靈 活控制;在光伏組件清灰技術方面，考慮到可以采用定時人工清灰方式對光伏組件進行清 潔，但是這種方式不能及時對光伏組件進行清灰，大大的影響了光伏組件的輸出功率，而且 人工清潔成本較高。因此，本發明采用PLC對追光和清潔進行全自動一體化控制，控制精度 更高、控制更及時，從而較大程度地提高光伏組件的輸出功率。
[0047] 實施例一
[0048] 參照圖1，示出了本發明實施例一的一種光伏組件的控制方法的步驟流程圖。
[0049] 本實施例的光伏組件的控制方法可以同時對至少一個光伏組件進行控制。其中， 對任意一個光伏組件的控制方法可以包括以下步驟：
[0050] 步驟101，在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信息、水平 陰影信息、以及輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC。
[0051] 光伏組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電 系統中最重要的部分，其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負 載工作。
[0052] 本發明實施例在光伏組件所在的位置設置信息采集設備，信息采集設備用于采集 光伏組件所在位置的風速信息、光伏組件對應的垂直陰影信息、水平陰影信息、以及輸出功 率信息，例如，可以利用風速測量儀采集光伏組件所在位置的風速信息，利用垂直陰影測量 儀采集光伏組件對應的垂直陰影信息，利用水平陰影測量儀采集光伏組件對應的水平陰影 信息，利用組件功率測量儀采集光伏組件對應的輸出功率信息。信息采集設備分別與PLC連 接，采集到上述信息后，信息采集設備可以各自將采集到的信息（也即上述風速信息、垂直 陰影信息、水平陰影信息、輸出功率信息）發送至PLC，通過PLC對這些信息進行相應處理，得 到對應的控制信號。
[0053]步驟102,所述PLC依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息 確定垂直轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確 定清潔信號。
[0054] PLC在接收到信息采集設備采集的信息后，即可依據所述風速信息確定制動控制 信號，依據所述垂直陰影信息確定垂直轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信 號，依據所述輸出功率信息確定清潔信號。
[0055] 優選地，本發明實施例中風速信息可以包括光伏組件所在位置的風速大小。該步 驟102中依據所述風速信息確定制動控制信號的過程可以包括:將所述風速信息與設定的 風速閾值進行比較；當所述風速信息大于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開 啟信號；否則，確定所述制動控制信號為關閉信號。制動控制信號針對于轉向制動器，當轉 向制動器開啟時，不對光伏組件進行轉向追光控制和清潔控制，當轉向制動器關閉時，再對 光伏組件進行轉向追光控制和清潔控制，因此，上述將風速信息與設定的風速閾值進行比 較的方式，能夠確保在光伏組件所在位置的風速大小安全時再對光伏組件進行相應控制， 從而對光伏組件和控制裝置起到保護作用。其中，本領域技術人員可以根據實際經驗、光伏 組件所處的實際環境等設置上述風速閾值的大小，例如可以設置為20m/ s、25m/s等，本發明 實施例對于風速閾值的具體數值并不加以限制。
[0056] 優選地，本發明實施例中用于采集垂直陰影信息的裝置可以包括集成在一起的兩 個單晶/多晶標準電池，上下方向布置，放置于光伏組件的同一水平面位置，以不對光伏組 件產生遮擋為原則，主要用于檢測光伏組件在垂直方向上是否有陰影，采集的垂直陰影信 息可以包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一起且上下方向布 置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標準電池采集的第二電流。
[0057] 該步驟102中依據所述垂直陰影信息確定垂直轉向信號的過程可以包括:計算所 述第一電流和所述第二電流的差值；當所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直 向下轉向信號；當所述差值為正值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號。當第一 電流和第二電流的差值為零時，說明光伏組件在垂直方向上沒有陰影，也即光伏組件在垂 直方向上是正對太陽光的，因此該種情況下無需在垂直方向上對光伏組件進行轉向追光控 制，故確定所述垂直轉向信號為禁止垂直轉向信號；當第一電流和第二電流的差值為負值 時，為了保證光伏組件在垂直方向上沒有陰影，也即保證光伏組件在垂直方向上正對太陽 光，可以控制光伏組件垂直向下轉向，故確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號；當第 一電流和第二電流的差值為正值時，為了保證光伏組件在垂直方向上沒有陰影，也即保證 光伏組件在垂直方向上正對太陽光，可以控制光伏組件垂直向上轉向，故確定所述垂直轉 向信號為垂直向上轉向信號。
[0058] 優選地，本發明實施例中用于采集水平陰影信息的裝置可以包括集成在一起的兩 個單晶/多晶標準電池，左右方向布置，放置于光伏組件的同一水平面位置，以不對光伏組 件產生遮擋為原則，主要用于檢測光伏組件在水平方向上是否有陰影，采集的水平陰影信 息可以包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一起且左右方向布 置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標準電池采集的第四電流。
[0059] 該步驟102中依據所述垂直陰影信息確定水平轉向信號的過程可以包括:計算所 述第三電流和所述第四電流的差值；當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平 向右轉向信號；當所述差值為正值時，確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。當第三 電流和第四電流的差值為零時，說明光伏組件在水平方向上沒有陰影，也即光伏組件在水 平方向上是正對太陽光的，因此該種情況下無需在水平方向上對光伏組件進行轉向追光控 制，故確定所述水平轉向信號為禁止水平轉向信號；當第三電流和第四電流的差值為負值 時，為了保證光伏組件在水平方向上沒有陰影，也即保證光伏組件在水平方向上正對太陽 光，可以控制光伏組件水平向右轉向，故確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號；當第 三電流和第四電流的差值為正值時，為了保證光伏組件在水平方向上沒有陰影，也即保證 光伏組件在水平方向上正對太陽光，可以控制光伏組件水平向左轉向，故確定所述水平轉 向信號為水平向左轉向信號。
[0060] 優選地，本發明實施例中用于采集輸出功率信息的裝置可以分別針對需要被控制 的光伏組件和表面無積塵的標準組件采集輸出功率，因此輸出功率信息包括:針對所述光 伏組件采集的第一輸出功率，及針對表面無積塵的標準組件采集的第二輸出功率。該步驟 102中依據所述輸出功率信息確定清潔信號的過程可以包括:計算所述第二輸出功率和所 述第一輸出功率的功率差；當所述功率差大于設定的功率閾值時，確定所述清潔信號為開 始清潔信號；否則，確定所述清潔信號為禁止清潔信號。通過將光伏組件的第一輸出功率和 標準組件的第二輸出功率進行比較，當兩者的功率差超過功率閾值時，可以確定此時光伏 組件表面的積塵對光伏組件的輸出功率影響較大，需要對光伏組件進行清潔，否則可以確 定暫時不需要對光伏組件進行清潔。其中，本領域技術人員可以根據實際經驗設置上述功 率閾值的大小，例如可以設置為25W、30W等，本發明實施例對于功率閾值的具體數值并不加 以限制。
[0061] 步驟103,根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉。
[0062] 若步驟102中確定出制動控制信號為開啟信號，則將該開啟信號發送至轉向制動 器，控制轉向制動器開啟，當轉向制動器開啟時，不對光伏組件進行轉向追光控制和清潔控 制，故垂直轉向裝置、水平轉向裝置和清潔裝置均停止運行。因此該種情況下不執行后續的 步驟104，而是返回步驟101繼續采集相應的信息。
[0063] 若步驟102中確定出制動控制信號為關閉信號，則將該關閉信號發送至轉向制動 器，控制轉向制動器關閉，當轉向制動器關閉時，再對光伏組件進行轉向追光控制和清潔控 制，故垂直轉向裝置、水平轉向裝置和清潔裝置根據各自對應的控制信號運行，執行相應的 動作。
[0064] 步驟104,當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進行 垂直方向的轉向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉 向追光控制，以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。
[0065] 當轉向制動器關閉時，需要對光伏組件進行轉向追光控制和清潔控制，具體為根 據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進行垂直方向的轉向追光控制，以及根據所述水平轉 向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉向追光控制，以及根據所述清潔信號對所述光伏 組件進行清潔控制。
[0066] 其中，根據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進行垂直方向的轉向追光控制的過 程可以包括:若垂直轉向信號為垂直向上轉向信號，則將垂直向上轉向信號發送至垂直轉 向裝置，通過垂直轉向裝置控制光伏組件垂直向上轉向；若垂直轉向信號為垂直向下轉向 信號，則將垂直向下轉向信號發送至垂直轉向裝置，通過垂直轉向裝置控制光伏組件垂直 向下轉向；若垂直轉向信號為禁止垂直轉向信號，則將禁止垂直轉向信號發送至垂直轉向 裝置，通過垂直轉向裝置控制光伏組件在垂直方向上不轉向。
[0067] 根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉向追光控制的過程可 以包括:若水平轉向信號為水平向左轉向信號，則將水平向左轉向信號發送至水平轉向裝 置，通過水平轉向裝置控制光伏組件水平向轉向；若水平轉向信號為水平向右轉向信號，則 將水平向右轉向信號發送至水平轉向裝置，通過水平轉向裝置控制光伏組件水平向右轉 向；若水平轉向信號為禁止水平轉向信號，則將禁止水平轉向信號發送至水平轉向裝置，通 過水平轉向裝置控制光伏組件在水平方向上不轉向。
[0068]需要說明的是，在上述對光伏組件的轉向追光控制過程中，可以按照固定轉角控 制策略進行轉向，每次轉向一個設定的轉向角，轉向后返回步驟101繼續采集相應的信息。 本領域技術人員可以根據實際經驗設置上述轉向角的大小，本發明實施例對于轉向角的具 體數值并不加以限制。
[0069]根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制的過程可以包括:若所述清潔信 號為開始清潔信號，則將所述開始清潔信號發送至預先固定在所述光伏組件上的清潔裝 置，以指示所述清潔裝置自動對所述光伏組件進行清潔，或者，若所述清潔信號為開始清潔 信號，則采用報警形式發出所述開始清潔信號，以通知對所述光伏組件進行清潔，如可以通 知運維人員對所述光伏組件進行清潔等;若所述清潔信號為禁止清潔信號，則將禁止清潔 信號發送至預先固定在所述光伏組件上的清潔裝置，以指示所述清潔裝置不對所述光伏組 件進行清潔，若所述清潔信號為禁止清潔信號，則不進行報警，也即不通知對光伏組件進行 清潔。
[0070]優選地，本發明實施例中還可以根據光伏組件所處的環境對光伏組件采用不同的 控制策略，因此，在上述步驟101之前，還可以包括確定所述光伏組件所處的環境的步驟。當 確定所述光伏組件處于正常環境（正常環境可以指天氣晴好、轉向制動器正常等情況）下 時，即可執行上述步驟101~步驟104的控制過程；當確定所述光伏組件處于特殊環境(特殊 環境可以指雨雪風沙、轉向制動器失靈等情況）下時，可以通過PLC的控制界面進行手動控 制，具體包括:PLC接收用戶在所述PLC的控制界面上進行操作時輸入的控制信號，并根據所 述控制信號對所述光伏組件進行所述控制信號指示的相關控制，其中控制信號可以包括垂 直轉向信號、水平轉向信號、清潔信號，PLC可以根據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進 行垂直方向的轉向追光控制，根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉向 追光控制，根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制，具體控制過程參照上述步驟 104的相關描述即可。
[0071 ]本發明實施例能夠高精度、靈活地對光伏組件進行追光控制，并更加及時地對光 伏組件進行清潔控制，實現對追光和清潔的全自動一體化控制，從而較大程度地提高光伏 組件的輸出功率，提升太陽能光伏系統的工作效率，增加光伏電站經濟效益。
[0072]實施例二
[0073] 本發明實施例的方法在于，在光伏組件的同位置進行風速測量，垂直陰影測量、水 平陰影測量，以及組件輸出功率測量，獲得PLC輸入信號;通過PLC精確高效地對追光系統和 清潔系統進行控制，增加光伏組件對光能的吸收，減小灰塵積累對光伏組件輸出功率的影 響，并且可以通過PLC的通訊功能，對光伏組件追光系統和清潔系統實時監控，靈活控制，從 而在光伏組件連續發電過程中，達到最大功率輸出的目的。
[0074] 參照圖2,示出了本發明實施例二的一種光伏組件的控制示意圖。如圖2所示，本發 明實施例包括以下幾部分:信號采集部分:風速測量儀、垂直陰影測量儀、水平陰影測量儀、 組件功率測量儀;控制部分:PLC，遠程監控系統;運行裝置部分:轉向制動器、垂直轉向裝 置、水平轉向裝置、清潔裝置。其中，信號采集部分采集光伏組件對應的信息，PLC對每一個 信息進行算法控制，輸出控制信號至對應的運行裝置，控制運行裝置的運行狀態，運行裝置 運行時，會改變信號采集部分采集的信息，繼而整個系統形成完整的閉環控制。
[0075] 風速測量儀的高度應高于光伏組件的高度，位置以不對光伏組件產生遮擋為原 貝1J。一般來說，風速測量儀是把風能轉換為電能，風能越大轉換的電信號越強，反之越弱。風 速測量儀輸出風速信息，風速信息輸入PLC后與設定的風速閾值進行比較，當采集到的風速 大于風速閾值時，轉向制動器開啟，這時運行裝置處于停機狀態，也即追光控制系統和清潔 控制系統停止運行，以對光伏組件和運行裝置起到保護作用；當采集到的風速小于或等于 風速閾值時，轉向制動器關閉，這時運行裝置開始運行，也即追光控制系統和清潔控制系統 運行。
[0076] 垂直陰影檢測儀和水平陰影檢測儀應與光伏組件位于同一平面，以保證垂直陰影 檢測儀和水平陰影檢測儀與太陽光的角度和光伏組件與太陽光的角度相等。垂直陰影檢測 儀可以輸出兩種信息（針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一起且上 下方向布置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標準電池采集的第二 電流），通過PLC對上述兩種信息進行轉向控制算法，得到垂直轉向異步電機控制信號。水平 陰影檢測儀可以輸出兩種信息(針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在 一起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標準電池采 集的第四電流），通過PLC對上述兩種信息進行轉向控制算法，得到水平轉向異步電機控制 信號。應當指出，追光控制系統中可包含多種控制策略，例如可以由依據地理位置而定的固 定轉角控制策略和消影控制策略共同組成，當天氣晴好時以消影控制為主，當天氣不好時 以固定轉角控制為主，加強追光控制效果。通過對追光系統（垂直轉向裝置和水平轉向裝 置)進行連續控制，能夠達到光伏組件始終正對太陽光，獲取最大輸出功率的效果。
[0077] 組件功率檢測儀放置在光伏組件的背面，以不對光伏組件產生遮擋為原則。選擇 一塊標準光伏組件，此標準光伏組件表面無積塵，針對該標準光伏組件采集第一輸出功率； 再針對需要被控制的光伏組件采集第二輸出功率，此光伏組件應不具備特殊性，與標準光 伏組件的測量產生對比。因此，組件功率檢測儀輸出兩種信息(針對所述光伏組件采集的第 一輸出功率，及針對表面無積塵的標準組件采集的第二輸出功率），PLC通過功率衰減算法 得出對應的清潔控制信號，以對清潔裝置進行控制。應當指出，清潔裝置可以有多種選擇， 例如，清潔任務可由固定在光伏組件上的清潔裝置完成，當光伏組件清潔完成后，清潔裝置 回歸原位;另一種當PLC輸出開始清潔信號時，由清潔報警裝置向電站運維人員發出開始清 潔信號，以通知運維人員及時完成光伏組件的清潔任務。
[0078] 需要說明的是，在雨雪風沙、制動裝置失靈等特殊情況時，可通過PLC控制界面對 控制系統進行手動控制，保證光伏組件及系統安全。
[0079] 對于上述各個裝置運行的具體過程，參照上述實施例一的相關描述即可，本發明 實施例在此不再詳細論述。
[0080] 下面以內蒙古達茂旗20MW光伏電站實況為參數具體描述如何在光伏組件在實際 發電過程中最大功率輸出。
[0081] 當檢測風速大于20m/s時，PLC向轉向制動器發出開啟信號，轉向制動器開啟，此時 追光系統和清潔系統處于停機狀態，光伏組件恢復初始固定傾角41°的狀態。當輻照度低于 500W/V時，清潔系統處于停機狀態，追光系統以固定轉角控制為主，消影控制停止。以下描 述涉及多個變量，對變量的定義如表一所示： LUU83」 表一
[0084]例如，清晨09:00風速2時，制動2，則追光系統和清潔系統處于運行狀態，垂直轉向 裝置和水平轉向裝置從初始態開始運行，此時投射在光伏組件的輻射度為550W/m2,背板溫 度42.5°C，輸出功率為201.83W;垂直轉向1、水平轉向2后投射在光伏組件的最大輻射度為 589W/V，背板溫度40.80°C，輸出功率為217.26W，轉換到STC(Standard Test Condition， 標準測試條件)狀況下，光伏組件的輸出功率提高了1.73W。中午12:30風速2時，制動2，此時 投射在光伏組件的輻射度為901W/V，背板溫度53.6°C，輸出功率為196.84W;中午12: 35風 速2時，制動2，此時投射在光伏組件的輻射度為918W/m2，背板溫度53.6°C，輸出功率為 197.73W，轉換至IjSTC狀況下，光伏組件的輸出功率提高了3.08W。由此可見，光伏組件在運行 過程中始終保持最大輻射量接收，從而保證了保持最大功率輸出。
[0085] 某時刻功率差1，清潔1，清潔裝置開始運行，光伏組件未清潔前，此時投射在光伏 組件的輻射度為989W/m2，背板溫度43.20°C，輸出功率為195.47W，光伏組件清潔后，此時投 射在光伏組件的輻射度為990W/m 2，背板溫度44.0°C，輸出功率為221.60W，轉換到STC狀況 下，輸出功率提高了30.12W，由此可見，及時對光伏組件進行清潔處理，可保證光伏組件最 大功率輸出。
[0086] 本發明實施例以PLC為控制中樞，解決了單片機控制效率較低，抗干擾能力差，對 環境依賴性強，故障率高，不易擴展，且控制程序不可變，不能依據實際多變的環境進行靈 活控制的技術問題，以及手動進行清潔控制不及時的問題。通過追光系統和清潔系統精確 運行，提高光伏組件輸出功率，提高了光伏電站發電量，增加企業效益。追光系統和清潔系 統一體化控制，提高了自動化程度，避免了普通太陽光追蹤和光伏組件清潔單一控制，抗干 擾能力差，對環境依賴性強，故障率高精度差帶來的不必要的麻煩。遠程監控光伏組件全狀 態，智能運維，減小運維成本。控制程序靈活可變，可依據光伏組件實況進行調試控制，特殊 情況時可通過手動操作，保證光伏組件系統的安全。
[0087] 對于前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但 是本領域技術人員應該知悉，本發明并不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某 些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描 述的實施例均屬于優選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本發明所必須的。
[0088] 實施例三
[0089]參照圖3,示出了本發明實施例三的一種光伏組件的控制系統的結構框圖。
[0090]本實施例的光伏組件的控制系統可以同時對至少一個光伏組件進行控制，系統可 以包括以下模塊：
[0091 ]采集模塊301，用于在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信 息、水平陰影信息、以及輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC;
[0092]確定模塊302,用于依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息 確定垂直轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確 定清潔信號；
[0093]制動控制模塊303,用于根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉； [0094]組件控制模塊304,用于當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述 光伏組件進行垂直方向的轉向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行 水平方向的轉向追光控制，以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。
[0095]優選地，所述確定模塊可以包括:制動確定單元，用于將所述風速信息與設定的風 速閾值進行比較；當所述風速信息大于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開啟 信號;否則，確定所述制動控制信號為關閉信號。
[0096] 優選地，所述垂直陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩 個集成在一起且上下方向布置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標 準電池采集的第二電流。所述確定模塊可以包括:垂直確定單元，用于計算所述第一電流和 所述第二電流的差值；當所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號； 當所述差值為正值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號。
[0097] 優選地，所述水平陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩 個集成在一起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標 準電池采集的第四電流。所述確定模塊可以包括:水平確定單元，用于計算所述第三電流和 所述第四電流的差值；當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號； 當所述差值為正值時，確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。
[0098] 優選地，所述輸出功率信息包括:針對所述光伏組件采集的第一輸出功率，及針對 表面無積塵的標準組件采集的第二輸出功率。所述確定模塊可以包括:清潔確定單元，用于 計算所述第二輸出功率和所述第一輸出功率的功率差；當所述功率差大于設定的功率閾值 時，確定所述清潔信號為開始清潔信號;否則，確定所述清潔信號為禁止清潔信號。
[0099]優選地，所述組件控制模塊包括:清潔控制單元，用于在所述清潔信號為開始清潔 信號時，將所述開始清潔信號發送至預先固定在所述光伏組件上的清潔裝置，以指示所述 清潔裝置自動對所述光伏組件進行清潔;或者，在所述清潔信號為開始清潔信號時，采用報 警形式發出所述開始清潔信號，以通知對所述光伏組件進行清潔。
[0100] 優選地，所述系統還可以包括:界面控制模塊，用于當確定所述光伏組件處于特殊 環境下時，接收用戶在所述PLC的控制界面上進行操作時輸入的控制信號，并根據所述控制 信號對所述光伏組件進行所述控制信號指示的相關控制。
[0101] 本發明實施例能夠高精度、靈活地對光伏組件進行追光控制，并更加及時地對光 伏組件進行清潔控制，實現對追光和清潔的全自動一體化控制，從而較大程度地提高光伏 組件的輸出功率，提升太陽能光伏系統的工作效率，增加光伏電站經濟效益。
[0102] 對于裝置實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關 之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0103] 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0104] 本發明可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序 模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組 件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本發明，在這些分布式計算環境中，由 通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以 位于包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。
[0105]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將 一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作 之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意 在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那 些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者 設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排 除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0106]以上對本發明所提供的一種光伏組件的控制方法和系統，進行了詳細介紹，本文 中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫 助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思 想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對 本發明的限制。
【主權項】
1. 一種光伏組件的控制方法，其特征在于，同時對至少一個光伏組件進行控制，其中， 對任意一個光伏組件的控制方法包括： 在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信息、水平陰影信息、以及 輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC; 所述PLC依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息確定垂直轉向 信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確定清潔信號； 根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉； 當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述光伏組件進行垂直方向的轉 向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方向的轉向追光控制， 以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據所述風速信息確定制動控制信號 的步驟，包括： 將所述風速信息與設定的風速閾值進行比較； 當所述風速信息大于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開啟信號；否則，確 定所述制動控制信號為關閉信號。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述垂直陰影信息包括:針對設置于所述 光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一起且上下方向布置的標準電池中，上方的標準 電池采集的第一電流及下方的標準電池采集的第二電流； 所述依據所述垂直陰影信息確定垂直轉向信號的步驟，包括： 計算所述第一電流和所述第二電流的差值； 當所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號；當所述差值為正 值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平陰影信息包括:針對設置于所述 光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準 電池采集的第三電流及右側的標準電池采集的第四電流； 所述依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號的步驟，包括： 計算所述第三電流和所述第四電流的差值； 當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號；當所述差值為正 值時，確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輸出功率信息包括:針對所述光伏組 件采集的第一輸出功率，及針對表面無積塵的標準組件采集的第二輸出功率； 所述依據所述輸出功率信息確定清潔信號的步驟，包括： 計算所述第二輸出功率和所述第一輸出功率的功率差； 當所述功率差大于設定的功率閾值時，確定所述清潔信號為開始清潔信號；否則，確定 所述清潔信號為禁止清潔信號。6. 根據權利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述根據所述清潔信號對所述光伏組 件進行清潔控制的步驟，包括： 若所述清潔信號為開始清潔信號，則將所述開始清潔信號發送至預先固定在所述光伏 組件上的清潔裝置，以指示所述清潔裝置自動對所述光伏組件進行清潔； 或者， 若所述清潔信號為開始清潔信號，則采用報警形式發出所述開始清潔信號，以通知對 所述光伏組件進行清潔。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 當確定所述光伏組件處于特殊環境下時，所述PLC接收用戶在所述PLC的控制界面上進 行操作時輸入的控制信號，并根據所述控制信號對所述光伏組件進行所述控制信號指示的 相關控制。8. -種光伏組件的控制系統，其特征在于，同時對至少一個光伏組件進行控制，所述系 統包括： 采集模塊，用于在所述光伏組件所在的位置采集對應的風速信息、垂直陰影信息、水平 陰影信息、以及輸出功率信息，并將采集的信息發送至PLC; 確定模塊，用于依據所述風速信息確定制動控制信號，依據所述垂直陰影信息確定垂 直轉向信號，依據所述水平陰影信息確定水平轉向信號，依據所述輸出功率信息確定清潔 信號； 制動控制模塊，用于根據所述制動控制信號控制轉向制動器的開啟和關閉； 組件控制模塊，用于當所述轉向制動器關閉時，根據所述垂直轉向信號對所述光伏組 件進行垂直方向的轉向追光控制，以及根據所述水平轉向信號對所述光伏組件進行水平方 向的轉向追光控制，以及根據所述清潔信號對所述光伏組件進行清潔控制。9. 根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述確定模塊包括： 制動確定單元，用于將所述風速信息與設定的風速閾值進行比較；當所述風速信息大 于設定的風速閾值時，確定所述制動控制信號為開啟信號；否則，確定所述制動控制信號為 關閉信號。10. 根據權利要求8所述的系統，其特征在于， 所述垂直陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一 起且上下方向布置的標準電池中，上方的標準電池采集的第一電流及下方的標準電池采集 的第二電流； 所述確定模塊包括:垂直確定單元，用于計算所述第一電流和所述第二電流的差值；當 所述差值為負值時，確定所述垂直轉向信號為垂直向下轉向信號；當所述差值為正值時，確 定所述垂直轉向信號為垂直向上轉向信號； 所述水平陰影信息包括:針對設置于所述光伏組件的同一水平面位置、兩個集成在一 起且左右方向布置的標準電池中，左側的標準電池采集的第三電流及右側的標準電池采集 的第四電流； 所述確定模塊還包括:水平確定單元，用于計算所述第三電流和所述第四電流的差值； 當所述差值為負值時，確定所述水平轉向信號為水平向右轉向信號；當所述差值為正值時， 確定所述水平轉向信號為水平向左轉向信號。
【文檔編號】G05D3/12GK105843259SQ201610203896
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】陳智, 楊帆, 王騰飛, 修波, 王家萬, 李頌峰, 董志超, 劉寶林
【申請人】北京金鴻泰科技有限公司, 青海大唐國際新能源有限公司