太陽能裝置診斷方法與流程

本發明有關于一種太陽能裝置診斷方法，特別是一種可以檢測太陽能裝置的多個不同數據的診斷方法。

背景技術：

能源危機以來，許多國家皆積極地尋找替代能源。替代能源是指煤、石油、天然氣核能等以外的能源，其包括風、太陽、地熱、潮汐等能源。其中，太陽能取之不盡用之不竭，發電裝置可與建筑物結合等優點，加上近年來轉換效率持續提升，許多國家積極推廣補助，使太陽能電池模塊被廣泛應用。

太陽能發電與現有的市電不同，太陽能發電將多個太陽能電池模塊串聯與并聯以輸出特定電壓與特定電流，串聯的目的是為了提高輸出電壓，并聯則是為了提高輸出電流。然后再通過直流接電箱(DC Box)與逆變器(Inverter)，將太陽能電池模塊所產生的能源轉換為交流電源后，再并入市電。

圖6為太陽能電池模塊的電流、電壓與功率關系圖。如圖6所示，橫軸為太陽能電池模塊的輸出電壓，縱軸為太陽能電池模塊的輸出電流，太陽能電池模塊會因為環境變化而影響其輸出效率，為了得到最佳的能量利用效率，現有的方法采用最大功率點(Maximum Power Point，MPP)追蹤的技術。在太陽能電池模塊中設置一種具有最大功率追蹤(MPP tracking)功能的追蹤器可以隨時檢測太陽能電池模塊的電壓與電流組合。例如，在逆變器內設有最大功率追蹤器，其可根據太陽能電池模塊的電壓、電流自動檢測出一最大功率點，可從MPP點找到對應的電壓(Vmp)與電流(Imp)。Vmp是峰值功率被提取時的輸出電壓；而Imp是峰值功率被提取時的輸出電流。MPP點的變化通常與輻照度和溫度有關，當輻照度降低時，Imp電流變低，MPP點也變低。當溫度升高時，Vmp和最大功率也都降低。在現有的太陽能電池模塊中，當環境發生變化時，通過即時追蹤Vmp、Imp或最大功率點的變化，對太陽能電池模塊進行調整。

當太陽能電池模塊的最大功率Pmax與其對應的電壓Vmp或電流Imp沒有保持 在一門檻值時，最大功率追蹤器會傳送一警告信息告知管理者，提醒管理者進行問題檢測。利用最大功率追蹤器，每個太陽能電池模塊的發電狀況只能和自己的門檻值進行比較。然而，在真實情況下，影響太陽能電池模塊發電效率的因素很多，在同一時間與同一天氣情況下，不同的太陽能電池模塊有可能會有不同的輸出，必須針對不同的狀況以及不同的太陽能電池模塊進行不同的處理。

因此，存在一種需求，設計一種太陽能裝置發電效率的監控方法與系統，可以多方面的比對，而非僅是通過功率追蹤即判定太陽能裝置發電效率的好壞。

技術實現要素：

本發明的目的在設計一種太陽能裝置診斷方法，比較不同時間同一太陽能裝置的數據，根據太陽能裝置在不同時間的數據判斷太陽能裝置是否異常，進而提高太陽能裝置的發電效率。

根據上述的目的，本發明提供一種太陽能裝置診斷方法，其包含：

于一第一時間，檢測至少一太陽能裝置的至少一第一數據；

于一第二時間，檢測該至少一太陽能裝置的至少一第二數據；

計算該至少一第一數據與該至少一第二數據之間的至少一第一比較值；及

當該至少一第一比較值的絕對值大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息。

本發明另一目的在提供一種太陽能裝置診斷方法，比較相同時間不同太陽能裝置的數據，根據比較結果判斷其中一個太陽能裝置是否異常，以進行太陽能電廠的保養或維修。

根據上述的目的，本發明提供一種太陽能裝置診斷方法，其包含：

于一第一時間，檢測至少一第一太陽能裝置的至少一第一數據；

于該第一時間，檢測至少一第二太陽能裝置的至少一第二數據；

計算該至少一第一數據與該至少一第二數據之間的至少一第一比較值；及

當該至少一第一比較值的絕對值大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息；

其中該至少一第一數據與該至少一第二數據為相同單位的數據。

本發明另一目的在提供一種太陽能裝置診斷方法，將太陽能裝置的目前數據與太陽能裝置的數據平均值做比較，根據比較結果，判斷此太陽能裝置的工作狀態是否與多個太陽能裝置的工作狀態相同，以判斷目前的太陽能裝置是否異常。

根據上述的目的，本發明提供一種太陽能裝置診斷方法，其包含：

檢測一第一太陽能裝置的一第一數據；

檢測該第一太陽能裝置的多個第二數據；

計算該些第二數據的一第一平均值；

計算該第一數據與該第一平均值之間的至少一第一比較值；及

當該至少一第一比較值的絕對值大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息。

通過上述的診斷方法，可以比對多個太陽能裝置之間的差異，且可以比對太陽能裝置的多個數據，而非如傳統上僅追蹤單一太陽能裝置的最大功率點的不同，以提高太陽能裝置的發電效率。

附圖說明

圖1為本發明的太陽能電廠的平面示意圖。

圖2為本發明第一實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。

圖3為本發明第二實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。

圖4為本發明第三實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。

圖5為某一太陽能裝置的第一數據與第二數據的長條圖。

圖6為太陽能電池模塊電流、電壓與功率關系圖。

附圖標號

10 太陽能電廠

11 太陽能電池模塊串列 111 太陽能電池模塊

12 直流接電箱 13 逆變器

14 太陽能裝置診斷系統

D1 第一數據 D2 第二數據

D3 第三數據 D4 第四數據

C1 第一比較值 C2 第二比較值

具體實施方式

以下配合附圖及本發明較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定目的所采取的技術手段。

圖1為本發明的太陽能電廠的平面圖。如圖1所示，太陽能電廠10包含太陽能電池模塊串列11、直流接電箱12、逆變器(inverter)13與太陽能裝置診斷系統14。在本發明中，太陽能電池模塊串列11可以只有一個，但在不同實施例中，太陽能電廠10可以包含多個太陽能電池模塊串列11，在此并不局限。太陽能電池模塊串列11中具有多個太陽能電池模塊111，多個太陽能電池模塊111之間以串接方式連接而成。太陽能電池模塊串列11電連接直流接電箱12，通過直流接電箱12將太陽能電池模塊111所產生的電能匯集，再送到逆變器13進行直流交流電壓的轉換。本發明的太陽能裝置診斷系統14可以設置在太陽能電池模塊111、太陽能電池模塊串列11、直流接電箱12或逆變器13上，在此并不局限。舉例來說，太陽能裝置診斷系統14設置在太陽能電池模塊111上，可量測太陽能電池模塊111的數據，太陽能裝置診斷系統14也可以設置在整個太陽能電池模塊串列11上，以量測太陽能電池模塊串列的數據。在太陽能電廠10內的所有裝置都可以是本發明的太陽能裝置診斷系統14的量測標的，甚至太陽能電廠10本身都可以是診斷系統14的量測標的，而非如傳統方法只量測太陽能電池模塊的最大功率點。

圖2為本發明第一實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。如圖2所示，在第一實施例中，通過比較相同太陽能裝置在不同時間的數據，來診斷此太陽能裝置是否發生異常。在步驟S201中，于一第一時間內，檢測至少一太陽能裝置的至少一第一數據D1。第一時間的單位可以是秒、分、時、天、月、季或年，在此并不局限，而太陽能裝置的第一數據D1可以是直流(DC)的數據(例如電壓、電流、太陽能裝置發電效率(kWh/kWp/h)、每千瓦小時(kWh)、每單位裝置量的發電(kWh/kWp)、瞬間的發電(kW)等)、交流(AC)的數據(例如電壓、電流、太陽能裝置發電效率(kWh/kWp/h)、每千瓦小時(kWh)、每單位裝置量的發電(kWh/kWp)、瞬間的發電(kW)等)、溫度數據、環境因子數據、電阻數據或漏電流數據等。任何太陽能裝置的直流或交流的電性參數、任何環境因子數據、任何電阻或任何漏電流的數據都可作為本發明的數據，在此并不局限。舉例來說，第一數據D1是電壓值時，可以是量測太陽能電池模塊所輸出的直流電壓或是經由轉換過的交流電壓。第一數據D1是溫度值時，可以是太陽能裝置整體的溫度，或是太陽能裝置內部電子元件(如模塊、逆變器、斷路器，二極管、保險絲、端子座、突波吸收器、電線、直流接電箱、交流接電箱(AC Box)等)的溫度，可以通過在需要量測溫度的部位設置溫度感測器，即可檢測該部位的溫度。第一數據D1是環境 因子的數值時，可以是日照、濕度、溫度、風速或風壓等。第一數據D1是電阻值時，可以是直流接地電阻、交流接地電阻或串聯電阻等。第一數據D1是漏電流值時，可以是逆變器的漏電流，也可以是DC盤、AC盤、DC端或AC端的接地漏電流。第一太陽能裝置可以是太陽能電池模塊、太陽能電池模塊串列、用于太陽能電池模塊的最大功率追蹤器、太陽能所使用的逆變器或太陽能電廠等，且第一太陽能裝置的數量可以是一個以上或兩個以上，其發電量在1KW～1GW。

參閱圖2，在步驟S202中，于一第二時間內，檢測該至少一太陽能裝置的至少一第二數據D2，在此實施例中，第一時間不同于第二時間。第一數據D1與第二數據D2為相同單位的數據，例如第一數據D1與第二數據D2同為溫度值或第一數據D1與第二數據D2同為電壓值等。然后，在步驟S203中，計算第一數據D1與第二數據D2之間的至少一第一比較值C1。在本發明的實施例中，該第一比較值C1為第一數據D1與第二數據D2之間的差異百分比，其演算法可為C1＝((D2–D1)/D1)×100％，但在不同實施例中，該第一比較值C1可以是計算第一數據D1與第二數據D2之間不同于差異百分比的計算數值，在此并不局限。

在步驟S204中，當第一比較值C1的絕對值(|C1|)大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息給管理者，讓管理者知道太陽能裝置或其內部元件可能有異常，需要做檢查與調整。舉例來說，在一實施例中，誤差容許值為1％，若|C1|≧1％，傳送警告信息給管理者。另外，警告信息可以通過簡訊、電話、電子郵件、手持裝置軟件、非手持裝置軟件或通信軟件等方式傳送，但在此并不局限。

在本發明的第一實施例中，為了確認此太陽能裝置是否發生異常，僅通過比較一種數據的差異，這樣的診斷方法可能不夠精確。因此，在本發明的診斷方法中，進一步包含下列步驟。在步驟S205中，于第三時間檢測該至少一太陽能裝置的至少一第三數據D3，并于步驟S206中，于第四時間檢測該至少一太陽能裝置的至少一第四數據D4。接著，在步驟S207中，計算該至少一第三數據D3與該至少一第四數據D4之間的至少一第二比較值C2。然后，在步驟S208中，當該至少一第二比較值C2的絕對值大于一第二誤差容許值，傳送第二警告信息給管理者。進一步通過計算第二比較值，確認太陽能裝置確實發生異常。另外，在第一實施例中，第一時間可以等于第三時間，或者第二時間可以等于第四時間，但在此并不局限。

舉例來說，第一數據D1與第二數據D2的單位為電壓值，當管理者接收到第一警告信息時，了解太陽能裝置的電壓可能發生異常，為了確認太陽能裝置真正有異常狀況發生，管理者進一步檢測太陽能裝置的第三數據D3與第四數據D4，第三數據D3與第四數據D4的單位可以同樣是電壓值，或者第三數據D3與第四數據D4可以是電流值、溫度值或環境因子等不同于第一數據D1與第二數據D2的單位的數據。通過檢測第三數據D3與第四數據D4以確認太陽能裝置是否真正發生異常。然而，上述的說明僅是強調本發明的診斷方法可以進一步計算第二比較值C2，來確認太陽能裝置真正發生異常，而非局限本發明的診斷方法僅計算第一比較值C1與第二比較值C2。在不同實施例中，管理者更可以計算兩個比較值以上，再更進一步確認太陽能裝置是否發生異常。

圖3為本發明第二實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。如圖3所示，在第二實施例的診斷方法中，通過比較不同太陽能裝置的數據，來診斷其中一個太陽能裝置是否發生異常。在步驟S301中，于一第一時間，檢測至少一第一太陽能裝置的至少一第一數據D1，而在步驟S302中，于該第一時間，檢測至少一第二太陽能裝置的至少一第二數據D2。舉例來說，第一太陽能裝置與第二太陽能裝置可以分別是同一太陽能電廠的不同元件，第一太陽能裝置與第二太陽能裝置也可以分別是兩個不同太陽能電廠或單一電廠的兩個不同元件，在此并不局限。接著，在步驟S303中，計算第一數據D1與第二數據D2之間的至少一第一比較值C1。在步驟S304中，當第一比較值C1的絕對值大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息。第一數據D1與第二數據D2為相同單位的數據，舉例來說第一數據D1與第二數據D2皆為電壓值。

然而，在不同實施例中，為了進一步確認太陽能裝置發生異常，第二實施例的診斷方法更包含下列步驟。在步驟S305中，于一第二時間，檢測該至少一第一太陽能裝置的至少一第三數據D3，并在步驟S306中，于該第二時間，檢測該至少一第二太陽能裝置的至少一第四數據D4。接著，在步驟S307中，計算該至少一第三數據D3與該至少一第四數據D4之間的至少一第二比較值。在第二實施例中，進一步計算第三數據D3與第四數據D4之間的第二比較值C2，確認第二比較值C2是否也過大。在步驟S308中，當該至少一第二比較值C2的絕對值大于一第二誤差容許值，傳送一第二警告信息以確認該至少一第一太陽能裝置發生異常。第一時間可以等于第二時間，但在不同實施例中，第一時間可以不等于第二時間。

舉例來說，第一數據與第二數據為電壓值，第三數據與第四數據為電流值。當管理者發現第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的電壓值差異過大，為了進一步確認第一太陽能裝置或第二太陽能裝置是否真正發生異常，管理者比較第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的電流值是否差異也過大。若第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的電流值差異也過大，確認第一太陽能裝置或第二太陽能裝置發生異常，管理者可以進行維修或故障排除。若第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的電流值差異低于第二誤差容許值，第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的電壓值異常可能是誤判，管理者無需進行維修或故障排除。或者，在不同實施例中，管理者更可以計算第三比較值，再進一步比較第一太陽能裝置與第二太陽能裝置的另一種數據之間的差異是否也過大，更進一步確認第一太陽能裝置或第二太陽能裝置是否真正發生異常。在本發明中，比較的次數可以不只一次，且每次比較的數據不一樣，通過多方面的多次比較來確認太陽能裝置是否發生異常。

另外，在不同實施例中，將步驟S306中的至少一第二太陽能裝置以至少一第三太陽能裝置取代，檢測至少一第三太陽能裝置的至少一第四數據。當第一太陽能裝置的第一數據與第二太陽能的第二數據之間的比較值大于誤差容許值時，本發明的太陽能裝置診斷方法除了可以再比較第一太陽能裝置的第三數據與第二太陽能裝置的第四數據之間的差異，或者可以比較第一太陽能裝置的第三數據與第三太陽能裝置的第四數據之間的差異，第二太陽能裝置與第三太陽能裝置為不同的太陽能裝置。舉例來說，當管理者發現第一太陽能裝置與第二太陽能裝置之間的數據有差異時，管理者除了可以進一步比較第一太陽能裝置與第二太陽能裝置之間的其它數據，管理者也可以進一步比較第一太陽能裝置與第三太陽能裝置之間的數據是否也有差異，以確認第一太陽能裝置是否故障或異常情形產生。

圖4為本發明第三實施例的太陽能裝置診斷方法的流程圖。如圖4所示，在第三實施例的診斷方法中，通過第一太陽能裝置的數據與第一太陽能裝置和至少一第二太陽能裝置的數據平均值相比較，或者通過第一太陽能裝置的數據與多個第二太陽能裝置的數據平均值相比較，來診斷該太陽能裝置是否發生異常。

在步驟S401中，檢測一第一太陽能裝置的一第一數據D1，而在步驟S402中，檢測多個第二太陽能裝置的多個第二數據D2，多個第二太陽能裝置中可包含第一太陽能裝置或不包含第一太陽能裝置，在此并不局限。接著，在步驟S403中，計算該多個第二 數據D2的一第一平均值。在步驟S404中，計算第一數據D1與第一平均值之間的至少一第一比較值。在步驟S405中，當第一比較值的絕對值大于一第一誤差容許值，傳送一第一警告信息。在此實施例中，第一數據D1與第二數據D2為相同單位的數據，例如第一數據D1與第二數據D2皆為電壓值。

然而，在不同實施例中，為了進一步確認第一太陽能裝置發生異常，第三實施例的診斷方法更包含下列步驟。在步驟S406中，檢測第一太陽能裝置的第三數據D3，并在步驟S407中，檢測多個第三太陽能裝置的多個第四數據D4，其中多個第三太陽能裝置可包含或不包含第一太陽能裝置與或第二太陽能裝置，在此并不局限。接著，在步驟S408中，計算該多個第四數據D4的第二平均值。在S409中，計算第三數據D3與第二平均值之間的至少一第二比較值。在第二實施例中，進一步計算第三數據D3與第二平均值之間的第二比較值，檢查第二比較值是否也過大。在步驟S410中，當第二比較值的絕對值大于一第二誤差容許值，傳送一第二警告信息以確認該第一太陽能裝置發生異常。

在此實施例中，第一太陽能裝置與第三太陽能裝置為相同屬性的太陽能裝置，且第一太陽能裝置的第一數據D1與第三數據D3可以是相同單位的數據或不同單位的數據，例如第一數據D1可以是電壓值，而第三數據D3可以是電壓值或電流值，在此并不局限。另外，若第一太陽能裝置的第三數據D3與第三太陽能裝置的第四數據D4的平均值差異小于第二誤差容許值，第一太陽能裝置的電壓值異常可能是誤判，管理者無需進行維修或故障排除。若第一太陽能裝置的第三數據D3與第三太陽能裝置的第四數據D4的平均值差異大于第二誤差容許值，則可確認第一太陽能裝置異常，管理者進行第一太陽能裝置的維修或故障排除。

另外，在不同實施例中，管理者可以在步驟S407中將第三太陽能裝置以第二太陽能裝置取代。將第一太陽能裝置的第三數據D3與多個第二太陽能裝置的的第四數據D4的平均值作比較，確認第一太陽能裝置是否發生異常或僅是誤判。或者，管理者更可以計算第三比較值，再進一步比較第一太陽能裝置的數據與另一種數據平均值之間的差異是否也過大，更進一步確認第一太陽能裝置是否真正發生異常。在本發明中，比較的次數可以不只一次或兩次，且每次比較的數據也可以不一樣，通過多方面的多次比較來確認太陽能裝置是否發生異常。

圖5顯示某一太陽能裝置的第一數據D1與第二數據D2的長條圖。如圖5所示，在此長條圖中，橫軸為日期，縱軸可以是DC電壓、AC電壓、溫度、環境因子、電阻或漏電流等數值，在此并不局限。在本發明的實施例中，分別將2015年一月三日(作為第一時間)與2015年一月四日(作為第二時間)所量測的某一太陽能裝置的數值做為第一數據D1與第二數據D2，然后計算第一數據D1與第二數據D2之間的差異百分比。將此差異百分比與一誤差容許值相比，若差異百分比的絕對值大于誤差容許值，則傳送警告信息給管理者。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，本領域相關技術人員，在不脫離本發明的精神所作些許的更動與潤飾，皆應涵蓋于本發明的范疇內，因此本發明的保護范圍當視上附的權利要求書所界定者為準。