本發(fā)明涉及一種光伏組件監(jiān)測裝置，特別是一種光伏組件監(jiān)測裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在分布式光伏電站中，由于沒有專人負(fù)責(zé)日常管理(比如24小時巡檢)，導(dǎo)致出現(xiàn)異常情況，如某些組件不正常工作，甚至因溫度過高或線路異常導(dǎo)致起火，不能及時察覺，勢必會對光伏電站正常工作帶來一定的影響，甚至引起火災(zāi)等事故。除了監(jiān)測光伏組件的溫度、電流、電壓異常外，隨著用戶對光伏系統(tǒng)更高性能品質(zhì)需求，及光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，需要得到光伏組件的更多特性數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對整個光伏系統(tǒng)的精確控制。隨著監(jiān)測項目的增多，其布線變得異常復(fù)雜。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，光伏電站的應(yīng)用地從荒無人煙的戈壁大漠到陽光燦爛的內(nèi)陸、沿海城市，應(yīng)用環(huán)境的不同造成了光伏電站的發(fā)電效率的差異性，光伏組件的pid效應(yīng)作為影響電站發(fā)電量的重要因素之一，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。pid效應(yīng)業(yè)內(nèi)稱之為電位誘導(dǎo)衰減(potentialinduceddegree，pid)，是由于大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面鈍化，使得電池組件的功率急劇衰減，電池組件的開路電壓、短路電流減小，減少了光伏電站的收益。

現(xiàn)有抵消pid現(xiàn)象的方法主要是在夜間通過電網(wǎng)交流電壓經(jīng)整流后給光伏組件提供反向直流電，使組件因白天pid效應(yīng)而損失的電子得到補(bǔ)償。這樣的缺點：需要借助電網(wǎng)，對于某些特殊地區(qū)實現(xiàn)較為困難；一般是在各組件母線上施加高直流電壓，集中進(jìn)行失效補(bǔ)償，沒有針對性，補(bǔ)償效果不明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種光伏組件監(jiān)測裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種光伏組件監(jiān)測裝置，包括：

電壓采樣單元，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電壓信號；

電流采樣單元，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電流信號；

溫度傳感器，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的溫度信號；

濕度傳感器，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的濕度信號；

控制單元，用于接收所述電壓采樣單元、電流采樣單元、溫度傳感器、濕度傳感器采集的光伏組件信號數(shù)據(jù)；

無線通信單元，與所述控制單元連接，用于將所述控制單元數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控后臺的無線接收裝置。

本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)，實現(xiàn)對光伏組件的電壓、電流、溫度、濕度實時監(jiān)測，通過無線通信方式上傳遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺，便于及時發(fā)現(xiàn)異常，主動提醒，避免發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失。

進(jìn)一步地，所述控制單元包括計量芯片、微控制單元，所述計量芯片與所述微控制單元信號連接，所述電壓采樣單元、電流采樣單元與所述計量芯片連接，所述溫度傳感器、濕度傳感器與所述微控制單元連接。

采用上述優(yōu)選的方案，有效優(yōu)化監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)，節(jié)省安裝空間。

進(jìn)一步地，還包括北斗導(dǎo)航定位單元，所述北斗導(dǎo)航定位單元與所述無線通信單元信號連接。

采用上述優(yōu)選的方案，便于采集光伏組件地理位置信號，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺根據(jù)地理位置信號聯(lián)網(wǎng)查詢獲取當(dāng)?shù)毓庹仗匦詳?shù)據(jù)，并與監(jiān)測裝置上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，可以更精準(zhǔn)判定異常信號的準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步地，還包括第一繼電器、第二繼電器，所述第一繼電器、第二繼電器與所述微控制單元信號連接，所述第一繼電器串接在光伏組件的輸出端，所述第二繼電器與光伏組件并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。

采用上述優(yōu)選的方案，當(dāng)監(jiān)測到光伏組件特性信號異常時，通過第一繼電器切斷發(fā)生異常的光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路，通過第二繼電器的接通，確保與異常光伏組件相串接的其他光伏組件的正常工作。

進(jìn)一步地，還包括rs485接口單元，所述rs485接口單元與所述微控制單元連接。

進(jìn)一步地，所述計量芯片具體為rn8209計量芯片，所述微控制單元采用mcupd78f0527。

采用上述優(yōu)選的方案，可以根據(jù)光伏組件當(dāng)?shù)貤l件，選擇采用rs485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提高穩(wěn)定性。

一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括多組光伏組件串接組合、并網(wǎng)逆變器，所述光伏組件串接組合并聯(lián)到所述并網(wǎng)逆變器，將電能輸送到電網(wǎng)，其特征在于，還包括上述光伏組件監(jiān)測裝置，所述光伏組件監(jiān)測裝置用于監(jiān)測所述光伏組件的特性信號。

采用上述優(yōu)選的方案，實時監(jiān)測光伏組件，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，還包括蓄電池、蓄電池控制單元，所述蓄電池與所述光伏組件串接組合相互并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所述蓄電池控制單元可以控制所述光伏組件串接組合對所述蓄電池充電，所述蓄電池控制單元還可以控制所述蓄電池對所述光伏組件串接組合中的光伏組件施加反向偏向電壓。

采用上述優(yōu)選的方案，白天正常發(fā)電的同時，有序?qū)π铍姵爻潆?，晚間對光伏組件施加反向偏向電壓，以消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高白天光伏組件的發(fā)電效率。

進(jìn)一步地，所述蓄電池與所述并網(wǎng)逆變器間的回路中連接有第三繼電器，所述光伏組件串接組合與所述并網(wǎng)逆變器負(fù)極的回路中連接有第四繼電器，所述第三繼電器、第四繼電器與所述蓄電池控制單元信號連接。

采用上述優(yōu)選的方案，所述蓄電池控制單元根據(jù)蓄電池剩余電量及光伏組件的發(fā)電狀況，通過第三繼電器、第四繼電器，有序地控制蓄電池的充放電，通過控制與單個光伏組件相串并聯(lián)的第一繼電器、第二繼電器配合通斷，有序地控制充放電。

進(jìn)一步地，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過所述無線通信單元與所述微控制單元通信，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺還與蓄電池控制單元信號連接；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過所述北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件的位置信息，進(jìn)而獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，將接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)比較分析，通過第一繼電器、第二繼電器控制光伏組件的通斷；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺根據(jù)接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)，控制白天所述光伏組件串接組合對所述蓄電池充電，控制夜間所述蓄電池對光伏組件有序施加反向偏向電壓。

采用上述優(yōu)選的方案，能整體優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電，及時消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明光伏組件監(jiān)測裝置一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明光伏發(fā)電系統(tǒng)一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件的名稱：

1-光伏組件監(jiān)測裝置；11-電壓采樣單元；12-電流采樣單元；13-溫度傳感器；14-濕度傳感器；15-rs485接口單元；16-無線通信單元；17-計量芯片；18-微控制單元；21-蓄電池；22-蓄電池控制單元；23-第三繼電器；24-第四繼電器；3-光伏組件；31-第一繼電器；32-第二繼電器；4-并網(wǎng)逆變器；5-電網(wǎng)；6-遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，一種光伏組件監(jiān)測裝置，電壓采樣單元11，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電壓信號；

電流采樣單元12，與光伏組件電連接，用于采集光伏組件的電流信號；

溫度傳感器13，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的溫度信號；

濕度傳感器14，安裝在光伏組件上，用于采集光伏組件的濕度信號；

控制單元，用于接收所述電壓采樣單元、電流采樣單元、溫度傳感器、濕度傳感器采集的光伏組件信號數(shù)據(jù)；

無線通信單元16，與所述控制單元連接，用于將所述控制單元數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控后臺的無線接收裝置。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：實現(xiàn)對光伏組件的電壓、電流、溫度、濕度實時監(jiān)測，通過無線通信方式上傳遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺，便于及時發(fā)現(xiàn)異常，主動提醒，避免發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到優(yōu)化監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)的目的，所述控制單元包括計量芯片17、微控制單元18，計量芯片17與微控制單元18信號連接，電壓采樣單元11、電流采樣單元12與計量芯片17連接，溫度傳感器13、濕度傳感器14與微控制單元18連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：有效優(yōu)化監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)，節(jié)省安裝空間。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到獲得光伏組件位置信息的目的，還包括北斗導(dǎo)航定位單元，所述北斗導(dǎo)航定位單元與無線通信單元信號16連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：便于采集光伏組件地理位置信號，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺根據(jù)地理位置信號聯(lián)網(wǎng)查詢獲取當(dāng)?shù)毓庹仗匦詳?shù)據(jù)，并與監(jiān)測裝置上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，可以更精準(zhǔn)判定異常信號的準(zhǔn)確度。

如圖2所示，在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到方便控制異常光伏組件的目的，還包括第一繼電器31、第二繼電器32，第一繼電器31、第二繼電器32與微控制單元18信號連接，第一繼電器31串接在光伏組件3的輸出端，第二繼電器32與光伏組件3并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：當(dāng)監(jiān)測到光伏組件3特性信號異常時，通過第一繼電器31切斷發(fā)生異常的光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路，通過第二繼電器32的接通，確保與異常光伏組件相串接的其他光伏組件的正常工作。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到增加rs485接口的目的，還包括rs485接口單元15，rs485接口單元15與微控制單元18連接；計量芯片17具體為rn8209計量芯片，微控制單元18采用mcupd78f0527。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：可以根據(jù)光伏組件當(dāng)?shù)貤l件，選擇采用rs485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提高穩(wěn)定性。

一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括多組光伏組件串接組合、并網(wǎng)逆變器，所述光伏組件串接組合并聯(lián)到所述并網(wǎng)逆變器，將電能輸送到電網(wǎng)，其特征在于，還包括上述光伏組件監(jiān)測裝置1，光伏組件監(jiān)測裝置用于監(jiān)測光伏組件3的特性信號。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：實時監(jiān)測光伏組件，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到消除光伏組件pid現(xiàn)象的目的，還包括蓄電池21、蓄電池控制單元22，蓄電池21與所述光伏組件串接組合相互并聯(lián)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池控制單元22可以控制所述光伏組件串接組合對蓄電池21充電，蓄電池控制單元22還可以控制蓄電池21對所述光伏組件串接組合中的光伏組件3施加反向偏向電壓。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：白天擇機(jī)對蓄電池21充電，晚間對光伏組件3施加反向偏向電壓，以消除光伏組件3的pid現(xiàn)象，提高白天光伏組件的發(fā)電效率。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到方便控制正常發(fā)電與向蓄電池儲電有序切換的目的，蓄電池21與并網(wǎng)逆變器4間的回路中連接有第三繼電器23，所述光伏組件串接組合與并網(wǎng)逆變器4負(fù)極的回路中連接有第四繼電器24，第三繼電器23、第四繼電器24與蓄電池控制單元22信號連接。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：所述蓄電池控制單元22根據(jù)蓄電池21剩余電量及光伏組件3的發(fā)電狀況，通過第三繼電器23、第四繼電器24，有序地控制蓄電池的充放電，通過控制與單個光伏組件3相串并聯(lián)的第一繼電器31、第二繼電器32配合通斷，有序地控制充放電。

在本發(fā)明的另一些實施方式中，為了達(dá)到方便監(jiān)控及優(yōu)化控制的目的，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺6，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺6通過無線通信單元16與微控制單元18通信，遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺6還與蓄電池控制單元22信號連接；遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺6通過所述北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件3的位置信息，進(jìn)而獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，將接收到的光伏組件特性數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)比較分析，通過第一繼電器31、第二繼電器32控制光伏組件3的通斷；遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺6根據(jù)接收到的光伏組件3特性數(shù)據(jù)，控制白天光伏組件3串接組合對蓄電池21擇機(jī)充電，控制夜間蓄電池21對光伏組件3有序施加反向偏向電壓。采用上述技術(shù)方案的有益效果是：能整體優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電，及時消除光伏組件的pid現(xiàn)象，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率。

本光伏發(fā)電系統(tǒng)控制原理如下：

1.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過光伏組件監(jiān)測裝置獲得各光伏組件的電流值、溫度值，超出上限臨界值時切斷異常光伏組件與光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接通路；

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過北斗導(dǎo)航定位單元獲取光伏組件的位置信息，獲得當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照特性數(shù)據(jù)，判定本日光照是否具備向蓄電池充電條件；

3.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過蓄電池控制單元獲得蓄電池的剩余電量信號，低于蓄電池電量臨界值時且滿足上述第2條光照特性時，當(dāng)日實施充電，再根據(jù)光伏組件串接組合實際發(fā)電量來判定分配給蓄電池充電的光伏組件數(shù)量；

4.遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺通過光伏組件監(jiān)測裝置獲得的光伏組件發(fā)電電流、電壓值判定是否小于下限臨界值，再結(jié)合檢測到的溫濕度數(shù)據(jù)，判定晚間是否通過蓄電池施加反向電壓，以消除pid現(xiàn)象。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。