一種光伏組件的智能管理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光伏組件的智能管理方法，屬于光伏電站運(yùn)行維護(hù)領(lǐng)域。本發(fā)明的步驟為：（1）采集光伏組件的外部信息；（2）根據(jù)外部信息得到實(shí)際I-V特征曲線；（3）判斷實(shí)際I-V特征曲線是否符合理論I-V特征曲線，若超出設(shè)定誤差值，則利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型；反之，重復(fù)上述步驟；（4）若判斷異常類型為故障，則發(fā)出告警信息；若判斷異常類型為積塵過(guò)多，則執(zhí)行清掃作業(yè)；若判斷異常類型為陰影遮蓋，則不執(zhí)行任何動(dòng)作。本發(fā)明還公開(kāi)了一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)。本發(fā)明基于自然法則及晶體硅I-V特性曲線對(duì)光伏組件故障、清潔度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)清掃，達(dá)到光伏電站安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能、簡(jiǎn)便的運(yùn)行管理。
【專利說(shuō)明】一種光伏組件的智能管理方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏組件的管理方法及系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種基于自然法則及晶體硅I-V特性曲線的光伏組件智能管理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石燃料資源的日益枯竭、環(huán)境污染的日趨惡化，以及人們對(duì)核電安全性的擔(dān)憂，清潔、安全、用之不竭的新能源，特別是太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的青睞。人們?cè)缙谥苯印⒋笠?guī)模利用太陽(yáng)能的形式主要是光熱轉(zhuǎn)換，隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，成本的逐漸降低，利用太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)越來(lái)越普及。目前，太陽(yáng)能發(fā)電主要分為屋頂和大規(guī)模的地面電站，地面電站又以荒漠電站居多，且絕大多數(shù)為無(wú)人值守或少人值守?？諝庵械幕覊m落在光伏組件表面，會(huì)導(dǎo)致組件接受的陽(yáng)光減少；熱斑損壞不易被發(fā)現(xiàn)；大風(fēng)、積雪導(dǎo)致的組件倒塌，不容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)；這些都導(dǎo)致發(fā)電量減少，影響經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]經(jīng)檢索，針對(duì)上述問(wèn)題已有相關(guān)技術(shù)方案公開(kāi)，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910264384. 7，申請(qǐng)公布日為2011年6月22日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：智慧光伏電池組件，該申請(qǐng)案涉及一種智慧光伏電池組件，屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行與管理領(lǐng)域。光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)采集智慧組件參數(shù)可以更有效的管理光伏電站，組件結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)提供的參數(shù)實(shí)現(xiàn)自我診斷管理，有效地識(shí)別單個(gè)光伏組件任何異常：灰塵、面板退化、開(kāi)路、光斑效應(yīng)等。該申請(qǐng)案由單片機(jī)系統(tǒng)，電源供電回路，電壓檢測(cè)回路，電流檢測(cè)回路，智慧通信接口回路，電度計(jì)量芯片等構(gòu)成。該申請(qǐng)案通過(guò)組件的運(yùn)行功率、照度數(shù)據(jù)結(jié)合I-V特性曲線和照度-最大功率點(diǎn)曲線可以確定本組件的最大功率點(diǎn)偏差，驗(yàn)證光伏逆變器的MPPT是否正確，保證運(yùn)營(yíng)商的發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益最大化，但其不足之處在于，該申請(qǐng)案簡(jiǎn)單地以發(fā)電量作為判別光伏組件異常的依據(jù)，難以準(zhǔn)確地判斷異常的類型，容易出現(xiàn)誤操作。
[0004]又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01310419630. 8，申請(qǐng)公布日為2013年12月25日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種基于光伏物理模型的光伏發(fā)電故障診斷，該申請(qǐng)案涉及一種基于光伏物理模型的光伏發(fā)電故障診斷系統(tǒng)，與待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)連接，光伏發(fā)電故障診斷系統(tǒng)包括環(huán)境參數(shù)采集裝置、光伏系統(tǒng)參數(shù)采集裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換器以及故障診斷子系統(tǒng)。該申請(qǐng)案在光伏系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，環(huán)境參數(shù)采集裝置每隔預(yù)設(shè)時(shí)間采集光伏系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)，并經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將環(huán)境參數(shù)傳遞給故障診斷子系統(tǒng)；同時(shí)，光伏系統(tǒng)參數(shù)采集裝置每隔預(yù)設(shè)時(shí)間采集光伏系統(tǒng)參數(shù)，并經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳遞給故障診斷子系統(tǒng)；故障診斷子系統(tǒng)根據(jù)所得參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及故障情況判斷，并將結(jié)果進(jìn)行輸出。該申請(qǐng)案具有所需計(jì)算參數(shù)少，線路鋪設(shè)改造簡(jiǎn)單，以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其不足之處在于，該申請(qǐng)案的光伏物理模型根據(jù)采集到的環(huán)境參數(shù)計(jì)算出光伏系統(tǒng)理論直流輸出及理論交流輸出，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給故障診斷單元，故障診斷單元根據(jù)得到的理論輸出值與實(shí)測(cè)的光伏系統(tǒng)實(shí)際輸出值及其他參數(shù)判斷出當(dāng)前光伏系統(tǒng)所處的運(yùn)行狀態(tài)，并將計(jì)算結(jié)果及相應(yīng)指標(biāo)輸出至診斷結(jié)果輸出單元，最后，診斷結(jié)果輸出單元將光伏系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及可能出現(xiàn)的故障情況的相應(yīng)信息顯示輸出，以便方便相關(guān)人員進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障排除，該診斷方式同樣容易出現(xiàn)誤操作，難以準(zhǔn)確地判斷異常的類型。
[0005]此外，還有針對(duì)光伏組件積塵的清潔裝置的技術(shù)方案公開(kāi)，如中國(guó)專利號(hào)21201320444447.9，授權(quán)公告日為2014年2月5日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種光伏電站光伏電池組件智能清潔裝置，該申請(qǐng)案涉及一種光伏電站光伏電池組件智能清潔裝置，包括:智能控制箱、機(jī)械傳動(dòng)裝置，以及清掃毛刷組，機(jī)械傳動(dòng)裝置通過(guò)安裝支架固定于光伏電池組件上，智能控制箱由智能控制器及環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器組成，安裝于光伏電池組件的安裝支架底部，清掃毛刷組包括清掃毛刷和清掃輥筒。該申請(qǐng)案的清潔裝置能夠?qū)崿F(xiàn)智能清掃，無(wú)需人工干預(yù)，但其不足之處在于，該清掃裝置通過(guò)外界環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器直接判斷天氣狀況，判斷準(zhǔn)確性低，對(duì)于積塵的情況沒(méi)有良好的監(jiān)測(cè)，誤動(dòng)作率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有光伏組件的管理方法或系統(tǒng)對(duì)光伏組件出現(xiàn)異常的類型判別不準(zhǔn)確、誤操作率高的不足，提供一種光伏組件的智能管理方法及系統(tǒng)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，基于自然法則及晶體硅1；特性曲線對(duì)光伏組件故障隱患、清潔度、自然老化率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及全智能、全自動(dòng)清掃，達(dá)到光伏電站安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能、簡(jiǎn)便的運(yùn)行管理；既降低了設(shè)備損壞率、提高了發(fā)電量，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件損壞，及時(shí)維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行，增加發(fā)電量，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理方法，包括以下步驟:
[0011](1)實(shí)時(shí)采集光伏組件所處的外部信息；
[0012](2)根據(jù)光伏組件的外部信息得到對(duì)應(yīng)的實(shí)際特征曲線；
[0013](3)判斷實(shí)際1；特征曲線是否符合理論1；特征曲線，如果超出設(shè)定誤差值，貝1]利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型；如果未超出設(shè)定誤差值，則說(shuō)明光伏組件工作正常，重復(fù)上述步驟(1)至步驟(3)；
[0014](4)如果步驟(3)判斷異常類型為光伏組件故障，則發(fā)出告警信息；如果判斷異常類型為光伏組件積塵過(guò)多，則執(zhí)行清掃作業(yè)，并實(shí)時(shí)跟蹤清掃效果，一旦達(dá)到要求則停止清掃；如果判斷異常類型為光伏組件被陰影遮蓋，則不執(zhí)行任何動(dòng)作，并返回步驟(1)重新進(jìn)行外部信息采集。
[0015]更進(jìn)一步地，步驟(3)中判斷實(shí)際1；特征曲線是否符合理論I；特征曲線的具體步驟為:
[0016](3-1)將采集到的外部信息進(jìn)行處理，得到實(shí)時(shí)的光伏組件功率輸出值；
[0017](3-2)對(duì)光伏組件進(jìn)行溫度系數(shù)乘積處理，將實(shí)時(shí)功率輸出值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的對(duì)應(yīng)數(shù)值八；
[0018](3-3)從用戶手冊(cè)中得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的理論功率輸出值8 ；
[0019](3-4)將實(shí)時(shí)功率輸出值八與理論功率輸出值8進(jìn)行比較，如果兩者相差在設(shè)定誤差值內(nèi)，則實(shí)際特征曲線符合理論14特征曲線；如果兩者相差超出設(shè)定誤差值，則實(shí)際特征曲線不符合理論特征曲線。[0020]更進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的外部信息包括電流值、電壓值、溫度值和太陽(yáng)光輻照度。
[0021]更進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的自然法則原理為模糊原理、概率相同原理和太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理。
[0022]本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，包括智能控制單元、清掃單元和外部信息監(jiān)測(cè)單元，所述的智能控制單元包括采樣電路、03？單元、通信單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源電路，所述的外部信息監(jiān)測(cè)單元將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并接入采樣電路；所述的采樣電路經(jīng)過(guò)濾波電路和運(yùn)算放大器調(diào)理后，接入03？單元；所述的03？單元經(jīng)過(guò)計(jì)算、處理得到模擬量的數(shù)字信息，得出對(duì)應(yīng)的實(shí)際14特征曲線，并將實(shí)際14特征曲線與理論I；特征曲線進(jìn)行分析、比較和判斷；所述的通信單元與03？單元連接，用于將03？單元判斷的故障信息傳遞給光伏電站調(diào)度室；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與03？單元連接，用于控制清掃單元進(jìn)行清掃作業(yè)；所述的電源電路用于為智能控制單元提供電源。
[0023]更進(jìn)一步地，所述的外部信息監(jiān)測(cè)單元包括電流電壓傳感器、溫度傳感器和太陽(yáng)光輻照度傳感器，所述的電流電壓傳感器用于采集光伏組件實(shí)時(shí)輸出的電流和電壓值；所述的溫度傳感器用于采集光伏組件的表面溫度；所述的太陽(yáng)光輻照度傳感器用于采集光伏組件表面所接收到的太陽(yáng)輻照度值。
[0024]更進(jìn)一步地，所述的清掃單元為索道式清掃裝置，所述的索道式清掃裝置包括保護(hù)罩、刷子、導(dǎo)輪、導(dǎo)索和支柱，所述的保護(hù)罩安裝于光伏組件的一側(cè)，其內(nèi)安裝有電機(jī)和智能控制單元，所述的導(dǎo)輪通過(guò)支柱分別布置于光伏組件的上下沿，所述的光伏組件的上下沿分別設(shè)置一條導(dǎo)索，所述的導(dǎo)索與電機(jī)相連，且經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪，所述的刷子的兩端分別固定于上下沿的兩條導(dǎo)索上，所述的電機(jī)與智能控制單元的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連。
[0025]更進(jìn)一步地，所述的電機(jī)為低壓直流電機(jī)。
[0026]更進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)索為鋼絲繩。
[0027]3.有益效果
[0028]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0029](1)本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不需要設(shè)置灰度檢測(cè)傳感器，也不同于簡(jiǎn)單粗略的以發(fā)電量作為判據(jù)的方式，本發(fā)明根據(jù)判斷實(shí)際14特征曲線是否符合理論特征曲線，如果超出設(shè)定誤差值，則利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型，并根據(jù)異常類型執(zhí)行不同的動(dòng)作，對(duì)光伏組件故障隱患、清潔度、自然老化率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及全智能、全自動(dòng)清掃，達(dá)到光伏電站安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能、簡(jiǎn)便的運(yùn)行管理；既降低了設(shè)備損壞率、提高了發(fā)電量，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件損壞，及時(shí)維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行，增加發(fā)電量，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益；
[0030](2)本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理方法，利用采集到的外部信息，得到實(shí)時(shí)的光伏組件功率輸出值，對(duì)光伏組件進(jìn)行溫度系數(shù)乘積處理，將實(shí)時(shí)功率輸出值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的對(duì)應(yīng)數(shù)值八，并從用戶手冊(cè)中得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的理論功率輸出值8，將實(shí)時(shí)功率輸出值八與理論功率輸出值8進(jìn)行比較，如果兩者相差超出設(shè)定誤差值，則實(shí)際特征曲線不符合理論特征曲線，外部信息采集方便，且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息采集，計(jì)算、分析、判斷方法簡(jiǎn)單，所用電路也十分簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)反應(yīng)準(zhǔn)確快速，簡(jiǎn)化了光伏電站的運(yùn)行維護(hù)管理；[0031](3)本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其外部信息監(jiān)測(cè)單元將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并接入采樣電路；采樣電路經(jīng)過(guò)濾波電路和運(yùn)算放大器調(diào)理后，接入08？單元；03？單元經(jīng)過(guò)計(jì)算、處理得到模擬量的數(shù)字信息，得出對(duì)應(yīng)的實(shí)際I；特征曲線，并將實(shí)際I；特征曲線與理論I；特征曲線進(jìn)行分析、比較和判斷；通信單元與03？單元連接，用于將03？單元判斷的故障信息傳遞給光伏電站調(diào)度室；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與03？單元連接，用于控制清掃單元進(jìn)行清掃作業(yè)；本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)清潔度檢測(cè)、故障檢測(cè)、自然老化度計(jì)算、全自動(dòng)無(wú)水清掃作業(yè)和信息上傳五項(xiàng)功能，利用自然法則原理，準(zhǔn)確地得出光伏組件出現(xiàn)異常的真正原因，并及時(shí)告警或進(jìn)行清掃作業(yè)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)現(xiàn)有光伏電站組件的改造方便，易于實(shí)施，節(jié)約成本；
[0032](4)本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其清掃單元為索道式清掃裝置，索道式清掃裝置包括保護(hù)罩、刷子、導(dǎo)輪、導(dǎo)索和支柱，保護(hù)罩安裝于光伏組件的一側(cè)，其內(nèi)安裝有電機(jī)和智能控制單元，導(dǎo)輪通過(guò)支柱分別布置于光伏組件的上下沿，光伏組件的上下沿分別設(shè)置一條導(dǎo)索，導(dǎo)索與電機(jī)相連，且經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪，刷子的兩端分別固定于上下沿的兩條導(dǎo)索上，電機(jī)與智能控制單元的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連，該索道式清掃裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快速，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光伏組件的上下沿通過(guò)支柱分別均勻布置多組導(dǎo)輪，特別適用于大中型光伏電站中使用的光伏組件，清洗效果顯著，使用壽命長(zhǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理方法流程圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)在光伏電站系統(tǒng)中的位置示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明中的索道式清掃裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明中的低壓直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。
[0038]示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0039]1、保護(hù)罩；2、刷子；3、導(dǎo)輪；4、導(dǎo)索；5、支柱；6、光伏組件。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明是一種基于自然法則及晶體硅1；特性曲線的光伏組件智能管理方法及系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)光伏組件故障判別、光伏組件清潔度檢測(cè)、實(shí)現(xiàn)全智能自動(dòng)清掃作業(yè)管理等功能。為實(shí)現(xiàn)上述功能，主要運(yùn)用以下晶體硅光伏組件的特性:
[0041]1、材料和制造工藝合格的晶體硅光伏組件，在正常使用中，其I；特性曲線是一條符合一定規(guī)律的穩(wěn)定形狀，該曲線以電壓為橫軸、電流為縱軸的坐標(biāo)系表不；
[0042]2、在一定的太陽(yáng)光輻照強(qiáng)度和溫度條件下，I；特性曲線所對(duì)應(yīng)的短路電流和開(kāi)路電壓是固定的，并且根據(jù)特性曲線的規(guī)律很容易計(jì)算得到；
[0043]3、利用晶體硅光伏組件的特性曲線的固有特性，通過(guò)采集光伏組件的電流電壓模擬量以及溫度、太陽(yáng)輻照度等，就可以計(jì)算出該光伏組件在給定條件下的實(shí)際輸出電功率，結(jié)合供應(yīng)商手冊(cè)給出的參數(shù)，便可以得到該光伏組件當(dāng)前工作狀態(tài)是否正常。
[0044]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0045]實(shí)施例[0046]結(jié)合圖1，本實(shí)施例的一種光伏組件的智能管理方法，包括以下步驟:
[0047](1)實(shí)時(shí)采集光伏組件所處的外部信息，該外部信息包括電流值、電壓值、溫度值和太陽(yáng)光輻照度；
[0048](2)根據(jù)上述采集到的光伏組件的外部信息得到對(duì)應(yīng)的實(shí)際特征曲線；
[0049](3)判斷實(shí)際1；特征曲線是否符合理論1；特征曲線，如果超出設(shè)定誤差值，貝1]利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型；如果未超出設(shè)定誤差值，則說(shuō)明光伏組件工作正常，重復(fù)上述步驟(1)至步驟0上述的自然法則原理為模糊原理、概率相同原理和太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理；
[0050](4)如果步驟(3)判斷異常類型為光伏組件故障，則發(fā)出告警信息，通知管理人員及時(shí)處理；如果判斷異常類型為光伏組件積塵過(guò)多，則執(zhí)行清掃作業(yè)，并實(shí)時(shí)跟蹤清掃效果，一旦達(dá)到要求則停止清掃；如果判斷異常類型為光伏組件被陰影遮蓋，則不執(zhí)行任何動(dòng)作，并返回步驟(1)重新進(jìn)行外部信息采集。
[0051]由于光伏組件發(fā)生異常的現(xiàn)象有很多，但反應(yīng)出來(lái)的結(jié)果一定是發(fā)電功率低于應(yīng)該輸出的功率，所以，本實(shí)施例利用1；特征曲線并不打算區(qū)分光伏組件發(fā)生了何種異常，只給出光伏組件是否發(fā)生了異常。故判斷實(shí)際1；特征曲線是否符合理論I；特征曲線的具體步驟可以為:(3-1)將采集到的外部信息進(jìn)行處理，得到實(shí)時(shí)的光伏組件功率輸出值；(3-2)對(duì)光伏組件進(jìn)行溫度系數(shù)乘積處理，將實(shí)時(shí)功率輸出值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的對(duì)應(yīng)數(shù)值八；(3-3)直接從用戶手冊(cè)中得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的理論功率輸出值8 ； (3-4)將實(shí)時(shí)功率輸出值八與理論功率輸出值8進(jìn)行比較，如果兩者相差在設(shè)定誤差值內(nèi)，則實(shí)際特征曲線符合理論14特征曲線；如果兩者相差超出設(shè)定誤差值，則實(shí)際特征曲線不符合理論特征曲線。本實(shí)施例的外部信息采集方便，且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息采集，上述方法計(jì)算、分析、判斷簡(jiǎn)單，所用電路也十分簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)反應(yīng)準(zhǔn)確快速，簡(jiǎn)化了光伏電站的運(yùn)行維護(hù)管理。為了進(jìn)一步分析異常類型，需要利用自然法則原理繼續(xù)進(jìn)行判別。
[0052]現(xiàn)簡(jiǎn)述本實(shí)施例所利用的3個(gè)自然法則原理，如下:
[0053]一、模糊原理:自然界中，事物的正常變化都是遵循連續(xù)的、漸進(jìn)的、模糊的規(guī)律，比如白天和黑夜的交替變換、動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、物體的加速和漸停等。
[0054]二、概率相同原理:對(duì)于同一個(gè)光伏電站的所有組件來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為它們處于特性完全相同的空間中，即它們受到的輻照度、溫度、空氣污濁度是完全一樣的，也就是說(shuō)，灰塵落在各個(gè)光伏組件表面的概率是一樣的，它們清潔度下降的程度是一致的(鳥(niǎo)糞、落葉等污物對(duì)于光伏電站，特別是沙漠環(huán)境來(lái)說(shuō)是很小概率事件),所以，在相同的輻照度、溫度和相同規(guī)格的光伏組件下，所有組件的輸出都符合相同的特性曲線。
[0055]三、太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理:在固定地點(diǎn)的光伏電站，太陽(yáng)自東向西運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輻照度總是單調(diào)上升，達(dá)到某個(gè)最高值后，又單調(diào)下降，只不過(guò)所達(dá)到的最高值在不同日期中不一定一樣，但這種單調(diào)性一定不會(huì)混亂，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)忽高忽低、忽大忽小的情況。
[0056]本實(shí)施例的一種光伏組件的智能管理方法，根據(jù)判斷實(shí)際特征曲線是否符合理論特征曲線，如果超出設(shè)定誤差值，則利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型，并根據(jù)異常類型執(zhí)行不同的動(dòng)作，對(duì)光伏組件故障隱患、清潔度、自然老化率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及全智能、全自動(dòng)清掃，達(dá)到光伏電站安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能、簡(jiǎn)便的運(yùn)行管理；既降低了設(shè)備損壞率、提高了發(fā)電量，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件損壞，及時(shí)維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行，增加發(fā)電量，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。
[0057]結(jié)合圖2和圖4，本實(shí)施例的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，包括智能控制單元、清掃單元和外部信息監(jiān)測(cè)單元，智能控制單元包括采樣電路、03？單元、通信單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源電路，外部信息監(jiān)測(cè)單元將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成合適的電壓信號(hào)，并接入采樣電路；采樣電路經(jīng)過(guò)濾波電路和運(yùn)算放大器調(diào)理后，接入03？單元；03？單元經(jīng)過(guò)計(jì)算、處理得到模擬量的數(shù)字信息，得出對(duì)應(yīng)的實(shí)際14特征曲線，并將實(shí)際14特征曲線與理論
特征曲線進(jìn)行分析、比較和判斷，獲得該實(shí)際特征曲線是否符合理論特征曲線的結(jié)論，如果差異太大，超出設(shè)定值，則進(jìn)一步通過(guò)自然法則原理進(jìn)行分析，獲取最終結(jié)果為故障、積塵還是云彩等陰影的影響，以便做出準(zhǔn)確地告警或清掃動(dòng)作；通信單元與03？單元連接，用于將03？單元判斷的故障信息傳遞給光伏電站調(diào)度室，通知管理人員及時(shí)處理；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與03？單元連接，用于控制清掃單元進(jìn)行清掃作業(yè)，且03？單元實(shí)時(shí)跟蹤清掃效果，一旦達(dá)到要求則停止清掃；電源電路用于為智能控制單元提供電源。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)清潔度檢測(cè)、故障檢測(cè)、自然老化度計(jì)算、全自動(dòng)無(wú)水清掃作業(yè)和信息上傳五項(xiàng)功能，利用自然法則原理，準(zhǔn)確地得出光伏組件出現(xiàn)異常的真正原因，并及時(shí)告警或進(jìn)行清掃作業(yè)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
[0058]本實(shí)施例中的外部信息監(jiān)測(cè)單元包括電流電壓傳感器、溫度傳感器和太陽(yáng)光輻照度傳感器，電流電壓傳感器用于采集光伏組件實(shí)時(shí)輸出的電流和電壓值；溫度傳感器用于采集光伏組件的表面溫度；太陽(yáng)光輻照度傳感器用于采集光伏組件表面所接收到的太陽(yáng)輻照度值。清掃單元為索道式清掃裝置，如圖4所示，索道式清掃裝置包括保護(hù)罩1、刷子2、導(dǎo)輪3、導(dǎo)索4和支柱5，保護(hù)罩1安裝于光伏組件6的一側(cè)，其內(nèi)安裝有電機(jī)和智能控制單元，導(dǎo)輪3通過(guò)支柱5分別布置于光伏組件6的上下沿，光伏組件6的上下沿分別設(shè)置一條導(dǎo)索4，導(dǎo)索4與電機(jī)相連，且經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪3，刷子2的兩端分別固定于上下沿的兩條導(dǎo)索4上，電機(jī)與智能控制單元的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連；上述的導(dǎo)索4為鋼絲繩。該索道式清掃裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快速，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光伏組件6的上下沿通過(guò)支柱5分別均勻布置多組導(dǎo)輪3，特別適用于大中型光伏電站中使用的光伏組件，清洗效果顯著，使用壽命長(zhǎng)。值得說(shuō)明的是，光伏組件6正是本發(fā)明所要管理的對(duì)象，其不屬于本發(fā)明的組成部件。
[0059]本實(shí)施例中的電機(jī)為低壓直流電機(jī)，如圖5所示，為本實(shí)施例中的低壓直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖，根據(jù)該波形圖可以看出，電機(jī)的啟動(dòng)和停止過(guò)程都不是突然的，是緩慢加速和減速的過(guò)程，這樣有利于保護(hù)電機(jī)，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，而且有利于刷子2、導(dǎo)索4的平穩(wěn)運(yùn)行，不至于滑出導(dǎo)輪3。驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的中間部分為幅值相同的方波，即
寬調(diào)制波),這種信號(hào)有利于高效、低功耗驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0060]圖3為光伏組件的智能管理系統(tǒng)在光伏電站系統(tǒng)中的位置示意圖，從圖中可以看出，在光伏電站系統(tǒng)中，光伏組件、匯流箱、直流柜、逆變器和電網(wǎng)系統(tǒng)依次連接，調(diào)度室與電網(wǎng)系統(tǒng)雙向連接，光伏組件的智能管理系統(tǒng)分別與光伏組件、調(diào)度室雙向連接。本實(shí)施例的光伏組件的智能管理系統(tǒng)與光伏電站組件相對(duì)獨(dú)立，對(duì)現(xiàn)有光伏電站組件的改造方便，易于實(shí)施。
[0061]為了更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)給出本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)如何利用自然法則原理進(jìn)一步判別光伏組件的異常類型。[0062]1、利用自然法則原理及特性曲線判別光伏組件故障:
[0063]首先，由模糊原理可知，如果異常發(fā)生比較“突然”，比如上一個(gè)檢測(cè)周期還是正常的，下一個(gè)周期就出現(xiàn)了較大的差異，則可能發(fā)生了故障；其次，根據(jù)概率相同原理，因?yàn)楸景l(fā)明所管理的光伏組件不止一塊，如果其他光伏組件的輸出基本一樣，只有該光伏組件的輸出異常，也可以認(rèn)定該光伏組件可能發(fā)生了故障；第三，根據(jù)太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理，如果此時(shí)輻照度沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)，完全符合單調(diào)遞增或遞減的規(guī)律，則說(shuō)明該光伏組件沒(méi)有出現(xiàn)被云彩等陰影覆蓋，其輸出異常不是陰影所致，所以可以判定該光伏組件可能發(fā)生了故障。綜合這3個(gè)自然法則的判斷結(jié)果，就可以判斷該光伏組件發(fā)生了故障。得出結(jié)果后，智能控制單元就會(huì)給出告警信息，通過(guò)通信單元送到調(diào)度室，通知管理人員及時(shí)處理。
[0064]2、利用自然法則原理及I；特性曲線判別光伏組件積塵過(guò)多:
[0065]與判別光伏組件故障類似，首先，由模糊原理可知，如果異常發(fā)生不是“突然”的，而是一點(diǎn)點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的，則符合灰塵逐步積累的漸進(jìn)過(guò)程，可以判定可能清潔度下降太多，積塵嚴(yán)重；其次，根據(jù)概率相同原理，因?yàn)楸景l(fā)明所管理的光伏組件不止一塊，如果所有光伏組件的輸出基本一樣，都基本上輸出異常了，則可以認(rèn)定可能清潔度下降太多，積塵嚴(yán)重；第三，根據(jù)太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理，如果此時(shí)輻照度沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)，完全符合單調(diào)遞增或遞減的規(guī)律，則說(shuō)明該光伏組件沒(méi)有出現(xiàn)被云彩等陰影覆蓋，其輸出異常不是陰影所致，所以可以判定可能清潔度下降太多，積塵嚴(yán)重。綜合這3個(gè)自然法則的判斷結(jié)果，就可以判定光伏組件清潔度下降太多，積塵嚴(yán)重。得出結(jié)果后，智能控制單元就會(huì)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)的信號(hào)，使其帶動(dòng)刷子進(jìn)行清掃作業(yè)，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏組件的輸出，一旦輸出符合要求，就停止清掃作業(yè)，完成本次任務(wù)。
[0066]3、利用自然法則原理及特性曲線判別光伏組件被偶發(fā)性的陰影遮蓋:
[0067]根據(jù)模糊原理可知，如果光伏組件突然發(fā)生輸出異?，F(xiàn)象，可能發(fā)生了故障，也可能突然有云彩等陰影飄到光伏組件上空遮蓋了太陽(yáng)光，有待進(jìn)一步依據(jù)其他自然法則進(jìn)行判別；根據(jù)概率相同原理，由于云彩等陰影同時(shí)遮蓋所有光伏組件的可能性比較少，所以總有部分光伏組件輸出是正常的，所以輸出異常的光伏組件不是清潔度下降所致；根據(jù)太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理，如果此時(shí)輻照度不是單調(diào)遞增或遞減，說(shuō)明空中有陰影，所以可以判定輸出異常是陰影的影響，本次檢測(cè)不發(fā)出任何信號(hào)或動(dòng)作，重新進(jìn)行下一次檢測(cè)。
[0068]本發(fā)明的一種光伏組件的智能管理方法及系統(tǒng)，基于自然法則及晶體硅I；特性曲線對(duì)光伏組件故障隱患、清潔度、自然老化率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及全智能、全自動(dòng)清掃，達(dá)到光伏電站安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能、簡(jiǎn)便的運(yùn)行管理；既降低了設(shè)備損壞率、提高了發(fā)電量，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件損壞，及時(shí)維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行，增加發(fā)電量，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。
[0069]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏組件的智能管理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)實(shí)時(shí)采集光伏組件所處的外部信息； (2)根據(jù)光伏組件的外部信息得到對(duì)應(yīng)的實(shí)際1-V特征曲線； (3)判斷實(shí)際1-V特征曲線是否符合理論1-V特征曲線，如果超出設(shè)定誤差值，則利用自然法則原理進(jìn)一步分析異常類型；如果未超出設(shè)定誤差值，則說(shuō)明光伏組件工作正常，重復(fù)上述步驟(1)至步驟(3)； (4)如果步驟(3)判斷異常類型為光伏組件故障，則發(fā)出告警信息；如果判斷異常類型為光伏組件積塵過(guò)多，則執(zhí)行清掃作業(yè)，并實(shí)時(shí)跟蹤清掃效果，一旦達(dá)到要求則停止清掃；如果判斷異常類型為光伏組件被陰影遮蓋，則不執(zhí)行任何動(dòng)作，并返回步驟(1)重新進(jìn)行外部信息采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏組件的智能管理方法，其特征在于:步驟(3)中判斷實(shí)際1-V特征曲線是否符合理論1-V特征曲線的具體步驟為: (3-1)將采集到的外部信息進(jìn)行處理，得到實(shí)時(shí)的光伏組件功率輸出值； (3-2)對(duì)光伏組件進(jìn)行溫度系數(shù)乘積處理，將實(shí)時(shí)功率輸出值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的對(duì)應(yīng)數(shù)值A(chǔ) ； (3-3)從用戶手冊(cè)中得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的理論功率輸出值B ; (3-4)將實(shí)時(shí)功率輸出值A(chǔ)與理論功率輸出值B進(jìn)行比較，如果兩者相差在設(shè)定誤差值內(nèi)，則實(shí)際ι-v特征曲線符合理論1-V特征曲線；如果兩者相差超出設(shè)定誤差值，則實(shí)際1-V特征曲線不符合理論1-V特征曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光伏組件的智能管理方法，其特征在于:步驟(1)中所述的外部信息包括電流值、電壓值、溫度值和太陽(yáng)光輻照度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏組件的智能管理方法，其特征在于:步驟(3)中所述的自然法則原理為模糊原理、概率相同原理和太陽(yáng)光輻照度在大氣中的單調(diào)性原理。
5.一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其特征在于:包括智能控制單元、清掃單元和外部信息監(jiān)測(cè)單元，所述的智能控制單元包括采樣電路、DSP單元、通信單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源電路，所述的外部信息監(jiān)測(cè)單元將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并接入采樣電路；所述的采樣電路經(jīng)過(guò)濾波電路和運(yùn)算放大器調(diào)理后，接入DSP單元；所述的DSP單元經(jīng)過(guò)計(jì)算、處理得到模擬量的數(shù)字信息，得出對(duì)應(yīng)的實(shí)際1-V特征曲線，并將實(shí)際1-V特征曲線與理論1-V特征曲線進(jìn)行分析、比較和判斷；所述的通信單元與DSP單元連接，用于將DSP單元判斷的故障信息傳遞給光伏電站調(diào)度室；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與DSP單元連接，用于控制清掃單元進(jìn)行清掃作業(yè)；所述的電源電路用于為智能控制單元提供電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的外部信息監(jiān)測(cè)單元包括電流電壓傳感器、溫度傳感器和太陽(yáng)光輻照度傳感器，所述的電流電壓傳感器用于采集光伏組件實(shí)時(shí)輸出的電流和電壓值；所述的溫度傳感器用于采集光伏組件的表面溫度；所述的太陽(yáng)光輻照度傳感器用于采集光伏組件表面所接收到的太陽(yáng)輻照度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的清掃單元為索道式清掃裝置，所述的索道式清掃裝置包括保護(hù)罩(I)、刷子(2)、導(dǎo)輪(3)、導(dǎo)索(4)和支柱(5)，所述的保護(hù)罩(I)安裝于光伏組件(6)的一側(cè)，其內(nèi)安裝有電機(jī)和智能控制單元，所述的導(dǎo)輪(3)通過(guò)支柱(5)分別布置于光伏組件(6)的上下沿，所述的光伏組件(6)的上下沿分別設(shè)置一條導(dǎo)索(4),所述的導(dǎo)索(4)與電機(jī)相連，且經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪(3),所述的刷子(2)的兩端分別固定于上下沿的兩條導(dǎo)索(4)上，所述的電機(jī)與智能控制單元的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(jī)為低壓直流電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光伏組件的智能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的導(dǎo)索(4)為鋼絲 繩。
【文檔編號(hào)】H02S10/00GK103840742SQ201410077652
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】伍道勇, 陳國(guó)康, 程樂(lè)輝, 袁剛 申請(qǐng)人:常州恒大光伏科技有限公司