[發明專利]一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統

在審

• 申請號: 201710068319.1
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106712096A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 王薇琿
• 申請（專利權）人: 浙江佳明天和緣光伏科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02S50/10
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種光伏發電系統的性能監控，具體為一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統，屬于分布式光伏并網發電領域。

背景技術

隨著能源的短缺和環境的污染，太陽能作為一種可再生、無污染的綠色能源越來越被人們所重視，光伏并網發電技術得以迅猛發展。對于傳統的光伏電站，如圖1所示，多個組件經過串聯形成一定電壓范圍的組串，若干個類似的組串再并聯起來構成陣列接入逆變器，光伏陣列的組件數量由逆變器的功率、電壓等額定值決定，逆變器對陣列進行統一的MPPT控制。

電站的運行受污染、天氣、障礙物遮擋、安裝缺陷以及組件損壞等多種因素影響。

系統中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。如果組串中某一組件因為損壞造成電流下降，由于串聯耦合電流相等，同組串的其它組件電流必然會下降；如果陣列中某個組串有問題造成與其它組串的最大功率點電壓不同，由于并聯耦合電壓相等，同陣列就無法實現所有組串的MPPT。同時現有系統只能實現逆變器的監控，并通過對逆變器的監控來判斷系統中組件是否存在問題，這種方法很難得到準確的判斷，即便判斷出有問題也很難及時準確的鎖定問題組件，浪費大量的人力和物力。

基于以上原因，對于光伏電站中每個組件的性能監控就非常重要，現有的普遍做法就是在每個組件的外面接入監測器，如圖2所示，該監測器包含電壓、電流以及溫度的檢測，同時通過無線通訊模塊將數據傳送到上位機再進行分析與處理，實現電站的監控。

這種方式存在以下問題：

1、由于每個組件都要完成電流檢測，出于成本的考慮，一般會采用電阻檢測電流，這樣就會有許多采樣電阻串聯在組串上，增加了功率損耗，降低了轉換效率。

2、由于需要檢測電流，監測器就很難直接接入現有的組件接線盒，如要接入就需重新設計接線盒，增加開發成本。

3、由于無線通訊受現場環境的影響較大，很難實現穩定的數據傳輸，受此影響，同一組串的監測器存在不能組網在一起的可能，上位機就很難實現依據電站陣列布局圖進行監控，不能直觀明了反映電站的運行情況。

4、無線通訊中，無論是ZigBee、藍牙、WM-Bus等通訊方式價格都較高，對于電站的投資或改造成本有負擔。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高傳輸性低損耗能夠實現更長傳輸距離的一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現:一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統，包括光伏組件、組件性能檢測模塊、組串數據接收器、逆變器、電網、組串線纜、連接線以及直流母線，所述每N個光伏組件依次串聯構成光伏組串，且各光伏組件的正負極輸出端通過連接線并聯一組件性能檢測模塊，所述光伏串組的正負極輸出端通過組串線纜與組串數據接收器的輸入端連接并構成能夠實現監測的光伏監測組串，所述M個光伏監測組串的正負極輸出端通過直流母線并聯于逆變器的輸入端，同時逆變器的輸出接入電網。

本發明所述的光伏監測組串的正負極輸出端與組串數據接收器正負極輸出端為同一輸出端。

本發明所述的組件性能檢測模塊外置并聯在光伏組件的輸出端或內置于光伏組件的接線盒內并與其輸出端并聯。

本發明的有益效果是：本明公開了一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統，核心部件包括組件性能檢測模塊和組串數據接收器。組件性能檢測模塊完成每個組件的電壓和溫度檢測，并將相關數據信息通過組串線纜傳送給組串數據接收器，組串數據接收器設置在光伏組件組串與直流母線之間，完成電流檢測以及數據的整合傳送。主要特征在于監控系統無需對每個組件進行電流檢測，在同一組串中只需進行單點電流檢測，這樣做既節省了成本，又降低了功率損耗，提高了電站的發電效率，同時組件性能檢測模塊還能做到尺寸小型化，便于內置于光伏組件的接線盒中。同時，利用組串線纜實現有線通訊，完成組件檢測數據的傳送，這樣做既能實現穩定的通訊，又能進一步降低成本，同時每個組串都對應有一個組串數據接收器，很容易實現依據電站陣列布局圖進行監控，能做到直觀明了反映電站的運行情況。

附圖說明

圖1為一種現有傳統光伏發電系統示意圖；

圖2為一種現有帶無線通訊監測器的光伏發電監控系統示意圖；

圖3為本發明的一種基于組串線纜通訊以及單點電流檢測的光伏發電監控系統示意圖。