[實用新型]一種基于邊緣計算的光伏電站功率監控裝置

有效

• 申請號: 201822270925.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209543079U
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 袁楠;張飛飛;許強
• 申請（專利權）人: 蘇州易助能源管理有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 蘭仙梅

本實用新型提供了一種基于邊緣計算的光伏電站功率監控裝置，包括：光伏組件控制器和DTU集中器、云服務器、用戶終端；所述光伏組件控制器，安裝于光伏組件，其集成了：MPPT光伏組件輸出控制單元、MCU處理器單元、ZigBee通信單元；所述DTU集中器組成所述ZigBee通信單元的匯集節點，通過無線通信網絡將光伏功率等數據轉發至云服務器，所述用戶終端用于讀取云服務器的數據，實現光伏電站內每片光伏組件功率可視化監控。本實用新型在現有的光伏組件控制器和MPPT跟蹤器設計的基礎上，在通過硬件及軟件的改進，使得光伏組件控制器具有一定邊緣計算能力，提高了計算效率和速度，同時達到了高效實時的功率跟蹤，達到了意想不到的有益效果。

技術領域

本實用新型涉及物聯網及光伏領域，具體涉及一種基于邊緣計算的光伏電站功率監控裝置。

背景技術

分布式光伏近年來在我國取得了巨大的發展，2017年中國分布式光伏發電裝機容量約為19.4GW，比2016年高3.6倍，在中國太陽能光伏發電總裝機容量中的占比為27.1％，產生了13.7TWh的電力，足以為北京所有家庭供電7.5個月。目前，中國的分布式光伏發電裝置主要安裝在中國經濟最繁榮的東部和南部，分布式光伏絕大多數直接安裝在建筑物屋頂上或社區公共空間，因此與用戶、建筑、社區、城市也是緊密結合。隨著我國分布式光伏電站的大規模建設，安全質量問題也逐漸已經成為了光伏電站長期穩定發電的頭號殺手，極端情況下還有可能發生火災或者觸電這樣的嚴重事故，不僅影響發電量，而且對財產甚至人身生命安全都將產生嚴重的影響。因此安全質量問題已經成為光伏電站，尤其是分布式光伏系統，在設計、建設和運行時首要應考慮的問題。

隨著我國分布式光伏電站的大規模建設，安全質量問題也逐漸已經成為了光伏電站長期穩定發電的頭號殺手，極端情況下還有可能發生火災或者觸電這樣的嚴重事故，不僅影響發電量，而且對財產甚至人身生命安全都將產生嚴重的影響。因此安全質量問題已經成為光伏電站，尤其是分布式光伏系統，在設計、建設和運行時首要應考慮的問題。而保障分布式光伏資產安全的一個有效手段就是實現光伏組件級的監控與安全關斷，目前主流的分布式電站管理還只是做到了逆變器級監控與控制，而對于更細節的光伏組件發電單元則缺乏有效的精細化管理手段。

因此隨著市場和標準化的要求，光伏組件控制器也隨之誕生，它具備數據采集、安全關斷以及功率優化(最大功率點跟蹤MPPT)功能。但是目前市場上的僅有的組件控制器(主要為國際品牌)不僅價格高昂，難以普遍推廣，在技術上也存在一定不足，包括：數據顆粒度大，例如5-10分鐘采集一組數據；每一個控制器采集的數據統一并發式的上傳到數據中心或者云端，造成網絡依賴性強，因而從數據采集到平臺顯示結果存在較為明顯的延遲(30分鐘左右)；長延時也不利于反向控制和關斷；網絡傳輸存在不穩定和掉網現象，掉網時數據可能會缺失；

由于上述技術和數據問題，客觀上影響了組件控制器的數據價值和應用效果，難以做到及時、準確、快速的數據處理與事件響應。這其中一個重要原因就是目前市場上的光伏組件控制器都不具備邊緣計算的能力，即控制器只能進行基本的數據采集和傳輸，只能由服務器遠程控制，發電數據存儲在云服務器上，本地無法對實時和歷史數據進行存儲、查詢、計算、分析和判斷。當控制器的數量不斷增加的時候，云服務器的數據吞吐量和計算能力會承受巨大壓力，嚴重時甚至導致服務器崩潰。

邊緣計算是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端服務。其應用程序在邊緣側發起，產生更快的網絡服務響應，滿足行業在實時業務、應用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。根據市場研究公司Research and Markets發布的報告，邊緣計算的市場規模復合年均增長率高達35.2％。邊緣計算是將計算、網絡、存儲、帶寬等能力從云延伸到網絡邊緣側的新型架構模式，萬物互聯的智能社會腳步臨近，以物聯網、人工智能、VR/AR、區塊鏈、SDN、5G等為代表的先進ICT技術發展正在推動著產業的變革。邊緣計算以其所具備的實時、敏捷、智能、安全等特性，正在創造新的價值與生態體系。一種具有邊緣計算能力的光伏電站功率監控裝置有待開發。

實用新型內容