CN105811879A - 光伏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光伏装置。所述光伏装置包括：光电池阵列,其吸收光伏能以将光伏能转换为电能；以及感测单元，其感测用于表示所述光伏装置的状态的发电信息和用于表示所述光伏装置周围环境的信息的环境信息中的至少任一个，并且测量所述发电信息和所述环境信息中的至少一个被测得的时间。

Description

光伏装置
技术领域
本发明涉及一种光伏装置。
背景技术
由于诸如石油的化石能源的耗尽和对环境污染的担忧，人们对替代能源的兴趣正在回升。其中，光伏发电正备受关注，所述光伏发电通过采用其上附着有光电池的大尺寸面板以利用光伏能来大规模地发电。由于光伏发电利用了无限的且无污染的光伏能，因此不会出现空气污染或废弃物。
存在离网型和并网型两种类型的光伏发电。在离网型光伏发电中，光伏装置与未连接到电网的独立负载相连接。在并网型光伏发电中，光伏装置连接到现有的电网。光伏装置将白天产生的电输送到电网，并在夜间或下雨时从电网接收电。为了高效地利用并网型光伏***，引入了一种光伏***，该***用于在轻负载的情况下将闲置电力存储在电池储能***(BESS)中，而在过载的情况下除了将来自光伏装置的电力供应至电网以外还将由BESS释放的电力供应给电网。
该光伏装置的发电输出会受到诸如天气或时间的环境因素的影响。因此，有必要持续不断地检测这些环境因素。此外，该光伏装置需要相对宽阔的区域来吸收大量的太阳光。因此，许多情况下，光伏装置离常规居民区或管理该光伏装置的管理员的工作区很远。由于这个原因，光伏装置包括用于采集该光伏装置的状态并将其发送至其外部的数据记录器。
发明内容
实施例提供了一种用于高效地和准确地记录和发送光伏装置的状态的光伏装置。
实施例还提供了一种用于将检测该光伏装置的状态的时间与该光伏装置的状态一起记录和发送的光伏装置。在这一点上，多个感测单元可以同时记录该光伏装置的状态。
在一个实施例中，光伏装置包括：光电池阵列，其吸收光伏能以将该光伏能转换为电能；以及感测单元，其感测用于表示该光伏装置状态的发电信息和用于表示该光伏装置周围环境的信息的环境信息中的至少任一个，并且测量上述发电信息和环境信息中的至少任一个被测得的时间。
感测单元可以包括多个传感器，其中多个传感器同时感测发电信息和环境信息中的至少任一个。
感测单元可以发送包括发电信息与环境信息中的至少任一个在内的状态信息以及发电信息和环境信息中的至少任一个被测得的时间。
感测单元可以包括多个传感器，其中多个传感器按顺序发送状态信息。
状态信息可以包括以下信息中的至少任一个：用于识别感测单元中所包括的传感器的识别信息、用于表示由传感器所测得的值的测量信息、用于表示传感器的感测时间的时间信息，以及用于检测信息错误的错误检测信息。
识别信息可以包括用于表示传感器的连接位置的传感器地址信息以及用于表示传感器类型的传感器类型信息中的至少任一个。
发电信息可以包括由光伏装置产生的电力的电压和光伏装置内的温度中的至少任一个，并且状态信息可以包括光伏装置所在位置的太阳日射和温度中的至少任一个。
在另一个实施例中，光伏装置的操作方法，包括：吸收光伏能以将光伏能转换为电能；感测用于表示光伏装置的状态的发电信息和用于表示光伏装置周围环境的信息的环境信息中的至少任一个；以及测量发电信息和环境信息中的至少一个被测得的时间。
在以下的附图和说明中阐述了一个或多个实施例的详细内容。从说明书和附图，以及权利要求书中，其他特征将是显而易见的。
附图说明
图1是根据实施例的光伏装置的框图；
图2是根据实施例的光伏装置的操作流程图；
图3是根据另一实施例的连接到光伏装置的数据记录器的框图；
图4是根据另一实施例的光伏装置的操作流程图；
图5a和图5b示出了根据另一实施例的感测单元检测光伏装置的状态和光伏装置周围环境信息中的至少任一个，并且向数据记录器发送表示光伏装置状态和光伏装置周围环境信息中的至少任何一个的状态信息；
图6示出了用于根据另一实施例的光伏装置的状态信息的构成方式；
图7a和7b示出了根据另一实施例的感测单元检测光伏装置的状态和光伏装置周围环境信息中的至少任一个，并且向数据记录器发送表示光伏装置状态和光伏装置周围环境信息中的至少任何一个的状态信息；
图8是根据另一实施例的光伏装置的感测单元的操作流程图。
具体实施例
现在将详细地阐述本公开的实施例，其示例在附图中示出。
将参照附图详细地描述根据实施例的光伏装置。然而，本发明可以以许多不同形式来具体体现，而不应该被解释为局限于本文中所阐述的实施例；相反，包括在其它退步发明中的或落入本公开的精神和范围内的替代实施例可以很容易地通过添加，改变和变化而得到，并且将充分地向本领域技术人员传达本发明的概念。
下面，将参照附图对本发明的实施例进行详细的描述，使得由本领域的技术人员可以很容易地实现本发明。本发明可以以各种方式来实践，且并不局限于本文中所述的实施例。在附图中，与说明书无关的零件被省略，以便清楚地阐述本发明，并且在整个说明书中由相同的附图标记来指代相同的元件。
另外，除非上下文另有明确说明，否则当提及一元件“包括”或“包含”一部件时，它并不排除另外的部件而是可以进一步包括另一个部件。
图1是根据实施例的光伏装置的框图。
根据实施例的光伏装置300包括光电池阵列301、逆变器303、AC滤波器305、AC/AC变换器307、电网309、充电控制器311、电池储能***(BESS)313、***控制器315、负载317、感测单元319和数据记录器330。
因此，光电池阵列301吸收光伏能以将其转换为电能。
逆变器303将DC电力逆变为AC电力。逆变器303通过充电控制器311接收由光电池阵列301供应的DC电力或从BESS113放出的DC电力以将其逆变为AC电力。
AC滤波器305将噪声从逆变后的AC电力中滤除。
AC/AC变换器307对滤除了噪声的AC电力的大小进行变换，并且将变换大小后的AC电力供应给电网309和负载317。
电网309是将发电站、变电站、输电/配电线路，以及负载集成于一体来产生和使用电力的***。
充电控制器311控制BESS313的充电和放电。
BESS313从光电池阵列301接收电能以用其进行充电，并根据电网309或负载317的电力供需状况来释放电能。
***控制器315控制充电控制器311、逆变器303、AC滤波器305，以及AC/AC变换器307的操作。
负载317接收电能并进行消耗。
感测单元319感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境状态中的至少任一个。具体地，感测单元319可以检测光伏装置300的状态。在这一点上，光伏装置300的状态可以包括由光伏装置300产生的电力的电压和光伏装置300中的温度中的至少任一个。此外，感测单元319可以检测光伏装置300的周围环境状态。在这一点上，光伏装置300的状态可以包括光伏装置300所在位置的太阳日射和温度中的至少任一个。因此，感测单元319可以包括多个传感器。具体地说，感测单元319可以包括太阳日射传感器、温度传感器和电压传感器中的至少任一种。
数据记录器330接收来自感测单元319的状态信息，以将其发送到外部管理服务器350。
光伏装置300的管理员可以通过发送到管理服务器350的状态信息对光伏装置300是否异常以及发电状态进行检查。具体地，光伏装置300的管理员可以在发电量与太阳日射相比更小时检查光伏装置300是否出现故障。因此，光伏装置300的管理员可以检查光伏装置300。在另一具体实施例中，当由光伏装置300产生的电力的质量不好时，光伏装置300的管理员可以估计对光伏装置300来说是必要的元件的更换周期。在另一具体实施例中，当光伏装置300的温度过高或光伏装置周围的温度过高时，管理员可以将光伏装置300的操作停止一段时间。在另一具体实施例中，当光伏装置300的所有者赚得了供应电力给电网309的收入时，由数据记录器330发送的信息可以作为该收入的基础依据。具体地，当由于供电量少而使计算出的收入比其它天的收入少时，光伏装置300的所有者可以根据从数据记录器330发送的关于太阳日射少的信息来检查发电量少的原因。这样，感测单元319和数据记录器330允许光伏装置300被高效地管理和维护。
图2是根据实施例的光伏装置的操作流程图。
光电池阵列301将光伏能转换为电能(操作S101)。
***控制器315判定是否有必要向电网309供应电力(操作S103)。可以基于电网309是过载还是轻负载来判定是否有必要向电网309供应电力。
当不必要向电网309供应电力时，***控制器315控制充电控制器311对BESS313充电(操作S105)。具体地，***控制器315可以产生用于控制充电控制器311的控制信号。充电控制器311可以接收该控制信号并对BESS313充电。
***控制器315判定是否有必要使BESS313放电(操作S107)。***控制器115可以因为仅利用由光电池阵列301供应的电能不能满足电网309的电力需求而判定是否有必要使BESS放电。此外，***控制器315可以判定BESS313是否储存了足够的能量以供放电。
当有必要使BESS313放电时，***控制器315控制充电控制器311以使BESS313放电。具体地，***控制器315可以产生用于控制充电控制器311的控制信号。充电控制器311可以接收控制信号并使BESS313放电。
逆变器303将从BESS313放出的电能和由光电池阵列301变换的电能逆变成AC电力(操作S111)。在这一点上，并网型光伏装置300利用一个逆变器303对从BESS313放出的电能和由光电池阵列301变换的电能进行逆变。每个电气装置都具有可用电力极限。这个极限被分为即时极限和长时间使用极限，并且将监管电力确定为不损坏装置且可长时间使用的最大电力。为了最大化逆变器303的效能，需要BESS313和光电池阵列301供应电力，使得逆变器303使用这样的监管电力的约40％至约60％的电力。
AC滤波器305将噪声从逆变后的AC电力中滤除(操作S113)。
AC/AC变换器307对滤波后的AC电力的电压的大小进行变换以给电网309或负载317供应电力(操作S115)。
光伏装置300将变换后的电力供应给电网309或负载317(操作S117)。
将参照图3和图4详细地描述数据记录器330的操作。
图3是根据另一实施例的连接到光伏装置的数据记录器的框图。
数据记录器330包括控制器331、通信单元333，以及存储器335。
控制器331控制数据记录器330的操作。
通信单元333从感测单元319接收表示光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境状态中的至少任一个的状态信息。此外，通信单元333向管理服务器350发送关于光伏装置300的状态信息。
存储器335存储对数据记录器330的操作所必需的信息。
图4是根据另一实施例的光伏装置的操作流程图。
感测单元319感测光伏装置300的状态和光伏装置300的周围环境状态中的至少任一个(操作S301)。如上所述，感测单元319可以感测由光伏装置300产生的电力的电压、光伏装置300所在位置的太阳日射和温度，以及光伏装置300内的温度中的至少任何一个。
感测单元319发送表示光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境状态中的至少任一个的状态信息(操作S303)。具体地，感测单元319可以将表示光伏装置300的状态和光伏装置300的周围环境状态中的至少任一个的状态信息发送给数据记录器330。
图5a和5b示出了根据另一实施例的感测单元检测光伏装置的状态和光伏装置周围环境信息中的至少任一个，并且将表示光伏装置300的状态与该光伏装置300的周围环境状态中的至少任一个的状态信息发送给数据记录器。
图5a示出了感测单元319和数据记录器330之间的信息传输。图5b示出了感测单元319中的每个传感器按顺序地感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任一个。在图5a和5b中所示的实施例中，感测单元319包括电压传感器、太阳日射传感器，以及温度传感器。如图5所示，当多个传感器按顺序地感测光伏装置300状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任一个，并按顺序发送表示所测得的信息的状态信息时，表示不同状态的状态信息之间存在时间差。因此，在光伏装置300的性能分析和故障原因的分析中很难使用状态信息。例如，很难在用于分析太阳光逆变器的功能的最大功率点追踪(MPPT)算法中使用状态信息。
另外，还很难通过考虑数据记录器330或管理服务器350来判定状态信息被感测的时间，这是因为感测单元319所发送的信息不包括该状态信息被检测的时间。将参照图6至8来描述用于解决这些限制的感测单元319或数据记录器330的操作。
图6示出了用于根据另一实施例的光伏装置的状态信息的构成方式。
表示光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任何一个的状态信息可以包括以下信息中的至少任一个：用于识别传感器的识别信息、用于表示由传感器测得的值的测量信息、用于表示感测时间的时间信息，以及用于检测信息错误的错误检测信息。具体地，用于识别传感器的识别信息可以包括用于表示传感器连接位置的传感器地址信息和用于表示传感器类型的传感器类型信息中的至少任一个。此外，在具体实施例中，错误检测信息可以是循环冗余校验(CRC)信息。在图6所示的实施例中，感测单元319的状态信息包包括用于表示传感器地址信息的字段、用于表示传感器类型信息的字段、用于表示测量信息的字段、用于表示时间信息的字段，以及用于表示错误检测信息的字段。当该状态信息包括用于表示传感器感测时间的时间信息时，管理服务器350可以基于该状态信息中包括的时间信息精确且高效地管理该光伏装置300。
在具体实施例中，感测单元319可以将用于识别传感器的识别信息、用于表示传感器所感测的值的测量信息、用于表示感测时间的时间信息以及用于检测信息错误的错误检测信息中的至少任一个***到状态信息中，并且可以将该状态信息发送至数据记录器330。
在具体的实施例中，当感测到信息就立即发送该信息时，感测单元319可以发送未***时间信息的状态信息，而数据记录器330可以将时间信息***到由感测单元319发送的状态信息中。此外，在具体实施例中，感测单元319可以仅发送测量信息，而数据记录器330可以***状态信息中包括的除了测量信息以外的信息。具体地，感测单元319可以发送仅包括测量信息的状态信息，而数据记录器330可以将用于表示感测时间的时间信息和用于检测信息错误的错误检测信息中的至少任一个***到状态信息中，然后发送该状态信息给管理服务器450。在这种情况下，由于感测单元319感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任一个，然后仅仅发送感测到的结果，所以感测单元319的结构可以被简化。
图7a和7b示出了根据另一实施例的感测单元检测光伏装置的状态和光伏装置周围环境信息中的至少任一个，并且将表示光伏装置的状态和光伏装置周围环境信息中的至少任何一个的状态信息发送给数据记录器。
图7a示出了感测单元319和数据记录器330之间的信息传输。图7b示出了感测单元319的传感器同时感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任一个。在图7a和图7b所示的实施例中，感测单元319包括电压传感器、太阳日射传感器和温度传感器。如图7a和图7b中所示，当感测单元319中包括的多个传感器同时感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境信息中的至少任一个时，相比于按顺序被检测的情况，可以更一致地获得状态信息。此外，由于通信量控制或类似情况，当无法同时发送测得的光伏装置300的状态或测得的光伏装置300周围环境信息中的至少任一个给数据记录器330时，感测单元319可以顺次将它们发送给数据记录器330。
图8是根据另一实施例的光伏装置的感测单元的操作流程图。
感测单元319感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境状态中的至少任一个(操作S501)。如上所述，感测单元319可以感测由光伏装置300产生的电力的电压、光伏装置300所处位置的太阳日射和温度，以及光伏装置300内的温度中的至少任何一个。
感测单元319获取用于表示光伏装置300的状态与光伏装置300周围环境状态中的至少任一个被测得的时间的时间信息(操作S503)。
感测单元319发送表示表示光伏装置300的状态和光伏装置300的周围环境状态中的至少任一个以及该时间信息的状态信息(操作S505)。具体地，感测单元319可以将表示光伏装置300的状态和光伏装置300的周围环境状态中的至少任何一个的状态信息发送给数据记录器330。在这一点上，状态信息可以具有如关于图6所说明的相同的格式。此外，如上所述，感测单元319可以感测光伏装置300的状态和光伏装置300周围环境状态中的至少任一个，并且可以发送仅包括感测到的信息的状态信息。数据记录器330可将时间信息***到状态信息中，然后将该状态信息发送给管理服务器450。
通过这样的操作，可以通过获取光伏装置300的状态和关于其的周围环境的精确信息而高效地对光伏装置300进行管理。
根据实施例，可以通过设置光伏装置高效地和准确地记录和发送其的状态，来高效地和精确地管理光伏装置。具体地，实施例通过记录光伏装置的状态和检测到该光伏装置的状态的时间并将它们一起发送，从而允许了解光伏装置的状态被记录时的时间。此外，多个感测单元同时记录光伏装置的状态，从而允许精确地分析该光伏装置的多个状态。
在上面的描述中，与实施例有关的特征、结构、或效果被包括在至少一个实施例中，并且并不一定局限于一个实施例。此外，本领域技术人员可以对不同的实施例中示范的特征、结构、或效果进行组合和修改。因此，与这些组合和修改有关的内容应当被解释为落入本发明的范围内。
尽管已经参照数个说明性实施例描述了各实施例，但应该理解的是，本领域的技术人员能够设想出将落入本公开的原理的精神和范围内的许多其他变化例和实施例。更具体地，在本公开、附图及所附的权利要求书的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置做出各种变型和修改。除了对组成部件和/或布置做出的各种变型和修改之外，对于本领域技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种光伏装置，包括：
光电池阵列,其吸收光伏能以将所述光伏能转换为电能；以及
感测单元，其感测用于表示所述光伏装置的状态的发电信息和用于表示所述光伏装置周围环境的信息的环境信息中的至少任一个，并且测量所述发电信息和所述环境信息中的至少一个被测得的时间。
2.根据权利要求1所述的光伏装置，其中，所述感测单元发送包括所述发电信息和所述环境信息中的至少任一个在内的状态信息以及所述发电信息和所述环境信息中的至少任一个被测得的时间。
3.根据权利要求2所述的光伏装置，其中，所述状态信息包括以下信息中的至少任一个：用于识别包括在所述感测单元中的传感器的识别信息、用于表示由所述传感器所测得的值的测量信息、用于表示所述传感器的感测时间的时间信息，以及用于检测信息错误的错误检测信息。
4.根据权利要求3所述的光伏装置，其中，所述识别信息包括用于表示所述传感器的连接位置的传感器地址信息以及用于表示所述传感器的类型的传感器类型信息中的至少任一个。
5.根据权利要求1所述的光伏装置，其中，所述发电信息包括由所述光伏装置产生的电力的电压和所述光伏装置内的温度中的至少任一个，并且
所述状态信息包括所述光伏装置所在位置的太阳日射和温度中的至少任一个。
6.一种光伏装置的操作方法，所述操作方法包括：
吸收光伏能以将所述光伏能转换为电能；
感测用于表示所述光伏装置的状态的发电信息和用于表示所述光伏装置周围环境的信息的环境信息中的至少任一个；以及
测量所述发电信息和所述环境信息中的至少一个被测得的时间。
7.根据权利要求6所述的操作方法，进一步包括：
发送包括所述发电信息和所述环境信息中的至少任一个在内的状态信息以及所述发电信息和所述环境信息中的至少任一个被测得的时间。
8.根据权利要求7所述的操作方法，其中，所述状态信息包括以下信息中的至少任一个：用于识别包含在所述感测单元中的传感器的识别信息、用于表示由所述传感器所测得的值的测量信息、用于表示所述传感器的感测时间的时间信息，以及用于检测信息中的错误的错误检测信息。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其中，所述识别信息包括用于表示所述传感器的连接位置的传感器地址信息以及用于表示所述传感器的类型的传感器类型信息中的至少任一个。
10.根据权利要求6所述的操作方法，其中，所述发电信息包括由所述光伏装置产生的电力的电压和所述光伏装置内的温度中的至少任一个，并且
所述状态信息包括所述光伏装置所在位置的太阳日射和温度中的至少任一个。
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