CN106301213A - 太阳能装置诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种太阳能装置诊断方法，该方法包含：于一第一时间，检测至少一太阳能装置的至少一第一数据；于一第二时间，检测至少一太阳能装置的至少一第二数据；计算至少一第一数据与至少一第二数据之间的至少一第一比较值；当至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息；其中至少一第一数据与至少一第二数据为相同单位的数据。该方法比较不同时间的相同太阳能装置的数据或相同时间的不同太阳能装置的数据，甚至是一太阳能装置的数据与多个太阳能装置的数据平均值相比较，以进行太阳能装置的问题检测。通过上述的诊断方法，可以多方面比对太阳能装置的数据，判断太阳能装置工作是否正常，进而提高太阳能装置的发电效率。

Description

太阳能装置诊断方法

技术领域

本发明有关于一种太阳能装置诊断方法，特别是一种可以检测太阳能装置的多个不同数据的诊断方法。

背景技术

能源危机以来，许多国家皆积极地寻找替代能源。替代能源是指煤、石油、天然气核能等以外的能源，其包括风、太阳、地热、潮汐等能源。其中，太阳能取之不尽用之不竭，发电装置可与建筑物结合等优点，加上近年来转换效率持续提升，许多国家积极推广补助，使太阳能电池模块被广泛应用。

太阳能发电与现有的市电不同，太阳能发电将多个太阳能电池模块串联与并联以输出特定电压与特定电流，串联的目的是为了提高输出电压，并联则是为了提高输出电流。然后再通过直流接电箱(DC Box)与逆变器(Inverter)，将太阳能电池模块所产生的能源转换为交流电源后，再并入市电。

图6为太阳能电池模块的电流、电压与功率关系图。如图6所示，横轴为太阳能电池模块的输出电压，纵轴为太阳能电池模块的输出电流，太阳能电池模块会因为环境变化而影响其输出效率，为了得到最佳的能量利用效率，现有的方法采用最大功率点(Maximum Power Point，MPP)追踪的技术。在太阳能电池模块中设置一种具有最大功率追踪(MPP tracking)功能的追踪器可以随时检测太阳能电池模块的电压与电流组合。例如，在逆变器内设有最大功率追踪器，其可根据太阳能电池模块的电压、电流自动检测出一最大功率点，可从MPP点找到对应的电压(Vmp)与电流(Imp)。Vmp是峰值功率被提取时的输出电压；而Imp是峰值功率被提取时的输出电流。MPP点的变化通常与辐照度和温度有关，当辐照度降低时，Imp电流变低，MPP点也变低。当温度升高时，Vmp和最大功率也都降低。在现有的太阳能电池模块中，当环境发生变化时，通过即时追踪Vmp、Imp或最大功率点的变化，对太阳能电池模块进行调整。

当太阳能电池模块的最大功率Pmax与其对应的电压Vmp或电流Imp没有保持在一门槛值时，最大功率追踪器会传送一警告信息告知管理者，提醒管理者进行问题检测。利用最大功率追踪器，每个太阳能电池模块的发电状况只能和自己的门槛值进行比较。然而，在真实情况下，影响太阳能电池模块发电效率的因素很多，在同一时间与同一天气情况下，不同的太阳能电池模块有可能会有不同的输出，必须针对不同的状况以及不同的太阳能电池模块进行不同的处理。

因此，存在一种需求，设计一种太阳能装置发电效率的监控方法与***，可以多方面的比对，而非仅是通过功率追踪即判定太阳能装置发电效率的好坏。

发明内容

本发明的目的在设计一种太阳能装置诊断方法，比较不同时间同一太阳能装置的数据，根据太阳能装置在不同时间的数据判断太阳能装置是否异常，进而提高太阳能装置的发电效率。

根据上述的目的，本发明提供一种太阳能装置诊断方法，其包含：

于一第一时间，检测至少一太阳能装置的至少一第一数据；

于一第二时间，检测该至少一太阳能装置的至少一第二数据；

计算该至少一第一数据与该至少一第二数据之间的至少一第一比较值；及

当该至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息。

本发明另一目的在提供一种太阳能装置诊断方法，比较相同时间不同太阳能装置的数据，根据比较结果判断其中一个太阳能装置是否异常，以进行太阳能电厂的保养或维修。

根据上述的目的，本发明提供一种太阳能装置诊断方法，其包含：

于一第一时间，检测至少一第一太阳能装置的至少一第一数据；

于该第一时间，检测至少一第二太阳能装置的至少一第二数据；

计算该至少一第一数据与该至少一第二数据之间的至少一第一比较值；及

当该至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息；

其中该至少一第一数据与该至少一第二数据为相同单位的数据。

本发明另一目的在提供一种太阳能装置诊断方法，将太阳能装置的目前数据与太阳能装置的数据平均值做比较，根据比较结果，判断此太阳能装置的工作状态是否与多个太阳能装置的工作状态相同，以判断目前的太阳能装置是否异常。

根据上述的目的，本发明提供一种太阳能装置诊断方法，其包含：

检测一第一太阳能装置的一第一数据；

检测该第一太阳能装置的多个第二数据；

计算该些第二数据的一第一平均值；

计算该第一数据与该第一平均值之间的至少一第一比较值；及

当该至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息。

通过上述的诊断方法，可以比对多个太阳能装置之间的差异，且可以比对太阳能装置的多个数据，而非如传统上仅追踪单一太阳能装置的最大功率点的不同，以提高太阳能装置的发电效率。

附图说明

图1为本发明的太阳能电厂的平面示意图。

图2为本发明第一实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。

图3为本发明第二实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。

图4为本发明第三实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。

图5为某一太阳能装置的第一数据与第二数据的长条图。

图6为太阳能电池模块电流、电压与功率关系图。

附图标号

10 太阳能电厂

11 太阳能电池模块串列 111 太阳能电池模块

12 直流接电箱 13 逆变器

14 太阳能装置诊断***

D1 第一数据 D2 第二数据

D3 第三数据 D4 第四数据

C1 第一比较值 C2 第二比较值

具体实施方式

以下配合附图及本发明较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段。

图1为本发明的太阳能电厂的平面图。如图1所示，太阳能电厂10包含太阳能电池模块串列11、直流接电箱12、逆变器(inverter)13与太阳能装置诊断***14。在本发明中，太阳能电池模块串列11可以只有一个，但在不同实施例中，太阳能电厂10可以包含多个太阳能电池模块串列11，在此并不局限。太阳能电池模块串列11中具有多个太阳能电池模块111，多个太阳能电池模块111之间以串接方式连接而成。太阳能电池模块串列11电连接直流接电箱12，通过直流接电箱12将太阳能电池模块111所产生的电能汇集，再送到逆变器13进行直流交流电压的转换。本发明的太阳能装置诊断***14可以设置在太阳能电池模块111、太阳能电池模块串列11、直流接电箱12或逆变器13上，在此并不局限。举例来说，太阳能装置诊断***14设置在太阳能电池模块111上，可量测太阳能电池模块111的数据，太阳能装置诊断***14也可以设置在整个太阳能电池模块串列11上，以量测太阳能电池模块串列的数据。在太阳能电厂10内的所有装置都可以是本发明的太阳能装置诊断***14的量测标的，甚至太阳能电厂10本身都可以是诊断***14的量测标的，而非如传统方法只量测太阳能电池模块的最大功率点。

图2为本发明第一实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。如图2所示，在第一实施例中，通过比较相同太阳能装置在不同时间的数据，来诊断此太阳能装置是否发生异常。在步骤S201中，于一第一时间内，检测至少一太阳能装置的至少一第一数据D1。第一时间的单位可以是秒、分、时、天、月、季或年，在此并不局限，而太阳能装置的第一数据D1可以是直流(DC)的数据(例如电压、电流、太阳能装置发电效率(kWh/kWp/h)、每千瓦小时(kWh)、每单位装置量的发电(kWh/kWp)、瞬间的发电(kW)等)、交流(AC)的数据(例如电压、电流、太阳能装置发电效率(kWh/kWp/h)、每千瓦小时(kWh)、每单位装置量的发电(kWh/kWp)、瞬间的发电(kW)等)、温度数据、环境因子数据、电阻数据或漏电流数据等。任何太阳能装置的直流或交流的电性参数、任何环境因子数据、任何电阻或任何漏电流的数据都可作为本发明的数据，在此并不局限。举例来说，第一数据D1是电压值时，可以是量测太阳能电池模块所输出的直流电压或是经由转换过的交流电压。第一数据D1是温度值时，可以是太阳能装置整体的温度，或是太阳能装置内部电子元件(如模块、逆变器、断路器，二极管、保险丝、端子座、突波吸收器、电线、直流接电箱、交流接电箱(AC Box)等)的温度，可以通过在需要量测温度的部位设置温度感测器，即可检测该部位的温度。第一数据D1是环境因子的数值时，可以是日照、湿度、温度、风速或风压等。第一数据D1是电阻值时，可以是直流接地电阻、交流接地电阻或串联电阻等。第一数据D1是漏电流值时，可以是逆变器的漏电流，也可以是DC盘、AC盘、DC端或AC端的接地漏电流。第一太阳能装置可以是太阳能电池模块、太阳能电池模块串列、用于太阳能电池模块的最大功率追踪器、太阳能所使用的逆变器或太阳能电厂等，且第一太阳能装置的数量可以是一个以上或两个以上，其发电量在1KW～1GW。

参阅图2，在步骤S202中，于一第二时间内，检测该至少一太阳能装置的至少一第二数据D2，在此实施例中，第一时间不同于第二时间。第一数据D1与第二数据D2为相同单位的数据，例如第一数据D1与第二数据D2同为温度值或第一数据D1与第二数据D2同为电压值等。然后，在步骤S203中，计算第一数据D1与第二数据D2之间的至少一第一比较值C1。在本发明的实施例中，该第一比较值C1为第一数据D1与第二数据D2之间的差异百分比，其演算法可为C1＝((D2–D1)/D1)×100％，但在不同实施例中，该第一比较值C1可以是计算第一数据D1与第二数据D2之间不同于差异百分比的计算数值，在此并不局限。

在步骤S204中，当第一比较值C1的绝对值(|C1|)大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息给管理者，让管理者知道太阳能装置或其内部元件可能有异常，需要做检查与调整。举例来说，在一实施例中，误差容许值为1％，若|C1|≧1％，传送警告信息给管理者。另外，警告信息可以通过简讯、电话、电子邮件、手持装置软件、非手持装置软件或通信软件等方式传送，但在此并不局限。

在本发明的第一实施例中，为了确认此太阳能装置是否发生异常，仅通过比较一种数据的差异，这样的诊断方法可能不够精确。因此，在本发明的诊断方法中，进一步包含下列步骤。在步骤S205中，于第三时间检测该至少一太阳能装置的至少一第三数据D3，并于步骤S206中，于第四时间检测该至少一太阳能装置的至少一第四数据D4。接着，在步骤S207中，计算该至少一第三数据D3与该至少一第四数据D4之间的至少一第二比较值C2。然后，在步骤S208中，当该至少一第二比较值C2的绝对值大于一第二误差容许值，传送第二警告信息给管理者。进一步通过计算第二比较值，确认太阳能装置确实发生异常。另外，在第一实施例中，第一时间可以等于第三时间，或者第二时间可以等于第四时间，但在此并不局限。

举例来说，第一数据D1与第二数据D2的单位为电压值，当管理者接收到第一警告信息时，了解太阳能装置的电压可能发生异常，为了确认太阳能装置真正有异常状况发生，管理者进一步检测太阳能装置的第三数据D3与第四数据D4，第三数据D3与第四数据D4的单位可以同样是电压值，或者第三数据D3与第四数据D4可以是电流值、温度值或环境因子等不同于第一数据D1与第二数据D2的单位的数据。通过检测第三数据D3与第四数据D4以确认太阳能装置是否真正发生异常。然而，上述的说明仅是强调本发明的诊断方法可以进一步计算第二比较值C2，来确认太阳能装置真正发生异常，而非局限本发明的诊断方法仅计算第一比较值C1与第二比较值C2。在不同实施例中，管理者更可以计算两个比较值以上，再更进一步确认太阳能装置是否发生异常。

图3为本发明第二实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。如图3所示，在第二实施例的诊断方法中，通过比较不同太阳能装置的数据，来诊断其中一个太阳能装置是否发生异常。在步骤S301中，于一第一时间，检测至少一第一太阳能装置的至少一第一数据D1，而在步骤S302中，于该第一时间，检测至少一第二太阳能装置的至少一第二数据D2。举例来说，第一太阳能装置与第二太阳能装置可以分别是同一太阳能电厂的不同元件，第一太阳能装置与第二太阳能装置也可以分别是两个不同太阳能电厂或单一电厂的两个不同元件，在此并不局限。接着，在步骤S303中，计算第一数据D1与第二数据D2之间的至少一第一比较值C1。在步骤S304中，当第一比较值C1的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息。第一数据D1与第二数据D2为相同单位的数据，举例来说第一数据D1与第二数据D2皆为电压值。

然而，在不同实施例中，为了进一步确认太阳能装置发生异常，第二实施例的诊断方法更包含下列步骤。在步骤S305中，于一第二时间，检测该至少一第一太阳能装置的至少一第三数据D3，并在步骤S306中，于该第二时间，检测该至少一第二太阳能装置的至少一第四数据D4。接着，在步骤S307中，计算该至少一第三数据D3与该至少一第四数据D4之间的至少一第二比较值。在第二实施例中，进一步计算第三数据D3与第四数据D4之间的第二比较值C2，确认第二比较值C2是否也过大。在步骤S308中，当该至少一第二比较值C2的绝对值大于一第二误差容许值，传送一第二警告信息以确认该至少一第一太阳能装置发生异常。第一时间可以等于第二时间，但在不同实施例中，第一时间可以不等于第二时间。

举例来说，第一数据与第二数据为电压值，第三数据与第四数据为电流值。当管理者发现第一太阳能装置与第二太阳能装置的电压值差异过大，为了进一步确认第一太阳能装置或第二太阳能装置是否真正发生异常，管理者比较第一太阳能装置与第二太阳能装置的电流值是否差异也过大。若第一太阳能装置与第二太阳能装置的电流值差异也过大，确认第一太阳能装置或第二太阳能装置发生异常，管理者可以进行维修或故障排除。若第一太阳能装置与第二太阳能装置的电流值差异低于第二误差容许值，第一太阳能装置与第二太阳能装置的电压值异常可能是误判，管理者无需进行维修或故障排除。或者，在不同实施例中，管理者更可以计算第三比较值，再进一步比较第一太阳能装置与第二太阳能装置的另一种数据之间的差异是否也过大，更进一步确认第一太阳能装置或第二太阳能装置是否真正发生异常。在本发明中，比较的次数可以不只一次，且每次比较的数据不一样，通过多方面的多次比较来确认太阳能装置是否发生异常。

另外，在不同实施例中，将步骤S306中的至少一第二太阳能装置以至少一第三太阳能装置取代，检测至少一第三太阳能装置的至少一第四数据。当第一太阳能装置的第一数据与第二太阳能的第二数据之间的比较值大于误差容许值时，本发明的太阳能装置诊断方法除了可以再比较第一太阳能装置的第三数据与第二太阳能装置的第四数据之间的差异，或者可以比较第一太阳能装置的第三数据与第三太阳能装置的第四数据之间的差异，第二太阳能装置与第三太阳能装置为不同的太阳能装置。举例来说，当管理者发现第一太阳能装置与第二太阳能装置之间的数据有差异时，管理者除了可以进一步比较第一太阳能装置与第二太阳能装置之间的其它数据，管理者也可以进一步比较第一太阳能装置与第三太阳能装置之间的数据是否也有差异，以确认第一太阳能装置是否故障或异常情形产生。

图4为本发明第三实施例的太阳能装置诊断方法的流程图。如图4所示，在第三实施例的诊断方法中，通过第一太阳能装置的数据与第一太阳能装置和至少一第二太阳能装置的数据平均值相比较，或者通过第一太阳能装置的数据与多个第二太阳能装置的数据平均值相比较，来诊断该太阳能装置是否发生异常。

在步骤S401中，检测一第一太阳能装置的一第一数据D1，而在步骤S402中，检测多个第二太阳能装置的多个第二数据D2，多个第二太阳能装置中可包含第一太阳能装置或不包含第一太阳能装置，在此并不局限。接着，在步骤S403中，计算该多个第二数据D2的一第一平均值。在步骤S404中，计算第一数据D1与第一平均值之间的至少一第一比较值。在步骤S405中，当第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息。在此实施例中，第一数据D1与第二数据D2为相同单位的数据，例如第一数据D1与第二数据D2皆为电压值。

然而，在不同实施例中，为了进一步确认第一太阳能装置发生异常，第三实施例的诊断方法更包含下列步骤。在步骤S406中，检测第一太阳能装置的第三数据D3，并在步骤S407中，检测多个第三太阳能装置的多个第四数据D4，其中多个第三太阳能装置可包含或不包含第一太阳能装置与或第二太阳能装置，在此并不局限。接着，在步骤S408中，计算该多个第四数据D4的第二平均值。在S409中，计算第三数据D3与第二平均值之间的至少一第二比较值。在第二实施例中，进一步计算第三数据D3与第二平均值之间的第二比较值，检查第二比较值是否也过大。在步骤S410中，当第二比较值的绝对值大于一第二误差容许值，传送一第二警告信息以确认该第一太阳能装置发生异常。

在此实施例中，第一太阳能装置与第三太阳能装置为相同属性的太阳能装置，且第一太阳能装置的第一数据D1与第三数据D3可以是相同单位的数据或不同单位的数据，例如第一数据D1可以是电压值，而第三数据D3可以是电压值或电流值，在此并不局限。另外，若第一太阳能装置的第三数据D3与第三太阳能装置的第四数据D4的平均值差异小于第二误差容许值，第一太阳能装置的电压值异常可能是误判，管理者无需进行维修或故障排除。若第一太阳能装置的第三数据D3与第三太阳能装置的第四数据D4的平均值差异大于第二误差容许值，则可确认第一太阳能装置异常，管理者进行第一太阳能装置的维修或故障排除。

另外，在不同实施例中，管理者可以在步骤S407中将第三太阳能装置以第二太阳能装置取代。将第一太阳能装置的第三数据D3与多个第二太阳能装置的的第四数据D4的平均值作比较，确认第一太阳能装置是否发生异常或仅是误判。或者，管理者更可以计算第三比较值，再进一步比较第一太阳能装置的数据与另一种数据平均值之间的差异是否也过大，更进一步确认第一太阳能装置是否真正发生异常。在本发明中，比较的次数可以不只一次或两次，且每次比较的数据也可以不一样，通过多方面的多次比较来确认太阳能装置是否发生异常。

图5显示某一太阳能装置的第一数据D1与第二数据D2的长条图。如图5所示，在此长条图中，横轴为日期，纵轴可以是DC电压、AC电压、温度、环境因子、电阻或漏电流等数值，在此并不局限。在本发明的实施例中，分别将2015年一月三日(作为第一时间)与2015年一月四日(作为第二时间)所量测的某一太阳能装置的数值做为第一数据D1与第二数据D2，然后计算第一数据D1与第二数据D2之间的差异百分比。将此差异百分比与一误差容许值相比，若差异百分比的绝对值大于误差容许值，则传送警告信息给管理者。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视上附的权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法包含：

于一第一时间，检测至少一太阳能装置的至少一第一数据；

于一第二时间，检测所述至少一太阳能装置的至少一第二数据；

计算所述至少一第一数据与所述至少一第二数据之间的至少一第一比较值；及

当所述至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息；

其中所述至少一第一数据与所述至少一第二数据为相同单位的数据。

2.根据权利要求1所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法更包含：

于一第三时间，检测所述至少一太阳能装置的至少一第三数据；

于一第四时间，检测所述至少一太阳能装置的至少一第四数据；

计算所述至少一第三数据与所述至少一第四数据之间的至少一第二比较值；及

当所述至少一第二比较值的绝对值大于一第二误差容许值，传送一第二警告信息以确认所述至少一太阳能装置发生异常；

其中所述至少一第三数据与所述至少一第四数据为相同单位的数据。

3.根据权利要求1所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，通过简讯、电话、电子邮件、手持装置软件、非手持装置软件或通信软件传送所述第一警告信息。

4.一种太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法包含：

于一第一时间，检测至少一第一太阳能装置的至少一第一数据；

于所述第一时间，检测至少一第二太阳能装置的至少一第二数据；

计算所述至少一第一数据与所述至少一第二数据之间的至少一第一比较值；及

当所述至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息；

其中所述至少一第一数据与所述至少一第二数据为相同单位的数据。

5.根据权利要求4所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法更包含：

于一第二时间，检测所述至少一第一太阳能装置的至少一第三数据；

于所述第二时间，检测所述至少一第二太阳能装置的至少一第四数据；

计算所述至少一第三数据与所述至少一第四数据之间的至少一第二比较值；及

当所述至少一第二比较值的绝对值大于一第二误差容许值，传送一第二警告信息以确认所述至少一第一太阳能装置发生异常；

其中所述至少一第三数据与所述至少一第四数据为相同单位的数据。

6.根据权利要求4所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，于所述第二时间，检测所述至少一第二太阳能装置的至少一第四数据的步骤中，将所述至少一第二太阳能装置替换为至少一个第三太阳能装置，且所述第一太阳能装置与所述至少一第三太阳能装置为相同属性的太阳能装置。

7.一种太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法包含：

检测一第一太阳能装置的一第一数据；

检测多个第二太阳能装置的多个第二数据；

计算所述第二数据的一第一平均值；

计算所述第一数据与所述第一平均值之间的至少一第一比较值；及

当所述至少一第一比较值的绝对值大于一第一误差容许值，传送一第一警告信息。

8.根据权利要求7所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述方法更包含：

检测所述至少一第一太阳能装置的至少一第三数据；

检测多个第三太阳能装置的多个第四数据；

计算所述第四数据的一第二平均值；

计算所述至少一第三数据与所述第二平均值之间的至少一第二比较值；及

当所述至少一第二比较值的绝对值大于一第二误差容许值，传送一第二警告信息以确认所述至少一第一太阳能装置发生异常。

9.根据权利要求8所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，于检测所述第三太阳能装置的所述第四数据的所述步骤中，将所述第三太阳能装置替换为所述第二太阳能装置。

10.根据权利要求7所述的太阳能装置诊断方法，其特征在于，所述第二太阳能装置包含所述第一太阳能装置。