CN201910750U - 新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站*** - Google Patents

新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站*** Download PDF

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Abstract

新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，它包含有：一太阳能光伏电池组件子***；由一块以上的太阳能光伏电池组件组成；一交流并网子***；包括交流汇流箱和电能计量设备；一监控子***；由载波通信集中器、监控计算机组成；所述的太阳能光伏电池组件分别连接交流汇流箱；所述的交流汇流箱连接电能计量设备；所述的电能计量设备连接电网或本地的用电配电箱；所述的载波通信集中器一端与交流汇流箱连接，另一端连接监控计算机，本实用新型通解决了传统的光伏建筑一体化的太阳能光伏电站***无法监控每一块太阳能光伏组件的状态的问题，进而提高了故障定位的精度，缩短***故障排除时间，提高***的可维护性和可扩展性，可推广用于太阳能光伏电站***。

Description

新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***
技术领域
本实用新型涉及互联网络技术、通讯技术、电力技术和自动控制技术提出的太阳能光伏电站***，属于能源技术领域。
背景技术
随着太阳能光伏技术的快速发展，一些中小型BIPV太阳能光伏电站已进入论证或建设阶段。并且，BIPV也是未来能源和环保的发展方向。然而，传统的BIPV光伏并网电站设计采用单晶、多晶或薄膜组件，这些组件输出的直流通过汇流，再进行集中逆变，逆变器输出的交流直接并网，或者通过变压器并入更高电压等级的电网。在直流汇流的过程中，如果某块组件产生故障，将使得其所在组件串无法正常工作，并且需要较长的时间才能人工定位故障组件或故障点。集中逆变器的最大功率跟踪是对该逆变器连接的整个组件阵列最大直流功率输出的跟踪，但是这种条件下的最大直流功率输出是小于所有单块组件最大直流功率输出的累加。另外，为了满足集中逆变器的要求，通常需要多块组件串联成串，多串并联后输入逆变器，这就要求接入逆变器的组件采用同一类型和型号。但是为了满足建筑结构特点，可能需要采用不同形状、规格型号和类别的组件，这使得采用集中逆变器比较困难，无法使BIPV光伏电站产生最大的经济和环保效益。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述存在的不足，提供一种可以自动进行故障组件定位、提高***的维护性和扩展性的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，它包含有：一太阳能光伏电池组件子***；由一块以上的太阳能光伏电池组件组成；一交流并网子***；包括交流汇流箱和电能计量设备；一监控子***；由载波通信集中器、监控计算机组成；所述的太阳能光伏电池组件分别连接交流汇流箱；所述的交流汇流箱连接电能计量设备；所述的电能计量设备连接电网或本地的用电配电箱；所述的载波通信集中器一端与交流汇流箱连接，另一端连接监控计算机。
所述的太阳能电池组件带有逆变控制通信模块，电能以交流形式输出，可直接低压并网。
所述的逆变控制通信模块可以进行最大功率跟踪，保证本组件以最大功率输出电能。
所述的太阳能电池组件与载波通信集中器通过电力线载波通信进行信息交换，实现对每块太阳能电池组件的监控。
所述的监控计算机与载波通信集中器用RS232或485或以太网通信线连接，进行信息交换，实现监控计算机对整个电站的监控。
所述的监控计算机应用***中设置有可以及时发现***中存在的影响电站发电效率的非功能性故障或缺陷的专家***。
本实用新型通过构建光伏建筑一体化(BIPV)的新型太阳能光伏电站***，可以解决传统的光伏建筑一体化(BIPV)的太阳能光伏电站***无法监控每一块太阳能光伏组件的状态的问题，进而提高了故障定位的精度，缩短***故障排除时间，提高***的可维护性和可扩展性，同时可以大大的提高电站的工作和管理效率；实现每一块组件单独最大功率跟踪，实现整个电站的最大功率输出；同时减少低压直流的传输距离，从而减少电能在传输环节的损耗，提高整个电站的发电量。
附图说明
图1是本实用新型的原理结构示意图；
图2是本实用新型所述的太阳能电池组件子***原理结构示意图；
图3是本实用新型所述的载波通信集中器原理结构示意图；
图4是本实用新型数据上传处理流程：
图5是本实用新型参数下传处理流程
图6是本实用新型运营指令下传流程图；
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：如图1所示，新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***可以分为三个部分，包括：太阳能光伏电池组件子***、交流并网子***和监控子***。其中太阳能光伏电池组件子***由太阳能光伏电池组件1、2、3、4组成，可以根据需要设置多个，是电能的来源，其中每块组件单独输出(110/220V、50/60Hz)交流电能，产生故障的组件被自动隔离后，不会对其他的组件产生影响；图1中-线表示交流100/200V电力线；——表示载波通信集中器载波信号馈线；…线表示RS232/485/以太网通信线。
如图2所示：太阳能电池组件子***由芯片级逆变模块A、载波通信模块B和主控模块C组成；太阳能光伏电池组件子***主要功能是可靠的、安全的和高效率的把组件中电池片产生的直流变成交流，并输送到交流汇流箱5。同时组件中的载波通信模块B把该组件的工作状态以特定的报文结构发送到载波通信集中器7。所述的太阳能电池组件子***正面为电池片11，背面为接线盒12，左端是直流电缆13，右端是交流100/220V电力线14。
组件中自带的高效芯片级逆变模块C可以进行最大功率跟踪，保证本组件以最大功率输出电能。同时高效芯片级逆变模块C带有各种安全功能，比如电网故障保护、极性反接保护、过载保护等等。
交流并网子***由交流汇流箱5和电能计量设备6组成，是把组件输出的交流电汇集，通过电能计量设备6后，直接并入(110/220V、50/60Hz)电网或本地的用电配电箱。交流汇流箱5通过交流电缆与太阳能组件1、2、3、4连接。交流汇流箱5与电能计量设备6通过交流电缆连接。电能计量设备6与电网或者本地用电配电箱通过交流电缆连接。
交流并网子***通过交流电缆把组件输出的交流电汇集，通过电能计量设备(6)后，直接并入(110/220V、50/60Hz)电网或本地的用电配电箱。
监控子***由载波通信集中器7，监控计算机(PC)8组成。载波通信集中器7与交流汇流箱5通过交流电缆连接。载波通信集中器原理结构如图3所示；载波通信集中器7与监控计算机(PC)8通过RS232/485/以太网通信线连接。
监控子***实现的主要功能：电站设备管理、运行/参数管理、智能集群控制、数据管理、故障管理功能。
1、电站设备管理；
电站设备管理的目的是灵活启用或禁用各模块设备以及配置各设备的基本运行参数，方便电站硬件设备的维护。管理形为主要包括新增设备、参数配置、删除设备、设备停用、设备启用以及设备状态检测等功能。
设备管理对象包括：太阳能电池组件、交流汇流箱(包括低压开关)、电能计量设备和载波通信集中器。
2、运行/参数管理；
电站运行管理功能包括***参数的配置生成、下发、同步和维护等。参数类别可以分为3大类：配置类(1000系列)、通信类(2000系列)和运营类(3000系列)
3、故障管理；
故障管理功能包括两三方面内容：一、对电站设备工况进行实时监控，对设备指标超过规定范围的情况，***给予提示，并在必要的情况下自动做出保护处理；二、对功率、电压等输出指标超过预定范围，进行报警，并通知运行管理部分进行控制。三、故障自诊断/设备自动隔离功能。例如：出现太阳能组件输入故障，将由监控计算机8自动/人工发起故障自诊断指令，启动故障自诊断程序，并下发给相应指令集合给所连接的太阳能电池组件1、2、3、4，通过该组件的逆变控制模块，将该组件自动隔离，以免其影响其他太阳能组件的工作。与传统的太阳能组件人工故障定位/设备隔离相比，本实用新型的故障自诊断功能将大大缩短故障定位的时间，提高***的运行效率和安全性，提高***的可维护性和电站的管理水平。该功能也是本实用新型的创新点之一。
4、数据管理；
数据管理功能是对电站设备指标数据进行记录，并提供历史查询、数据统计报表输出等功能。
5、用户管理；
用户管理功能是管理电站控制***的操作者的帐号、权限等。包括新增用户、修改用户、删除用户、锁定用户、用户信息管理。用户信息主要包括用户名，密码，有效起止日期，权限级别(角色)，紧急联系方式，Email(接收***相关通知等)，用户状态(锁定/正常)。
从整个***功能上看，***工作流程可以分为2个部分。发电部分(太阳能光伏电池组件子***和交流并网子***)和监控部分。
1、发电部分(太阳能光伏电池组件子***和交流并网子***)；
当有太阳光照时，太阳能组件1、2、3、4产生交流电能，通过交流汇流箱5的汇集，再通过电能计量设备6直接并入(110/220V、50/60Hz)电网或本地的用电配电箱。
2、监控部分(监控子***)；
监控部分工作流程包括***配置、调度运营参数、实时监控、故障管理、报表。
监控***运行前，需要对其进行配置。包括硬件配置、软件配置和应用配置。
硬件配置包括太阳能电池组件1、2、3、4、交流汇流箱5、电能计量设备6、载波通信集中器7和监控计算机(PC)8。上述设备或部件通过相应的交流电缆或者通信线缆连接。
软件配置包括各个设备的***软件(包括数据库软件、操作***软件)、应用软件和第三方软件。
每日运营开始，监控计算机(PC)8首先根据电网要求生成***当天运行的本地参数并通过载波通信集中器7下发发给太阳能电池组件1、2、3、4以及相关设备。
当太阳辐照逐渐增强时，太阳能电池组件1、2、3、4逐个启动和投入进行并网发电。同时，载波通信集中器7将采集到的各种运行数据以及故障信息及时转发到监控计算机(PC)8。通过监控计算机(PC)8可以直观的看到***的运行情况(包括直流输入实时曲线、并网功率实时曲线、***设备的状态及故障信息等)。
管理人员通过数据终端(包括手机短消息、远程Internet终端等等)可以查看***运行情况，有权限的管理人员还可以通过这些数据终端向***发出控制指令。
在***运行过程中，设备指标超过规定范围的情况，***给予提示，并在必要的情况下自动做出保护处理；对功率、电压等输出指标超过预定范围，进行报警，并通知运行管理部分进行控制。
在***可能存在故障的情况下，***可以启动故障自诊断/设备自动隔离功能。如前所述的太阳能组件输入故障。或者其他设备的故障等等。
在每日运营结束后，可以查看并打印当天的报表，通过报表可以了解***的运行情况。包括发电量、各种曲线图、设备的状态、故障及维修信息、***操作员的操作日志等等。
同时随着运营时间的增长，还可以查看并打印月报表、年报表、限定时段内的报表等等。
随着运行时间的推移，可以利用集成于监控子***中的专家***，通过对***数据的分析和专家判断，可以及时发现***中存在的影响电站发电效率的非功能性故障或缺陷。从电站长期运行来看，这将有效提高电站的发电量。
如图4所示本实用新型数据上传处理流程，太阳能组件或其他设备数据生成后，设备应对数据的合法性进行检查，然后按照数据的分类通过数据发送模块分别向上发送至监控计算机(PC)8；监控计算机(PC)8的数据接收模块接收到数据后，将数据发送至数据检查模块进行检查，并将数据入库，同时根据需要通过数据发送模块转发到其它设备或***接口。
如图5所示本实用新型参数下传处理流程，监控计算机(PC)8对通过参数判断模块对***参数进行分析，对于监控***自身使用的参数，***根据参数的特性通过参数使用模块启用该参数，同时将该参数通过数据入库模块保存到数据库中。对需要下载的参数，监控计算机(PC)8通过参数转发模块将参数主动下发到需要该参数的设备中；设备的参数接收模块接收到来自监控***的参数后，根据参数的特性通过参数使用模块启用或保存接收到的参数。
如图6所示本实用新型运营指令下传流程，监控计算机(PC)8应接收电网调度***或其它远程控制终端发来的运营指令，也可通过操作员的输入由指令生成模块向太阳能电池组件1、2、3、4或其他设备发出运营指令。

Claims (6)

1.新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在于它包含有：
一太阳能光伏电池组件子***；由一块以上的太阳能光伏电池组件(1、2、3、4)组成；
一交流并网子***；包括交流汇流箱(5)和电能计量设备(6)；
一监控子***；由载波通信集中器(7)、监控计算机(8)组成；
所述的太阳能光伏电池组件(1、2、3、4)分别连接交流汇流箱(5)；所述的交流汇流箱(5)连接电能计量设备(6)；所述的电能计量设备(6)连接电网或本地的用电配电箱(11)；所述的载波通信集中器(7)一端与交流汇流箱(5)连接，另一端连接监控计算机(8)。
2.根据权利要求1所述的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在于在于所述的太阳能电池组件(1、2、3、4)带有逆变控制通信模块，电能以交流形式输出，可直接低压并网。
3.根据权利要求2所述的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在于所述的逆变控制通信模块可以进行最大功率跟踪，保证本组件以最大功率输出电能。
4.根据权利要求1或2所述的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在于所述的太阳能电池组件(1、2、3、4)与载波通信集中器(7)通过电力线载波通信进行信息交换，实现对每块太阳能电池组件(1、2、3、4)的监控。
5.根据权利要求1所述的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在于所述的监控计算机(8)与载波通信集中器(7)用RS232或485或以太网通信线连接，进行信息交换，实现监控计算机(8)对整个电站的监控。
6.根据权利要求1或5所述的新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站***，其特征在所述的监控计算机(8)应用***中设置有可以及时发现***中存在的影响电站发电效率的非功能性故障或缺陷的专家***。
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