[实用新型]智慧光伏电池组件

说明书

技术领域：

本实用新型涉及太阳能光伏发电领域，特别是电池组件的在线连续监测、运行与管理。

背景技术：

太阳是我们取之不尽的无限能量来源，在未来数亿年也不会消失，太阳能可以替代化石能源所产生的能量。虽然太阳能发电是首选的清洁能源，但目前由于太阳能发电的成本较高及技术原因，以及受到社会的政治和经济负担的制约，所以目前的太阳能发电的应用并不像太阳能的完美那样呈指数增加。

太阳能发电系统的主要构成部件是光伏电池阵列中的光伏组件。光伏组件典型问题包括：连接，灰尘积聚和组件退化差异等，当这些问题发生时整个太阳能发电系统的效率可能会受到影响，由于太阳能发电组件的功率密度较小(150W/平方米)，导致光伏阵列分散在很大的平面空间上，之前的应用在技术上无法对它们实施有效监测。

本实用新型通过在光伏组件接线盒内增加一个智能监测系统，并把它们作为光伏监控网络的一节点，提供监测和核查个别光伏组件运行状态的手段。解决了过去工程技术人员逐个测试光伏组件的电压来判断运行中的个别光伏组件性能的困难，特别是需移动光伏组件才能实施的应用场合，这种侵入性方法常常会导致光伏发电系统出现新的问题。

当然之前也有各种通用智能仪表可以监测每个光伏组件的电压、电流等性能，但需要大量的电线来连接每个组件，导致其成本较高；同时增加的设备及电缆的可靠性也无法满足光伏发电25年的寿命要求；目前未见实际应用。以典型的商业系统(50千峰瓦)为例，共需要300块光伏组件组成17串，可能需要上千根电线。此外，串联后产生潜在的高电压(0-600VDC)若接线具有相当大的安全风险。本实用新型回避了这种危险，采用了每个光伏组件设一个采集装置并集成到接线盒内与光伏组件一体化的思想，回避外部电缆连接，用最少的资源实现对光伏组件的监测，可以节省大量的电缆资源。

本实用新型作为光伏发电系统的主要部件，也是光伏监控系统的基本元件，它是一个与光伏组件结合在一起的、自动的过程监视系统，它实时在线关注每个光伏组件的运行性能。

本实用新型包括电压、电流检测回路和单片机系统，采用了串行通讯协议，这样容许分散面积较广的较多光伏模块分享共同的通讯线。本实用 新型通过光耦隔离的通讯线连接发电系统，保证了高电压的安全性。

本实用新型优选采用智慧无线网络通讯系统实现上述安全功能。

本实用新型提供太阳能电池性能的连续监测能力，作为光伏组件的必不可少组成部分。这是对现有光伏发电系统的重大改进，它与原有基于并网逆变器的运行监控系统相互补充；本实用新型的监测能更有效地识别光伏组件异常，即使是最细微的问题如灰尘和面板退化。

实用新型内容：

目前的太阳能光伏电池组件(简称光伏组件)主要包括若干连接好的电池片与接线盒，提供了太阳能转换为电能的基本能力及输送连接接口。在由它们组成的光伏发电系统中，它们的运行信息人们无法感知，组件处于孤立的运行状态，当光伏组件发生异常时人们就无法及时了解与处理，影响发电效率。图四显示的是我们建立在光伏组件9上，组合到接线盒10内的智能监测系统11背板布置图，当然智能监测系统11也可独立安装。智能监测系统提供了对组件的测量管理能力，同时把太阳能光伏电池组件的运行输出参数(电度、P、V、I)通过有线或无线的方式传送出去，提供有效地监视整个光伏发电系统技术手段，使工程技术人员能够迅速确定发电水平，发现潜在的问题，进而快速发现太阳能电池阵列内相关光伏组件的具体位置。

本实用新型提供了太阳能电池性能的连续监测能力，硬件由高频电源(DC/DC)、单片机系统、电压检测电路、电流检测电路、模拟到数字(A/D)转换器和光电隔离的通讯接口或智慧无线网络组成。

本实用新型公开了一种智慧光伏电池组件，包括：至少一个单片机系统、高频转换器高频转换器、电压检测电路以及电流检测电路连接光伏组件；所述单片机系统通过网络接口连接RS485通讯物理电缆或者RF天线。

所述单片机系统，采用SoC封装或者安装在印制电路板上，单片机系统包含CPU模块、FlashROM、RAM、A/D模块、R/F模块。

所述电压检测电路作为光伏组件本体运行状态监视的基本参数电路，输入相邻组件的电压。

包括一个模拟到数字A/D转换器将检测电压回路模拟量转换到数字量，所述电压检测电路和电流检测电路通过模拟到数字A/D转换器连接单片机系统。

所述高频转换器将光伏组件电能转化后为单片机系统供电。