[发明专利]太阳能光伏电站系统网络通讯协议

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其是一种使用太阳能光伏组件组网建站的网络通讯协议。

背景技术

传统的太阳能光伏发电系统由许多太阳能光伏电池组件按照一定的组件布排规则组成太阳能光伏组件阵列并在阵列末端经汇流箱汇流形成光伏发电系统。按照用电设备的需求，光伏发电系统可以分为直流独立发电系统、交流独立发电系统和(交流)并网发电系统。交流光伏发电系统须将每块光伏组件产生的直流电经逆变器转换成交流电供交流用电设备使用。按照光伏组件电流汇流方式及其直流/交流逆变节点不同，用于交流光伏发电系统的光伏组件阵列可以分为光伏阵列集中逆变组网拓扑、光伏阵列组串逆变组网拓扑和光伏阵列组件逆变组网拓扑三种交流光伏发电组网拓扑。

处于自然环境下工作的光伏组件，组件局部阴影遮蔽、组件受光面灰层分布不均匀以及部分电池隐裂都将导致光伏组件功率降低甚至失效。在阵列集中逆变组网拓扑和组串分层逆变组网拓扑的结构中，单块组件的功率降低和失效会导致整个发电系统功率的大幅降低。其中阵列集中逆变导致的系统整体功率损失大于组串分层逆变所致的系统整体功率降低。因此，采用光伏电站建站组网逆变单元的渐次最小化，可以有效的减少因个别光伏组件功率降低导致的系统整体功率的大幅降低，促成发电系统整体光伏资源利用率的提高。面向光伏组件的微型逆变器与组件的组合使用，达成了光伏交流发电系统逆变单元的最小化，因此基于微型逆变器的组件逆变光伏建站组网拓扑结构是迄今为止通过组网拓扑提高光伏资源利用率最有效的一种方法。

基于微型逆变器的组件逆变组网拓扑不仅促成了太阳能电站光伏资源利用率的有效提高，而且客观上要求在光伏电站主控室与所有最小逆变单元之间架构行之有效的通讯网络，藉以确保在太阳能光伏电站发电系统中，电站主控室对微型逆变器及其组件实施实时工况监视、故障诊断及其调控管理。这种面向电站主控室、覆盖太阳能光伏电站光伏阵列且通达光伏组件层级的智能通讯网络应当满足传输距离远、信息及信号传输可靠性高、网络运行故障率低且环境抗干扰强以及组网成本低的特点。

目前光伏微型逆变器通常采用的无线通讯(WIFI)或电力线载波通讯(PLC-Power Line Communication)方式具有如下特点：

其中无线通讯及其电力线载波通讯方式所采用的通讯协议的复杂性是造成器件成本较高的主要致因；在不采用中继方式条件下，无线通讯及其电力线载波通讯方式的信号传输距离较短；无线通讯方式抗干扰能力较差，这在存在大量电磁干扰的环境下尤为突出。采用微型逆变器作为并网逆变最小单元的太阳能光伏组件阵列大量地使用了内嵌式电感元件，这些电感元件所产生的电磁干扰，将直接导致基于无线通讯方式或是电力线载波通讯方式进行信号传输可靠性的急剧降低。此外，无线通讯和电力线载波通讯方式数据有效传输距离提升与附加硬件设备成本与功耗之间的矛盾，也是阻碍微型逆变器用于大型地面电站的一个重要致因。按照1.2平方米/100W的土地资源耗用量计算，10MW地面光伏电站将耗用12万平方米以上的土地资源，这是一个拥有5万块光伏组件、350X350平方米的巨大方阵。除了众多电磁干扰源的存在和大量的信号传输中继设备的投入、维护人员人力资源的增加，信号传输延迟也是必须考虑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种针对光伏电站组件阵列和电站主控室之间的通讯协议。

本发明所采用的技术方案为：一种太阳能光伏组件网络通讯协议，包括两个或多个双向接口电路，所述的两个或多个双向接口电路之间连接有一根公共接地线以及一根双向信号传送线，两个或多个接口电路之间通过双向信号线进行信号的传输。

具体的说，本发明所述的双向信号线传输0和1的二进制信息，编码使用″Manchester Code″，即所述的0的信息定义为电平由高变低，所述的1的信息定义为电平由低变高。信号线电平的高低可根据使用环境取通常的低压逻辑电平如2.5V，3.3V或高压电平从11V到18V。