应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件的制作方法

1.本实用新型涉及光伏技术领域，尤其是涉及一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件。


背景技术：

2.光伏组件是光伏电站发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转换为电能。光伏组件本质上来说是半导体，其将太阳能转换为电能的原理是“光生伏特效应”，光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象，须具有足够能量的光子能够将电子从导带中激发并跨越禁带宽度跃迁至价带中。因此，作为影响光子能量的直接因素，辐照度是影响光伏组件发电效率的重要因素之一。其次，温度直接影响禁带宽度，从而直接影响能够激发导带电子所需的光子能量，故温度也是影响光伏组件发电效率的重要因素之一。
3.目前在运的光伏电站中，以采集辐照度和温度为目的，使用最广泛的是气象站。气象站采集要素包含空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量、光照强度、大气压力、噪声等，其中与光伏组件发电效率相关性最大的即是空气温度和光照强度，但是气象站所采集的空气温度和光照强度并不能很好地适用于光伏组件。第一，气象站所采集的温度是空气温度，并不能代表光伏组件的运行温度，光伏组件在接受光照进行光电转换时自身会产生一定的热量，其运行温度会比空气温度更高；第二，与采集温度的逻辑相同，气象站通过辐照度计采集光照强度，并不能代表光伏组件表面接受的实时辐照度，另外，辐照度计的安装角度也常不能与电站现场的组件保持较高的一致性，且辐照度计的运行维护和计量也常被忽略。最后，气象站采集的要素大多数与光伏组件不相干，且气象站往往单点安装于光伏电站的中控楼上，从成本和安装方式来说都不太容易将数据采集以点扩面。


技术实现要素：

4.针对目前气象站采集光伏组件运行数据的不足之处，本实用新型提供一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件。
5.本实用新型采用适当的改造方法和计算公式，将光伏组件实时输出的电信号转换为相应的运行温度和辐照度实时读数，并且可以针对性的使用与光伏电站相同规格型号的组件并将其改造成为适用于该电站的智能组件，达到了控制变量的效果，使采集的数据具有相当的代表性。
6.本实用新型提供的智能组件不仅能做到实时运行数据的采集，而且本实用新型应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件获取的数据具有相当的代表性，可以完全适用于光伏电站所有在运组件。
7.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.本实用新型提供一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件，包括与特定光伏电站在运组件规格型号相同的光伏组件、与所述光伏组件的开路电压输出部分连接的运行温度采集模块，与所述光伏组件的短路电流采集部分相连的辐照度采集模
块。
9.在本实用新型的一个实施方式中，所述光伏组件的开路电压输出部分为光伏组件的第二区域，所述光伏组件的短路电流采集部分为光伏组件的第一区域，所述第一区域为所述光伏组件的三分之一区域，所述第二区域为所述光伏组件的三分之二区域。
10.也就是说，本实用新型将所述光伏组件的电信号输出分为两部分结构，第一部分是短路电流输出部分，为光伏组件的三分之一，第二部分为开路电压输出部分，为光伏组件的三分之二。本实用新型的技术方案分解了光伏组件并将其改造成了电信号的输出端。
11.在本实用新型的一个实施方式中，所述运行温度采集模块包括运行温度采集部分负载以及运行温度采集仪，所述运行温度采集部分负载与光伏组件的第二区域的正负极通过导线串联，所述运行温度采集仪通过导线与运行温度采集部分负载并联进行电信号采集。
12.在本实用新型的一个实施方式中，所述运行温度采集部分负载为一电阻。
13.在本实用新型的一个实施方式中，所述辐照度采集模块包括分流器以及辐照度采集仪，所述分流器与光伏组件的第一区域的正负极通过导线串联，所述辐照度采集仪通过导线与所述分流器并联进行电信号采集。
14.在本实用新型的一个实施方式中，所述分流器的电流等级应与所述光伏组件的第一区域输出的短路电流等级相对应。
15.在本实用新型的一个实施方式中，所述分流器选用15a、50mv的分流器，精度要求为0.1％。
16.在本实用新型的一个实施方式中，所述分流器须进行电阻计量。
17.本实用新型中，在辐照度采集模块中设置分流器的目的在于能够提高采集的精度。
18.在本实用新型的一个实施方式中，所述运行温度采集仪采用常规的温度采集仪或温度采集装置，优选为直接带有数据显示模块的温度采集仪或温度采集装置。
19.在本实用新型的一个实施方式中，所述辐照度采集仪采用常规的光辐照度采集仪或光辐照度采集装置，优选为直接带有数据显示模块的光辐照度采集仪或光辐照度采集装置。
20.在本实用新型的一个实施方式中，所述导线均采用铜导线。
21.在本实用新型的一个实施方式中，所述导线均采用横截面面积是1.5平方毫米的铜线。
22.在本实用新型的一个实施方式中，与特定光伏电站在运组件规格型号相同的光伏组件与现场组件安装于相同支架阵列上。
23.本实用新型提供的方案，将智能组件电信号输出分为两部分结构，第一部分是短路电流输出部分，为智能组件的三分之一，在引出线前端串联分流器后输出毫伏级电信号，提高采集精度；第二部分为开路电压输出部分，为光伏组件的三分之二，运行温度采集模块通过导线直接与光伏组件三分之二部分的正负极相连。
24.本实用新型提供的智能组件可以随在运组件一同安装于支架上，在电站内部可以方便的进行多点安装，且采集的运行温度与辐照度与光伏组件的相关性极大。
25.基于光伏组件的电学特性和本征属性，理论上可以通过采集光伏组件的实时输出
数据进行光照强度和运行温度的采集。第一，其短路电流与光照强度呈正相关关系，因此通过采集光伏组件的短路电流能通过一定的计算方法换算得到光伏组件表面接受到的实时辐照度；第二，温度会直接影响禁带宽度从而影响光伏组件的开路电压与短路电流，相较而言，开路电压随温度变化的变化幅度更大一些，因此通过采集光伏组件的开路电压能通过一定的计算方法换算得到光伏组件的实时运行温度。
26.基于本实用新型提供的技术方案，对于辐照度采集部分，光伏组件接受光照产生的电流经过分流器精密电阻后为辐照度采集仪实时提供毫伏级的高精度电信号，大大提升了辐照度的采集精度；对于运行温度采集部分，光伏组件接受光照产生的电流经过负载后为运行温度采集仪提供实时电信号，实现了光伏组件运行温度的实时采集。
27.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：
28.(1)本实用新型填补了光伏组件运行温度采集手段的空白。本实用新型设计的一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件可以有效解决气象站无法采集光伏组件运行温度的问题；
29.(2)以更高的一致性实时采集光伏组件运行时所接受的辐照度。本实用新型采用光伏电站同规格型号的组件作为原材料，且将改造后的智能组件与现场组件安装于相同支架阵列上，实现了采集装置和安装方式的一致性，避免因装置不同或安装方式不同引起的误差；
30.(3)便于数据采集的以点扩面。智能组件可以随在运组件一同安装于支架上，在电站内部可以方便的进行多点安装。
附图说明
31.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
32.图1是本实用新型实施例1中的光伏组件系统分级结构示意图；
33.图2是本实用新型实施例1中的辐照度采集部分示意图；
34.图3是本实用新型实施例1中的光伏组件运行温度采集部分示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细的描述。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。
36.实施例1
37.提供一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件。
38.本实施例提供的一种应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件组成如图1所示，包括与特定光伏电站在运组件规格型号相同的光伏组件、与所述光伏组件的开路电压输出部分连接的运行温度采集模块，与所述光伏组件的短路电流采集部分相连的辐照度采集模块。
39.其中，所述光伏组件的开路电压输出部分为光伏组件的第二区域2，所述光伏组件的短路电流采集部分为光伏组件的第一区域1，所述第一区域1为所述光伏组件的三分之一
区域，所述第二区域2为所述光伏组件的三分之二区域。
40.进一步参考图1和图3，所述运行温度采集模块包括运行温度采集部分负载5以及运行温度采集仪6，所述运行温度采集部分负载5与光伏组件的第二区域2的正负极通过导线串联，所述运行温度采集仪6通过导线与运行温度采集部分负载5并联进行电信号采集。其中，所述运行温度采集部分负载5为一电阻。
41.进一步参考图1和图2，所述辐照度采集模块包括分流器3以及辐照度采集仪4，所述分流器3与光伏组件的第一区域1的正负极通过导线串联，所述辐照度采集仪4通过导线与所述分流器3并联进行电信号采集。所述分流器3的电流等级应与所述光伏组件的第一区域1输出的短路电流等级相对应。所述分流器3选用15a、50mv的分流器，精度要求为0.1％。所述分流器3须进行电阻计量。本实施例中，在辐照度采集模块中设置分流器3的目的在于能够提高采集的精度。
42.本实施例中，所述运行温度采集仪6采用直接带有数据显示模块的温度采集仪。所述辐照度采集仪4采用直接带有数据显示模块的光辐照度采集仪。
43.本实施例中，所述导线均采用横截面面积是1.5平方毫米的铜线。
44.参考图1，再进一步结合图2、图3，制备本实施例应用于光伏电站现场组件实时运行数据采集的智能组件时，包括以下步骤：
45.(1)将与特定光伏电站在运组件规格型号相同的光伏组件接线盒内已固化的灌封胶去除；
46.(2)然后将与特定光伏电站在运组件规格型号相同的光伏组件接线盒内的二极管拆除，并将原先的引出线去除；
47.(3)采用2根1.5mm2铜线分别与所述光伏组件的第一区域1的正负极相连，该2根铜线的另一端与分流器3连接，即分流器3与光伏组件的第一区域1的正负极串联，辐照度采集仪4采用2根1.5mm2铜线并联至分流器3进行电信号采集，形成辐照度采集模块；
48.(4)采用2根1.5mm2铜线分别与光伏组件的第二区域2的正负极相连，该2根铜线的另一端与运行温度采集部分负载5连接，即运行温度采集部分负载5与光伏组件的第二区域2的正负极串联，运行温度采集仪6采用2根1.5mm2铜线并联至运行温度采集部分负载5进行电信号采集，形成运行温度采集模块。
49.本实施例将所述光伏组件的电信号输出分为两部分结构，第一部分是短路电流输出部分，为光伏组件的三分之一，第二部分为开路电压输出部分，为光伏组件的三分之二。本实施例提供的技术方案分解了光伏组件并将其改造成了电信号的输出端。
50.本实施例中，对于辐照度采集部分，光伏组件接受光照产生的电流经过分流器精密电阻后为辐照度采集仪实时提供毫伏级的高精度电信号，大大提升了辐照度的采集精度；对于运行温度采集部分，光伏组件接受光照产生的电流经过负载后为运行温度采集仪提供实时电信号，实现了光伏组件运行温度的实时采集。
51.本实施例提供的智能组件不仅填补了光伏组件运行温度采集手段的空白、以更高的一致性实时采集光伏组件运行时所接受的辐照度，而且能够与在运组件一同安装于支架上，在电站内部可以方便得进行多点安装，特别适合光伏电站现场组件运行数据的采集。
52.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明
的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。