【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检查光伏模块的方法和设备，具体地，使用由太阳辐射产生的光致发光的测量来检查光伏模块的方法和设备。本专利技术主要是针对大规模阵列中的光伏模块的现场检查而开发的，并将参考本申请进行描述。然而，应了解，本专利技术不限于此特定使用领域。相关申请本申请要求2021年6月18日提交的第2021901847号澳大利亚临时专利申请的优先权，所述申请的内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
1、已包含在本说明书中的对文献、动作、材料、装置、物件等的任何论述不应由于其在所附权利要求中的每一个的优先权日期之前已存在而被视为承认这些内容中的任一个或全部形成现有技术基础的部分或者是与本公开相关的领域中的公知常识。
2、在许多国家，屋顶系统或商业太阳能发电场等大规模发电装置中的光伏电池对发电做出了越来越重要的贡献。绝大部分光伏发电装置是基于含有多个晶体硅光伏电池的光伏模块。基于例如碲化镉、铜铟镓硒(cigs)或非晶硅的薄膜材料的光伏模块也正在安装，但数量少得多。图1以示意形式示出了包括七十二个晶体硅光伏电池102的光伏模块100，这些晶体硅光伏电池被布线为串联连接的三个子串104，具有电触点106，用于提取通过吸收太阳辐射而在电池中产生的电荷载流子，或用于将模块100连接到光伏发电装置中的其它此类模块。每个子串104具有并联连接的旁路二极管(bpd)108，以限制有缺陷电池的扩展影响，且避免例如在部分模块遮光的情况下可能发生的危险反向结击穿。在光伏发电装置中，多个模块100通常经由其电触点106串联连接以形成模块串。在本说明书
3、光伏模块且具体来说组成电池相对易碎并且在模块制造、运输到安装地点或安装期间频繁地损坏。此外，它们经历逐渐退化，并且也可能在野外作业期间因极端天气事件(例如风暴，特别是冰雹)而遭受突然的严重破坏。由于光伏模块中的电池通常串联连接，因此单个有缺陷的电池会破坏整个子串，从而显著降低模块的整体效率。保护性bpd的故障也相当常见，在光伏发电装置中会引起额外问题甚至安全问题。因此，重要的是能够在现场(即在安装后)监测光伏模块，识别有缺陷的模块以进行更换或评估光伏发电装置的健康状况、安全性和价值。
4、已知用于检查已安装的光伏模块的几种技术，包含电流-电压(i-v)测量、uv荧光成像、热红外成像(热成像)和基于发光的成像。后一种技术用电荷耦合装置(ccd)相机或类似装置测量来自电荷载流子复合的发光的空间分布，其可以提供关于包含裂纹、串联电阻问题、分流、电势引起的退化和旁路二极管故障的许多类型的所关注故障的高分辨率、空间分辨信息。场致发光(el)成像通常用于模块制造后的工厂检查，其中电荷载流子经由通过装置端子的电流注入而通过电激发产生，但由于需要将特殊硬件电连接到各个光伏模块或电连接到模块串，因此el成像不太适合现场检查。这些电连接需要修改系统的电气布线，这具有各种相关联的风险和成本且因此应该避免。具体地，修改光伏发电装置中的布线需要训练有素的人员，例如合格的电工。另一方面，在光致发光(pl)成像的情况下，电荷载流子由光激发产生，而不需要与一个或多个被测光伏模块进行电接触。由于太阳是方便的激发源，因此pl成像有可能例如通过类似于热成像的无人机安装的相机快速检查大规模光伏发电装置，但对更广泛的故障敏感。
5、然而，光伏模块的户外pl成像是具有挑战性的，因为来自被测模块的漫射或镜面反射阳光通常比室温下或接近室温时约1135nm的晶体硅的pl发射峰值大约两个数量级。即使对于基于作为比硅更有效的发射体的直接带隙材料(例如碲化镉)的薄膜光伏模块，反射的阳光也往往会吞没pl响应。已公布的第2015/0155829a1和第2018/0262159a1号美国专利申请公开了用于户外发光成像的技术，其中电气地调制被测光伏模块的操作点，从而允许锁定检测以区分发光信号与环境阳光。然而，与基于el的检查一样，这些电气地调制的pl(‘empl’)方法需要合格的人员来安装用于偏置一个或多个光伏模块的电气硬件。
6、光伏模块的操作点可以替代地通过模块的受控制的部分遮光以非接触方式进行光学调制，如r.bhoopathy等人的‘阳光激发下光伏模块的户外光致发光成像(outdoorphotoluminescence imaging of photovoltaic modules with sunlight excitation)’，光伏技术的研究与应用进展(prog.photovolt.res.appl)，26,69-73(2018)和r.bhoopathy等人的‘非接触式开关太阳能电池板的户外光致发光成像：技术考虑与应用(outdoorphotoluminescence imaging of solar panels by contactless switching:technicalconsiderations and applications)’，光伏技术的研究与应用进展(prog.photovolt.res.appl)，28，217-228(2020)所公开。这种光学调制的pl(‘ompl’)方法基于这样的原理，即对子串中的一个或多个‘控制电池’选择性地遮光会导致同一子串中所有其它电池(‘测试电池’)在例如最大功率点(mpp)与开路(oc)的两个电操作点之间切换。在oc下来自经照射电池的pl发射大约是mpp下的二十倍的情况下，调制操作点使得pl能够与通常由反射阳光产生的更强烈的环境光分量区分开来。
7、如图2a中示意性地示出，暴露于太阳辐射206的光伏模块100的给定子串104中的测试电池200的pl发射可以通过用外壳210覆盖控制电池208(隐藏)来方便地调制，所述外壳含有一个或多个led 212，所述led被选择为以大约或略高于1太阳当量的光强度照射控制电池。理想地，led外壳210完全阻挡环境光到达控制电池208，使得当关断led 212时，子串104中的测试电池200浮动到oc，而电流改为流过相关联bpd 108。当led接通时，测试电池200恢复到mpp。从测试电池200到达相机216的光214的pl组分的最终变化允许计算机218提取从测试电池发射的pl的图像，例如通过在mpp和oc处用测试电池采集的差分图像，以呈现在显示器220上。
8、可以利用具有约1125nm的开启波长和1150nm的截止波长的带通滤波器222显著降低到达相机216的环境光的总强度，从而利用硅的带间pl光谱与约1135nm的大气吸收带之间的偶然重合。如果必要或被认为有利，可以通过有线或无线方式同步相机216和led 212的操作。
9、为了提高检查吞吐量，通过同时切换其中如图2b所示带有扩展led的外壳224放置在整排电池上的每个子串104中的一个或两个控制电池208的照射，可以方便地对被测光伏模块中的所有子串执行此操作。这允许采集从光伏模块100中除了所选控制电池208之外的所有电池200发射的p本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定指示串联连接的光伏模块的第一串中的至少一个光伏模块对太阳辐射的响应的数据的方法，所述第一串是并联连接到逆变器并暴露于太阳辐射的串联连接的光伏模块的多个串中的一个，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述太阳辐射的所述响应包括光致发光响应。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(ii)包括以空间分辨的方式测量所述第一信号和第二信号，使得指示所述光致发光响应的所述数据包括所述一个或多个测试模块或控制模块的光致发光图像。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自从所述测试模块或所述一个或多个控制模块中选择的所述第一串中的两个或更多个模块中的每一个的第一信号和第二信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自一个或多个测试模块中的每一个的第一信号和第二信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自所有所述测试模块的第一信号和第二信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自所
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一信号和第二信号由安装在移动平台上的检测器测量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤(i)包括调制入射在多个控制模块的选定部分上的所述照射强度，使得在大致最大功率点与开路之间调制所述测试模块的所述操作点。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括以下步骤：测量所述照射强度的所述调制与指示所述响应的所述数据之间的相位延迟。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中选择控制模块的数量或所述入射照射强度的所述调制的幅度，使得由所述入射照射强度的所述调制产生的操作点对于所述测试模块与对于所述一个或多个控制模块不同。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：将来自测试模块的响应与来自控制模块的响应进行比较。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中步骤(i)还包括调制入射在串联连接的光伏模块的第二串中的一个或多个选定控制模块的选定部分上的照射强度，所述调制与入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度的所述调制成相反关系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一串和第二串的调制操作点被选择为使得递送到所述逆变器的总电流保持基本上恒定。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，还包括以下步骤：对所述第一串中被选择为偏置模块的一个或多个光伏模块的选定部分进行遮光，同时调制入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，还包括以下步骤：对所述第一串中的一个或多个控制模块的选定部分进行遮光，同时调制入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，还包括以下步骤：改变逆变器电压以移位所有所述并联连接的串的操作点。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括在由入射在所述一个或多个控制模块上的所述照射强度的所述调制产生的一个或多个附加操作点处，测量来自所述测试模块或控制模块中的一个或多个中的每一个的一个或多个附加信号，并且步骤(iii)包括处理测得的附加信号，以确定指示所述一个或多个测试模块或控制模块对太阳辐射的所述响应的附加数据。
19.一种制品，其包括非瞬时性计算机可读介质，所述非瞬时性计算机可读介质具有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码被配置成实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法的至少步骤(iii)。
20.一种用于确定指示串联连接的光伏模块的第一串中的至少一个光伏模块对太阳辐射的响应的数据的设备，所述第一串是并联连接到逆变器并暴露于太阳辐射的串联连接的光伏模块的多个串中的一个，所述设备包括：
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述测量系统包括一个或多个检测器，所述一个或多个检测器对响应于所述太阳辐射从所述一个或多个测试模块或控制模块发射的光致发光敏感。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述测量系统包括一个或多个相机，所述一个或多个相机用于以空间分辨的方式测量所述第一信号和第二信号，使得指示所述响应的所述数据包括所述一个或多个测试模块或控制模块的光致发光图像。
23.根据权利要求20至2...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于确定指示串联连接的光伏模块的第一串中的至少一个光伏模块对太阳辐射的响应的数据的方法，所述第一串是并联连接到逆变器并暴露于太阳辐射的串联连接的光伏模块的多个串中的一个，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述太阳辐射的所述响应包括光致发光响应。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(ii)包括以空间分辨的方式测量所述第一信号和第二信号，使得指示所述光致发光响应的所述数据包括所述一个或多个测试模块或控制模块的光致发光图像。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自从所述测试模块或所述一个或多个控制模块中选择的所述第一串中的两个或更多个模块中的每一个的第一信号和第二信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自一个或多个测试模块中的每一个的第一信号和第二信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自所有所述测试模块的第一信号和第二信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(ii)包括测量来自所有所述测试模块和来自所有所述控制模块的第一信号和第二信号。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一信号和第二信号由安装在移动平台上的检测器测量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤(i)包括调制入射在多个控制模块的选定部分上的所述照射强度，使得在大致最大功率点与开路之间调制所述测试模块的所述操作点。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括以下步骤：测量所述照射强度的所述调制与指示所述响应的所述数据之间的相位延迟。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中选择控制模块的数量或所述入射照射强度的所述调制的幅度，使得由所述入射照射强度的所述调制产生的操作点对于所述测试模块与对于所述一个或多个控制模块不同。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：将来自测试模块的响应与来自控制模块的响应进行比较。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中步骤(i)还包括调制入射在串联连接的光伏模块的第二串中的一个或多个选定控制模块的选定部分上的照射强度，所述调制与入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度的所述调制成相反关系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一串和第二串的调制操作点被选择为使得递送到所述逆变器的总电流保持基本上恒定。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，还包括以下步骤：对所述第一串中被选择为偏置模块的一个或多个光伏模块的选定部分进行遮光，同时调制入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，还包括以下步骤：对所述第一串中的一个或多个控制模块的选定部分进行遮光，同时调制入射在所述第一串中的所述一个或多个控制模块的选定部分上的所述照射强度。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，还包括以下步骤：改变逆变器电压以移位所有所述并联连接的串的操作点。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中步骤(ii)包括在由入射在所述一个或多个控制模块上的所述照射强度的所述调制产生的一个或多个附加操作点处，测量来自所述测试模块或控制模块中的一个或多个中的每一个的一个或多个附加信号，并且步骤(iii)包括处理测得的附加信号，以确定指示所述一个或多个测试模块或控制模块对太阳辐射的所述响应的附加数据。
19.一种制品，其包括非瞬时性计算机可读介质，所述非瞬时性计算机可读介质具有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码被配置成实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法的至少步骤(iii)。
20.一种用于确定指示串联连接的光伏模块的第一串中的至少一个光伏模块对太阳辐射的响应的数据的设备，所述第一串是并联连接到逆变器并暴露于太阳辐射...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·昆兹，杰曼·安托万·雷伊，托尔斯滕·特鲁普克，马蒂亚斯·尤尔，
申请(专利权)人：新南创新私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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