新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站系统技术方案

新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站系统，它包含有：一太阳能光伏电池组件子系统；由一块以上的太阳能光伏电池组件组成；一交流并网子系统；包括交流汇流箱和电能计量设备；一监控子系统；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，本实用新型专利技术通解决了传统的光伏建筑一体化的太阳能光伏电站系统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，缩短系统故障排除时间，提高系统的可维护性和可扩展性，可推广用于太阳能光伏电站系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及互联网络技术、通讯技术、电力技术和自动控制技术提出的太阳 能光伏电站系统，属于能源

技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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、提高系统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系统。本技术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 伏电站系统，它包含有一太阳能光伏电池组件子系统；由一块以上的太阳能光伏电池组 件组成；一交流并网子系统；包括交流汇流箱和电能计量设备；一监控子系统；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系统中设置有可以及时发现系统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系统。3本技术通过构建光伏建筑一体化(BIPV)的新型太阳能光伏电站系统，可以 解决传统的光伏建筑一体化(BIPV)的太阳能光伏电站系统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，缩短系统故障排除时间，提高系统的可维护 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是本技术的原理结构示意图；图2是本技术所述的太阳能电池组件子系统原理结构示意图；图3是本技术所述的载波通信集中器原理结构示意图；图4是本技术数据上传处理流程图5是本技术参数下传处理流程图6是本技术运营指令下传流程具体实施方式下面将结合附图对本技术做详细的介绍如图1所示，新型光伏建筑一体化 太阳能光伏电站系统可以分为三个部分，包括太阳能光伏电池组件子系统、交流并网子系 统和监控子系统。其中太阳能光伏电池组件子系统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系统由芯片级逆变模块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系统主要功能是可靠的、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系统 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。交流并网子系统由交流汇流箱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。交流并网子系统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ai(V220V、50/60HZ)电网或本地的用电配电箱。监控子系统由载波通信集中器7，监控计算机(PC)S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)S通过RS232/485/以太网通信线连接。监控子系统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系统参数的配置生成、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，系统给予提示，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，本技术的故障自诊断功 能将大大缩短故障定位的时间，提高系统的运行效率和安全性，提高系统的可维护性和电 站的管理水平。该功能也是本技术的创新点之一。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系统的操作者的帐号、权本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．新型光伏建筑一体化太阳能光伏电站系统，其特征在于它包含有：一太阳能光伏电池组件子系统；由一块以上的太阳能光伏电池组件（１、２、３、４）组成；一交流并网子系统；包括交流汇流箱（５）和电能计量设备（６）；一监控子系统；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）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国平，胡瑞宾，陈伟，范涛，陈敏鸿，
申请(专利权)人：龙驰幕墙工程有限公司，上海纽恩新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86