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光伏发电系统

阅读：253发布：2020-05-13

IPRDB可以提供光伏发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种光伏发电系统，涉及光伏发电技术领域。该光伏发电系统包括监控中心、与监控中心通信连接的光伏电站，每个光伏电站包括无线网关、光伏发电装置及与光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块，该无线网关与监控中心、光伏电站内的所有Zigbee通信模块通信连接；该光伏发电装置实时采集发电数据，根据发电数据对太阳光角度自动跟踪，该发电数据由Zigbee通信模块发送至无线网关，通过无线网关转发至监控中心；该监控中心依据发电数据监测光伏发电装置的运行。该光伏发电系统能对太阳光角度自动跟踪，提高发电效率，无需现场布置通信电缆，能实时远程监控，应用场合广，具有低成本、低功耗和高可维护性。，下面是光伏发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光伏发电系统，其特征在于，包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块，所述无线网关与所述监控中心、所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块均通信连接；

所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；

所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；

所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；

所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。

2.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述无线网关与所述监控中心通过GPRS网络连接，所述无线网关与所述Zigbee通信模块通过Zigbee网络连接。

3.如权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，所述无线网关包括Zigbee协调器模块和GPRS模块，所述Zigbee协调器模块和所述GPRS模块电连接，所述Zigbee协调器模块用于与所述Zigbee通信模块通过所述Zigbee网络连接，所述GPRS模块用于与所述监控中心通过所述GPRS网络连接。

4.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置包括数据采集模块、太阳能电池板及控制器，所述数据采集模块及所述太阳能电池板均与所述控制器电连接，所述控制器还与所述Zigbee通信模块电连接；

所述数据采集模块用于实时采集所述发电数据，并通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；其中，所述发电数据包括当前的太阳光强度及太阳光角度；

所述控制器用于依据所述太阳光强度及所述太阳光角度调整所述太阳能电池板的角度以对太阳光角度自动跟踪。

5.如权利要求4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置还包括储能模块，所述储能模块与所述控制器电连接，所述储能模块用于存储所述太阳能电池板转换得到的电能。

6.如权利要求4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置还包括逆变器，所述逆变器与所述控制器电连接，所述逆变器用于将直流电能转换为交流电能。

7.如权利要求4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述数据采集模块包括多个传感器。

8.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述监控中心还用于当监测到所述光伏发电装置的运行发生异常时，发出告警信息。

9.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述监控中心还用于同步所述无线网关的时钟数据。

10.一种光伏发电系统，其特征在于，包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与所述光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块；所述无线网关与所述监控中心通过GPRS网络通信连接，所述无线网关还与所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块通过Zigbee网络通信连接；

所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；

所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；

所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；

所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。

说明书全文

光伏发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种光伏发电系统。

背景技术

[0002] 能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。然而，在人类享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题直接威胁着人类的生存和发展，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能、风能、水能、潮汐能等可再生能源的利用被普遍看好，其中太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发利用潜力。目前，利用太阳能的方式主要有太阳能光热转换和光电转换两种。太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上，使光能直接转化为热能。太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体的光伏效应原理进行光电转换，通常叫做“光生伏打效应”，光伏电站是其典型应用。

[0003] 现有的光伏发电系统主要是采用RS-485总线，而RS-485总线的通信距离短、施工要求高、成本大，考虑到通信线缆的铺设难度，光伏电站大多建设在平整规则的场地上，对于一些特殊的地形(例如，海洋、湖泊、山地等)布线较为困难。因此，现有的光伏发电系统在建设时需要大量布线，施工周期长，对于地形复杂的区域更是难以实现。此外，由于地球的自转，每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，而只有太阳能电池板时刻正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板，才能有效保证发电效率。

[0004] 因此，如何提高电池板的发电效率、解决现有的光伏发电系统存在的通信距离短、施工成本高、施工时间长的问题，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种光伏发电系统，以解决上述问题。

[0006] 为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

[0007] 第一方面，本发明提出一种光伏发电系统，所述光伏发电系统包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块，所述无线网关与所述监控中心、所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块均通信连接；所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。

[0008] 第二方面，本发明还提出另一种光伏发电系统，所述光伏发电系统包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与所述光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块；所述无线网关与所述监控中心通过GPRS网络通信连接，所述无线网关还与所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块通过Zigbee网络通信连接；所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。

[0009] 相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0010] 本发明提供的光伏发电系统包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块，所述无线网关与所述监控中心、所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块均通信连接；所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。由于该光伏发电系统采用了Zigbee网络与GPRS网络相结合的无线通信技术，解决了现有的发电站地域分布特殊，监控困难和布线易老化的问题，信号传输稳定便捷，无需现场布置通信电缆，对不同光伏电站进行集中监控和管理，适用场合广，具有低成本、低功耗和高可维护性。此外，本发明实施例中的光伏发电装置还能根据采集的太阳光强度和太阳光角度调整太阳能电池板的角度以对太阳光角度自动跟踪，提高太阳能电池板的发电效率。

[0011] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0013] 图1示出了本发明实施例所提供的光伏发电系统的组成示意图。

[0014] 图2示出了本发明实施例所提供的光伏发电系统的具体组成示意图。

[0015] 图3示出了本发明实施例所提供的光伏发电装置的结构框图。

[0016] 图4示出了本发明实施例所提供的无线网关的结构框图。

[0017] 图标：10-光伏发电系统；100-监控中心；200-光伏电站；210-无线网关；220-光伏发电装置；230-Zigbee通信模块；212-Zigbee协调器模块；214-GPRS模块；221-数据采集模块；222-太阳能电池板；223-控制器；224-储能模块；225-逆变器；226-直流负载；227-交流负载。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0020] 请参照图1，为本发明的一个实施例所提供的光伏发电系统10的组成示意图。该光伏发电系统10包括监控中心100及与所述监控中心100通信连接的至少一个光伏电站200。优选地，在本实施例中，所述光伏电站200包括多个，例如，图1中所示的光伏电站1、光伏电站2、…、光伏电站N(N≥1)；该监控中心100设有操作台，一方面可通过分析各光伏电站200上传的数据对各光伏电站200的发电情况进行实时监控；另一方面，当发现光伏电站200上传的数据经过处理后有异常情况时，监控中心100可发出告警信息以提示操作人员，操作人员在发现告警信息后可通过操作台及时对异常情况进行处理，实现远程运维。需要说明的是，在本实施例中，所有的光伏电站200的结构和功能相同。

[0021] 请参照图2，在本实施例中，每个所述光伏电站200均包括无线网关210、光伏发电装置220以及与所述光伏发电装置220一一对应连接的Zigbee通信模块230，所述无线网关210与所述监控中心100、所述光伏电站200内的所有Zigbee通信模块230均通信连接。其中，所述无线网关210与所述监控中心100通过GPRS网络通信连接，所述无线网关210与所述Zigbee通信模块230通过Zigbee网络连接。应理解，在每一个光伏电站200中，包括一个无线网关210和多个光伏发电装置220，每个光伏发电装置220均对应连接一个Zigbee通信模块
230，该光伏电站200内的无线网关210与该光伏电站200内所有的Zigbee通信模块230通过Zigbee网络进行通信。例如，在某一个光伏电站200中，包括5个光伏发电装置220，则该5个光伏发电装置220分别与5个Zigbee通信模块230连接，该5个Zigbee通信模块230均与该光伏电站200中的无线网关210通信连接，用于将光伏发电装置220的数据发送至无线网关
210，该无线网关210对接收的数据通过GPRS网络转发到监控中心100；由此，该监控中心100实现对多个光伏电站200进行监控和管理。在本实施例中，Zigbee是一种低成本、低功耗、高容量的短距离无线通信技术，GPRS是通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，可以很方便地实现远程实时监控。

[0022] 所述光伏发电装置220用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪。

[0023] 所述光伏发电装置220还用于通过所述Zigbee通信模块230将所述发电数据发送至所述无线网关210。

[0024] 如图3所示，在本实施例中，所述光伏发电装置220具体可包括数据采集模块221、太阳能电池板222及控制器223，所述数据采集模块221及所述太阳能电池板222均与所述控制器223电连接，所述控制器223还与所述Zigbee通信模块230电连接。

[0025] 所述数据采集模块221用于实时采集所述发电数据，并通过所述Zigbee通信模块230将所述发电数据发送至所述无线网关210；其中，所述发电数据包括当前的太阳光强度及太阳光角度。在本实施例中，所述数据采集模块221包括多个传感器，优选地，该多个传感器集中安装在控制器223的附近，除了实时采集太阳光强度、太阳光角度外，其采集的发电数据还可包括环境温度、风速，太阳能电池板222的温度、输出电压、输出电流、方位角等参数信息。

[0026] 所述控制器223用于依据所述太阳光强度及所述太阳光角度调整所述太阳能电池板222的角度以对太阳光角度自动跟踪。在本实施例中，由于太阳光的强度和角度时刻在变化，所述控制器223在接收到数据采集模块221采集的发电数据后，根据其中的太阳光强度和太阳光角度自动调整太阳能电池板222的角度，以保证太阳能电池板222能够时刻正对太阳，对太阳光角度自动跟踪，从而提高该太阳能电池板222的发电效率。

[0027] 进一步地，所述光伏发电装置220还包括储能模块224，所述储能模块224与所述控制器223电连接，所述储能模块224用于存储所述太阳能电池板222转换得到的电能。例如，所述储能模块224可以是蓄电池等。

[0028] 进一步地，所述光伏发电装置220还包括逆变器225，所述逆变器225与所述控制器223电连接，所述逆变器225用于将直流电能转换为交流电能。

[0029] 在本实施例中，太阳能电池板222利用“光伏效应”原理，将太阳的光能转换为直流电能，该直流电能可以供直流负载226使用；该直流电能经过逆变器225转换为交流电能后，便可供交流负载227使用。

[0030] 在本实施例中，所述Zigbee通信模块230在接收到对应的光伏发电装置220的发电数据后，通过Zigbee网络将该发电数据发送至无线网关210。

[0031] 需要说明的是，在本实施例中，所述Zigbee通信模块230可以是独立的设备与所述光伏发电装置220连接，也可以与所述光伏发电装置220集成在一起。

[0032] 所述无线网关210用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心100。

[0033] 如图4所示，在本实施例中，所述无线网关210可包括Zigbee协调器模块212和GPRS模块214，所述Zigbee协调器模块212和所述GPRS模块214电连接，所述Zigbee协调器模块212用于与所述Zigbee通信模块230通过所述Zigbee网络连接，所述GPRS模块214用于与所述监控中心100通过所述GPRS网络连接。

[0034] 具体地，在本实施例中，所述Zigbee协调器模块212用于接收所述Zigbee通信模块230发送的与其对应的光伏发电装置220的发电数据，然后将该发电数据发送给所述GPRS模块214；所述GPRS模块214用于通过GPRS网络将所述发电数据发送至监控中心100，从而实现了光伏电站200与监控中心100的远程数据传输和通信。

[0035] 需要说明的是，在本实施例中，所述无线网关210还可用于对接收的各光伏发电装置220进行预存储和预处理，以在出现异常情况时能及时、迅速地维护和处理。

[0036] 所述监控中心100用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置220的运行。

[0037] 在本实施例中，所述监控中心100通过GPRS网络接收无线网关210中的GPRS模块214发送的发电数据，通过对各光伏发电装置220的发电数据的实时动态处理，监控各光伏发电装置220的发电情况，进而控制所述光伏发电装置220的运行。

[0038] 在本实施例中，所述监控中心100用于当监测到所述光伏发电装置220的运行发生异常时，发出告警信息。具体地，所述监控中心100可根据接收的所述发电数据判断对应的光伏发电装置220是否有异常，当有异常时，发出告警信息，以提示操作人员及时处理；操作人员根据该告警信息执行相应的操作，所述监控中心100还用于响应操作人员根据所述告警信息执行的操作向对应的所述光伏发电装置220发送控制指令，进而控制所述光伏发电装置220的运行。其中，所述控制指令的发送过程为：所述监控中心100发送给所述无线网关210，所述无线网关210转发给相应的Zigbee通信模块230，进而通过Zigbee通信模块230发送给所述光伏发电装置220。

[0039] 例如，所述监控中心100可根据该多个传感器采集的温度、风速、太阳光强度等实时天气气象信息判断外部环境是否恶劣(例如，雨、雪)，在环境比较恶劣时，向所述光伏发电装置220发送控制指令以使光伏发电装置220将该太阳能电池板222的角度调整为保护姿态。当所述监控中心100提示光伏发电装置220的运行出现故障时，则操作人员通过该监控中心100可发出切断电源的控制指令，控制对应的所述光伏发电装置220停止工作，防止故障蔓延，影响其他光伏发电装置220的正常运转。

[0040] 在本实施例中，所述监控中心100还用于同步所述无线网关210的时钟数据。具体地，所述监控中心100将与其通信连接的所有无线网关210的时钟数据进行同步。

[0041] 优选地，在本实施例中，所述监控中心100为具有GPRS或Internet功能的电子设备，例如，手机、电脑等。

[0042] 综上所述，本发明提供的光伏发电系统包括监控中心以及与所述监控中心通信连接的至少一个光伏电站，每个所述光伏电站均包括无线网关、光伏发电装置以及与光伏发电装置一一对应连接的Zigbee通信模块，所述无线网关与所述监控中心、所述光伏电站内的所有Zigbee通信模块均通信连接；所述光伏发电装置用于实时采集发电数据，并根据所述发电数据对太阳光角度自动跟踪；所述光伏发电装置还用于通过所述Zigbee通信模块将所述发电数据发送至所述无线网关；所述无线网关用于将接收到的所述发电数据发送至所述监控中心；所述监控中心用于依据所述发电数据监测所述光伏发电装置的运行。由于该光伏发电系统采用了Zigbee网络与GPRS网络相结合的无线通信技术，解决了现有的发电站地域分布特殊，监控困难和布线易老化的问题，信号传输稳定便捷，无需现场布置通信电缆，对不同光伏电站进行集中监控和管理，适用场合广，具有低成本、低功耗和高可维护性。此外，本发明实施例中的光伏发电装置还能根据采集的太阳光强度和太阳光角度调整太阳能电池板的角度以对太阳光角度自动跟踪，提高太阳能电池板的发电效率。

[0043] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0044] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

标题	发布/更新时间	阅读量
光伏发电系统-专利编号CN108075559A	2020-05-13	374
光伏发电系统-专利编号CN107528528A	2020-05-11	584
光伏发电系统-专利编号CN103296110B	2020-05-12	191
光伏发电系统-专利编号CN110098794A	2020-05-13	679
光伏发电系统-专利编号CN108039866A	2020-05-11	283
光伏发电系统-专利编号CN103296110A	2020-05-12	625
光伏发电系统-专利编号CN107769388A	2020-05-13	252
光伏发电系统-专利编号CN106253797A	2020-05-11	497
光伏发电系统-专利编号CN105790709A	2020-05-11	995
光伏发电系统-专利编号CN102447427A	2020-05-12	346

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