一种光伏发电系统及其故障处理方法、发电设备

技术领域

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及其故障处理方法、发电设备。

背景技术

随着光伏发电系统逐渐大规模普及，光伏组件(也称为光伏板)的持续运行越发受到重视，光伏组件出现故障时，现有的解决方案是在出现整个串联的光伏组件中间一块光伏组件故障时，直接断开后面串联的光伏组件，这样实际就闲置了很多原来还可以继续使用的光伏组件，导致资源浪费，光伏发电系统的发电功率下降，光伏发电系统的效益受影响。

针对现有技术中光伏发电系统的故障处理方案不能有效利用光伏组件的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种光伏发电系统及其故障处理方法、发电设备，以解决现有技术中光伏发电系统的故障处理方案不能有效利用光伏组件的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏发电系统，其中，所述光伏发电系统包括：串联的多个光伏组件；其中，每个光伏组件的正极端口设置有第一开关，每个光伏组件的两端之间搭建一条支路，该支路上设置有第二开关；所述光伏组件和所述第一开关串联后，再与所述第二开关并联设置；每个光伏组件上设置有能源监测模块，用于监测每个光伏组件的电压；其中，所述电压用于判断光伏组件的工作状态，从而进一步控制该光伏组件所对应的第一开关和第二开关的开闭。

进一步地，所述光伏发电系统还包括：汇流箱，接入所有光伏组件的串联支路上，用于为光伏组件供电。

进一步地，所述光伏发电系统还包括：网关，所述能源监测模块和所述汇流箱均通过通信总线与所述网关相连；所述第一开关和所述第二开关均与所述网关连接。

进一步地，所述第一开关为常闭开关，所述第二开关为常开开关。

本发明还提供了一种光伏发电系统的故障处理方法，应用于上述的光伏发电系统，其中，所述方法包括：监测所述光伏发电系统的每个光伏组件的工作状态；在监测到工作状态为非正常状态的光伏组件时，将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作。

进一步地，监测所述光伏发电系统的每个光伏组件的工作状态，包括：根据每个光伏组件上设置的能源监测模块，监测每个光伏组件的电压；如果光伏组件的电压为零，则判定该光伏组件的工作状态为非正常状态；如果光伏组件的电压与其他光伏组件的电压的差值超出预设值，则判定该光伏组件的工作状态为非正常状态。

进一步地，将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作，包括：控制非正常状态的光伏组件对应的第一开关打开，控制其对应的第二开关关闭。

进一步地，在监测到工作状态为非正常状态的光伏组件时，将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作之后，所述方法还包括：监测非正常状态的光伏组件的工作状态；在监测到工作状态转变为正常状态时，控制该光伏组件接入光伏发电系统。

进一步地，控制该光伏组件接入光伏发电系统，包括：控制该光伏组件对应的第一开关关闭，控制其对应的第二开关打开。

本发明还提供了一种发电设备，其中，所述发电设备包括上述的光伏发电系统。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如上述的方法。

应用本发明的技术方案，当整个光伏发电系统中有一个或多个光伏组件发生故障，通过自适应调整光伏组件，只切断发生故障的光伏组件，其余光伏组件均可正常使用可继续发电供电，使得整个光伏发电系统最大程度减少发电量的下降，也能及时排查故障，保障光伏发电系统的效益，提高光伏发电系统的效率和稳定性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的光伏发电系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的能源监测模块的连接示意图；

图3是根据本发明实施例的光伏发电系统的故障处理方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的光伏发电系统的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，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商品或者装置不仅包括那些要素，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商品或者装置所固有的要素。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商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

图1是根据本发明实施例的光伏发电系统的结构示意图，如图1所示，光伏发电系统包括：串联的多个光伏组件(图1以5个光伏组件举例说明)。本实施例在每个光伏组件上加上接触器(继电器)以及能源监测模块，能源监测模块以及汇流箱通过RS485通信总线与网关相连。实现对光伏组件状态的监控以及控制。

每个光伏组件的正极端口设置有第一开关NC(例如NC1、NC2……NC5)，每个光伏组件的两端之间搭建一条支路，该支路上设置有第二开关NO(例如NO1、NO2……NO5)。光伏组件和第一开关串联后，再与第二开关并联设置。每个光伏组件上设置有能源监测模块，用于监测每个光伏组件的电压；其中，上述电压用于判断光伏组件的工作状态，从而进一步控制该光伏组件所对应的第一开关和第二开关的开闭。

需要说明的是，上述工作状态包括正常状态和非正常状态，非正常状态包括故障或发电功率低下。如果能源监测模块监测到的电压为零，则表示该能源监测模块所对应的光伏组件出现故障。如果能源监测模块监测到的电压与其他光伏组件的电压相比，差值较大(差值超出预设值)，则表示该能源监测模块所对应的光伏组件的发电功率低下。

对于处于非正常状态的光伏组件，将其断开，保留其他正常状态的光伏组件继续发电供电。在光伏发电系统最初运行时，每个光伏组件的第一开关均是常闭状态，第二开关均是常开状态。如果需要断开某一个或多个光伏组件(非正常状态的光伏组件)，则控制其对应的第一开关打开，第二开关关闭。基于此，通过自适应调整光伏组件，只切断发生故障的光伏组件，其余光伏组件均可正常使用可继续发电供电，使得整个光伏发电系统最大程度减少发电量的下降，也能及时排查故障，保障光伏发电系统的效益，提高光伏发电系统的效率和稳定性。

光伏发电系统还包括：汇流箱，接入所有光伏组件的串联支路上，用于为光伏组件供电。光伏发电系统还包括网关，如图2所示的能源监测模块的连接示意图，能源监测模块和汇流箱均通过通信总线与上述网关相连，实现对光伏组件的工作状态的监控。第一开关和第二开关均与网关DO(或扩展DO控制模块)接口相接，通过输出24V信号进行控制。上述第一开关为常闭开关，上述第二开关为常开开关。只有在需要切断光伏组件时，第一开关由常闭状态转换为打开状态，第二开关由常开状态转换为关闭状态。

当光伏组件出现故障，导致原光伏发电系统断开，网关读取汇流箱的电流信息，如果发电电流值为零，网关输出信号控制所有第一开关打开。并读取各个能源监测模块的电压值，也可以直接监测各个能源监测模块的电压值。与电压值为零的能源监测模块相对应的便是因故障而断开的光伏组件，正常光伏组件对应的第一开关恢复常闭，网关输出信号控制故障光伏组件对应的第一开关打开，第二开关闭合，使故障光伏组件从原光伏发电系统中断开。

当光伏组件因故障老化，导致单块光伏组件发电功率下降，但仍然以导通状态接入光伏发电系统时，会出现木桶效应，使整个光伏发电系统发电功率降低。在系统正常运行的情况下(忽略光照不均匀的情况)，网关通过读取光伏组件上能源监测模块的电压值，来判断光伏组件的使用情况，当该光伏组件的电压值与其他光伏组件的电压值的偏差较大时，则判断该光伏组件发电功率低下，网关输出信号控制该光伏组件的第一开关打开以及第二开关闭合，使其从原光伏发电系统中断开。使得整个光伏发电系统最大程度减少发电量的下降，也能及时排查故障，保障光伏发电系统的效益，提高光伏发电系统的效率和稳定性。

本实施例还提供一种发电设备，该发电设备包括上述介绍的光伏发电系统。

实施例2

图3是根据本发明实施例的光伏发电系统的故障处理方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301，监测光伏发电系统的每个光伏组件的工作状态；

步骤S302，在监测到工作状态为非正常状态的光伏组件时，将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作。

需要说明的是，光伏组件的工作状态包括正常状态和非正常状态，非正常状态包括故障或发电功率低下。如果能源监测模块监测到的电压为零，则表示该能源监测模块所对应的光伏组件出现故障。如果能源监测模块监测到的电压与其他光伏组件的电压相比，差值较大(差值超出预设值)，则表示该能源监测模块所对应的光伏组件的发电功率低下。

具体地，根据每个光伏组件上设置的能源监测模块，监测每个光伏组件的电压；如果光伏组件的电压为零，则判定该光伏组件的工作状态为非正常状态；如果光伏组件的电压与其他光伏组件的电压的差值超出预设值，则判定该光伏组件的工作状态为非正常状态。基于此，能够准确及时的监控出现故障或者发电功率低下的光伏组件，从而及时作出故障处理反应，降低对整个光伏发电系统造成的影响。

在具体应用时，将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作，具体通过以下技术手段实现：控制非正常状态的光伏组件对应的第一开关打开，控制其对应的第二开关关闭。需要说明的是，上述第一开关为常闭开关，上述第二开关为常开开关。只有在需要切断光伏组件时，第一开关由常闭状态转换为打开状态，第二开关由常开状态转换为关闭状态。

基于此，当整个光伏发电系统中有一个或多个光伏组件发生故障，通过自适应调整光伏组件，只切断发生故障的光伏组件，其余光伏组件均可正常使用可继续发电供电，使得整个光伏发电系统最大程度减少发电量的下降，也能及时排查故障，保障光伏发电系统的效益，提高光伏发电系统的效率和稳定性。

在将非正常状态的光伏组件断开，并保证其他光伏组件的正常工作之后，继续监测非正常状态的光伏组件的工作状态；在监测到工作状态转变为正常状态时，控制该光伏组件接入光伏发电系统。具体地，控制该光伏组件对应的第一开关关闭，控制其对应的第二开关打开。基于此，在光伏组件恢复正常后，可以及时接入整个光伏发电系统，从而保证光伏发电系统的效益，提高光伏发电系统的效率。

实施例3

本发明在搭建好自适应光伏发电系统的情况下，不仅能让整个光伏发电系统只暂停故障光伏组件，而且让光伏发电系统最大程度减少发电量的下降。

图4是根据本发明实施例的光伏发电系统的控制流程图，如图4所示，该流程包括：

步骤S401，监控所有光伏组件的工作状态。当有故障光伏组件(指发生故障和/或发电功率低下)时会第一时间检测到同时能做出相应动作，如果没发有故障光伏组件，则继续监测光伏组件的工作状态。基于此，能够及时排查故障光伏组件，保证整个光伏发电系统的稳定。

步骤S402，判断是否有光伏组件发生故障。如果是，则执行步骤S403，如果否，则执行步骤S401。

步骤S403，切断故障光伏组件，保证其余光伏组件正常使用。

现有的光伏发电系统的光伏组件是串联在一起的，本发明在原来的光伏发电系统进行改造，只切断发生故障的光伏组件，其余光伏组件均可正常使用可继续发电供电。从而保证新的光伏发电系统安全稳定运行，此时也可以对故障光伏组件进行排查与更换。用此方案，可使光伏组件自适应故障问题，减少发电功率的下降，保证光伏发电系统高效稳定运行。

实施例4

本发明实施例提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的光伏发电系统的故障处理方法。

上述存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。