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本項(xiàng)目采用無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)概念，現(xiàn)場(chǎng)傳感控制物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)STM32 Nucleo F401RE采集光伏板狀態(tài)性能、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，后臺(tái)服務(wù)算法在云端ARM? mbed? IoT實(shí)現(xiàn)，可以為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節(jié)能助手軟件工具/效率提升管理系統(tǒng)。采用基于無(wú)線傳感器網(wǎng)的智能控制器，自適應(yīng)地根據(jù)太陽(yáng)照射陰影分布的變化優(yōu)化熱電陣列的串并電連接拓?fù)洌瑥亩谪?fù)載上產(chǎn)生最大的功率，同時(shí)消除負(fù)載電壓不穩(wěn)，過(guò)低或停電。 智能太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)光伏陣列優(yōu)化重構(gòu)控制策略將極大地提高局部陰影條件下的最大輸出功率，具有巨大的應(yīng)用前景。未來(lái)幾年內(nèi)的光伏市場(chǎng)目標(biāo)將極有可能是陣列拓?fù)鋭?dòng)態(tài)重構(gòu)控制器在各級(jí)光伏電站的大規(guī)模安裝，結(jié)合政府的稅收優(yōu)惠，采用第三代智能光伏組件將為電站運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)20%的經(jīng)濟(jì)效益提升。

光伏發(fā)電一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題是在運(yùn)行過(guò)程中，由于陰影、碎片、污垢、鳥(niǎo)糞、云霧遮蓋、地形地貌或其他因素，光伏板組件效率會(huì)有不同程度的下降，而單個(gè)組件效率下降會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)整體的效率大幅下降，大量光能不能轉(zhuǎn)換成有用能量, 造成很大的太陽(yáng)能浪費(fèi)。光伏電源中，由于這種光照的不均勻性，光伏發(fā)電陣列中各模塊的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻嚴(yán)重不等，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新革命性的智能控制技術(shù)以減少輸出功率的失配損失。

傳統(tǒng)光伏陣列的串并聯(lián)接方式是固定的，而不同陰影分布對(duì)光伏陣列最大輸出功率影響很大，所以減弱局部陰影對(duì)輻照度的影響是減弱光伏陣列輸出功率損耗的最好辦法。光伏陣列的重構(gòu)通過(guò)改變光伏陣列中組件的連接方式，進(jìn)而改變了光伏陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)際上也是改變了局部陰影在陣列上的分布；選出能傳遞最大功率的陣列結(jié)構(gòu)就改善了局部陰影下光伏陣列的輸出特性，減輕了局部陰影對(duì)輻照度的影響，達(dá)到減少全局峰值功率下降的目的。

本項(xiàng)目采用無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)概念，現(xiàn)場(chǎng)傳感控制物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)STM32 Nucleo F401RE采集光伏板狀態(tài)性能、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，后臺(tái)服務(wù)算法在云端ARM? mbed? IoT實(shí)現(xiàn)，可以為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節(jié)能助手軟件工具/效率提升管理系統(tǒng)。采用基于無(wú)線傳感器網(wǎng)的智能控制器，自適應(yīng)地根據(jù)太陽(yáng)照射陰影分布的變化優(yōu)化熱電陣列的串并電連接拓?fù)洌瑥亩谪?fù)載上產(chǎn)生最大的功率，同時(shí)消除負(fù)載電壓不穩(wěn)，過(guò)低或停電。

智能太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)光伏陣列優(yōu)化重構(gòu)控制策略將極大地提高局部陰影條件下的最大輸出功率，具有巨大的應(yīng)用前景。未來(lái)幾年內(nèi)的光伏市場(chǎng)目標(biāo)將極有可能是陣列拓?fù)鋭?dòng)態(tài)重構(gòu)控制器在各級(jí)光伏電站的大規(guī)模安裝，結(jié)合政府的稅收優(yōu)惠，采用第三代智能光伏組件將為電站運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)20%的經(jīng)濟(jì)效益提升。

 

上圖中原型系統(tǒng)共有4個(gè)光伏電池，其中1，3光伏板固定， 2，4光伏板是可重構(gòu)的，也就是可配置。為此，各光伏板配置了光傳感器和開(kāi)關(guān)，光傳感器用來(lái)探測(cè)光伏板的光照強(qiáng)度：根據(jù)傳感器感知的光照強(qiáng)度分布，控制各開(kāi)關(guān)閉/開(kāi)，優(yōu)化光伏板串并連接，提高發(fā)電效率。上述邏輯通過(guò)基于STM32 Nucleo F401RE的現(xiàn)場(chǎng)傳感控制物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)完成，其GPIO有能力驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)。

 

STM32 Nucleo F401RE嵌入式程序在mbed的網(wǎng)絡(luò)編譯環(huán)境中開(kāi)發(fā)，既可以通過(guò)ADC訪問(wèn)光伏板狀態(tài)性能、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，上傳至云端服務(wù)供智能手機(jī)等終端實(shí)時(shí)察看，并通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節(jié)能助手軟件工具/效率提升管理系統(tǒng)；也可以在發(fā)電系統(tǒng)擴(kuò)展的時(shí)候作為主機(jī)，集中運(yùn)行后臺(tái)算法。采用STM32 Nucleo F401RE可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和真正的分布式計(jì)算處理，可以提供小巧緊湊可靠的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和備份。云端后臺(tái)設(shè)計(jì)采用開(kāi)源軟件PHP5＋mysql（管理數(shù)據(jù)）＋mangoo（大數(shù)據(jù)）模式，balance算法平衡未來(lái)的數(shù)據(jù)流量，API接口（接收各種傳感器數(shù)據(jù) ）采用JSON格式。