專(zhuān)利名稱(chēng)：用于識(shí)別和評(píng)價(jià)遮蔽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有獨(dú)立權(quán)利要求1的前序部分所述特征的用于識(shí)別和評(píng)價(jià)至少一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊(Solarmodul)的遮蔽(Verschattung)的方法。本發(fā)明主要涉及識(shí)別太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽以及在此尤其將其與太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率與其在當(dāng)日的太陽(yáng)位置(Sormenstand)時(shí)最大可能電功率不同的其他原因區(qū)分開(kāi)。在此，遮蔽理解為由于太陽(yáng)能電池模塊與太陽(yáng)之間的至少基本上不透光的、尤其是靜止的障礙物引起的陰影投射。根據(jù)這個(gè)定義，云不引起太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽。對(duì)所識(shí)別的遮蔽的可選的、接下來(lái)的評(píng)價(jià)尤其涉及檢測(cè)其影響，其方式是，例如量化在一年中由于遮蔽而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的能量。在此基礎(chǔ)上，隨后例如可以關(guān)于引起遮蔽的障礙物的消除做出決定。在權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)中，在本發(fā)明的定義中，概念“太陽(yáng)能電池模塊”表示一個(gè)單元，所述單元涉及各個(gè)太陽(yáng)能電池的串聯(lián)和/或并聯(lián)，這些太陽(yáng)能電池的電功率被共同地——也就是說(shuō)通過(guò)共同的線(xiàn)路導(dǎo)出并且這些太陽(yáng)能電池例如可以被立體地結(jié)合在所謂的太陽(yáng)能板中。這樣的太陽(yáng)能電池模塊也可以分布在僅僅通過(guò)連接技術(shù)結(jié)合的多個(gè)單獨(dú)的太陽(yáng)能板上。同樣，如果為此存在單獨(dú)的連接線(xiàn)路和用于檢測(cè)各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的功率的相應(yīng)可能性，則太陽(yáng)能板可以包括多個(gè)這樣的太陽(yáng)能電池模塊。只要在權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)中在本發(fā)明的定義中使用概念“太陽(yáng)位置”，則其應(yīng)當(dāng)也包含“日間時(shí)間(Tageszeit) ”的含義。換言之，作為太陽(yáng)位置的量度也可以使用相應(yīng)那天的時(shí)鐘時(shí)間(mrrzeit)，并且在此可以考慮太陽(yáng)位置在連續(xù)幾天的同一時(shí)鐘時(shí)間時(shí)的變化，雖然這是不理想的。此外，在權(quán)利要求書(shū)和隨后的說(shuō)明書(shū)中，在本發(fā)明的定義中，不應(yīng)如此狹義地理解表述“檢測(cè)由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率”強(qiáng)制性地必須檢測(cè)實(shí)際的電功率。而是檢測(cè)(理想地、但并不必須地)與由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率成比例地變化的電參數(shù)便足夠了。當(dāng)這樣的參數(shù)不可以明確地轉(zhuǎn)換為所輸出的電功率時(shí)，可以在新方法中代替所輸出的電功率使用所述參數(shù)本身。但是，因?yàn)樵诒景l(fā)明中也對(duì)由于太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽而可能發(fā)生的功率損失感興趣，所以可以由所使用的參數(shù)計(jì)算出電功率是有利的。
現(xiàn)有技術(shù)由DE 201 02 619 Ul公開(kāi)了一種用于發(fā)電設(shè)備的指示器，所述指示器實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立權(quán)利要求1的前序部分的特征的方法。為此，首先計(jì)算由光伏設(shè)備提供的功率的日額定曲線(xiàn)，然后連續(xù)地通過(guò)學(xué)習(xí)無(wú)誤的實(shí)際狀態(tài)使所述日額定曲線(xiàn)匹配于特定的光伏設(shè)備的實(shí)際可能的功率。這種處理方式的前提條件是集成用于檢測(cè)分別實(shí)際存在的輻射強(qiáng)度的附加的光測(cè)量單元。根據(jù)光伏設(shè)備的地點(diǎn)(緯度和經(jīng)度)以及每天或每月匹配的太陽(yáng)位置進(jìn)行第一日額定曲線(xiàn)的計(jì)算。以此方式，在光伏設(shè)備的太陽(yáng)能電池模塊的最佳定向下由環(huán)境決定的限制也進(jìn)入到有效的日曲線(xiàn)中。如果在學(xué)習(xí)階段之后的實(shí)際值與經(jīng)學(xué)習(xí)的額定曲線(xiàn)偏離超過(guò)可調(diào)節(jié)的程度，則提示使用者。在已知的指示器中光伏設(shè)備的太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽進(jìn)入到經(jīng)學(xué)習(xí)的額定曲線(xiàn)中，但既沒(méi)有將其識(shí)別為遮蔽也沒(méi)有在其重要性方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。由DE 10 2006 008 178 Al公開(kāi)了一種用于控制具有多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的光伏設(shè)備的方法。在此，為了持久的功率控制而在太陽(yáng)能電池模塊之間進(jìn)行比較測(cè)量。如果測(cè)量值之間出現(xiàn)偏差，則這被視為光伏設(shè)備需要檢查的指示。在此可以區(qū)分，是涉及由環(huán)境決定的干擾——如由云、樹(shù)木或房屋引起的遮蔽效果還是涉及不可逆的機(jī)械損壞或電損壞。但是，由DE 102006 008 178 Al無(wú)法得出所述區(qū)分的細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，說(shuō)明一種具有獨(dú)立權(quán)利要求1的前序部分所述特征的方法， 所述方法能夠以高的可靠性識(shí)別太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽，并且所述方法提供了用于有意義地評(píng)價(jià)相應(yīng)遮蔽的作用的基礎(chǔ)。解決方案本發(fā)明的任務(wù)通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的方法解決。新方法的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求2至15中進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的說(shuō)明從具有以下步驟的方法出發(fā)檢測(cè)由至少一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率；基于在過(guò)去幾天期間對(duì)于彼此相應(yīng)的太陽(yáng)位置檢測(cè)的電功率確定當(dāng)日的電功率的理想功率變化曲線(xiàn)；以及求得由所述太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率與所述理想功率變化曲線(xiàn)的偏差。本發(fā)明提供一種用于識(shí)別和評(píng)價(jià)至少一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽的方法，其方式是理想功率變化曲線(xiàn)相當(dāng)于在一整天在沒(méi)有投射陰影的障礙物的情況下太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋并且被匹配于(anfitten)在過(guò)去幾天期間對(duì)于彼此相應(yīng)的太陽(yáng)位置檢測(cè)到的電功率峰值；對(duì)于當(dāng)日的每個(gè)太陽(yáng)位置，定義由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的期望值；對(duì)于由所述太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率保持在理想功率變化曲線(xiàn)以下的所有太陽(yáng)位置，確定一個(gè)大于或等于零的遮蔽概率，所述遮蔽概率的高低取決于由太陽(yáng)能電池模塊在所述太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率與期望值的一致程度。在新方法中，基于太陽(yáng)能電池模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)識(shí)別太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽，也就是說(shuō)，不使用例如附加的輻射傳感器或遮蔽傳感器。這通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的處理方式有效地將太陽(yáng)能電池模塊的期望功率變化曲線(xiàn)與統(tǒng)計(jì)波動(dòng)分離，這樣所述期望功率變化曲線(xiàn)僅僅還包括電功率的系統(tǒng)波動(dòng)。則所述期望功率變化曲線(xiàn)與針對(duì)具體太陽(yáng)能電池模塊求得的理想功率變化曲線(xiàn)的比較允許以高可靠性推斷出太陽(yáng)能電池模塊在確定的太陽(yáng)位置時(shí)的遮蔽。具體地，在此針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)位置的期望值可以被定義為在過(guò)去幾天期間在相應(yīng)于所述太陽(yáng)位置的太陽(yáng)位置時(shí)電功率的峰值，并且遮蔽概率的高低可以在這種情況下隨著由太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率與期望值的一致程度的提高而增大。在任何情況下，在新方法中確定理想功率變化曲線(xiàn)。為此，使用一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊在過(guò)去檢測(cè)的實(shí)際功率。通過(guò)在此僅僅考慮在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)的電功率峰值， 自動(dòng)地僅僅考慮在無(wú)云時(shí)或者最多在云極少時(shí)的電功率。但是，如果在確定的太陽(yáng)位置時(shí)存在遮蔽，則所述峰值也具有遮蔽對(duì)太陽(yáng)能電池模塊的電功率的影響。為了抑制所述遮蔽的影響，使理想功率變化曲線(xiàn)的理想曲線(xiàn)匹配于過(guò)去幾天期間的電功率的峰值，所述理想變化曲線(xiàn)相當(dāng)于在一整天在沒(méi)有投射陰影的障礙物的情況下太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋?？梢允褂煤?jiǎn)單的拋物線(xiàn)作為理想曲線(xiàn)；但是例如也可以由太陽(yáng)能電池模塊的物理學(xué)模型可選地在考慮太陽(yáng)能電池模塊的位置和/或定向的情況下生成理想曲線(xiàn)。在此，在本發(fā)明范疇中在理想功率變化曲線(xiàn)的匹配之前對(duì)峰值進(jìn)行平滑或?yàn)V波，其方式是，例如形成在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)最大的電功率的平均值或者甚至丟棄作為異常值(Ausreiiier)的絕對(duì)峰值并且僅考慮位于其下的最大電功率。匹配本身可以通過(guò)應(yīng)用任何一種已知的算法實(shí)現(xiàn)。使用如此確定的電功率在一天的理想功率變化曲線(xiàn)來(lái)檢測(cè)由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率落后于理想功率變化曲線(xiàn)的太陽(yáng)位置。只有在那時(shí)才存在遮蔽的可能性。為了識(shí)別低于理想功率變化曲線(xiàn)的原因，在新方法中附加地定義由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的期望值。在此，如果僅觀測(cè)一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊，則涉及已經(jīng)提及的在過(guò)去幾天期間在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)電功率的峰值。當(dāng)達(dá)到所述峰值——其如已經(jīng)與電功率的理想功率變化曲線(xiàn)的確定相關(guān)地提到地那樣可以進(jìn)行平滑或?yàn)V波——但低于理想功率變化曲線(xiàn)時(shí)，這意味著在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率總是落后于理想功率變化曲線(xiàn)，更確切地說(shuō)，在無(wú)云的每一天落后相同的程度?；谶@種考慮，在新方法中，對(duì)于由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率落后于理想功率變化曲線(xiàn)的每個(gè)太陽(yáng)位置，確定一個(gè)大于或等于零的遮蔽概率，所述遮蔽概率的具體高低取決于由太陽(yáng)能電池模塊在所述太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率與期望值的一致程度。在所述處理方式中，周期性反復(fù)的起云能夠影響一些確定的太陽(yáng)位置的期望值。但是，云總是以相對(duì)理想功率變化曲線(xiàn)的相同百分比的電功率損失起作用的概率僅僅是極小的。在新方法中其實(shí)際上不會(huì)導(dǎo)致遮蔽的錯(cuò)誤假設(shè)。這尤其適用于在僅僅一個(gè)唯一的太陽(yáng)能電池模塊的情況下，對(duì)于由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日在所述太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率達(dá)到或甚至超過(guò)理想功率變化曲線(xiàn)的每個(gè)太陽(yáng)位置的遮蔽概率設(shè)置為小于或等于零的值，因?yàn)樵谒鎏?yáng)位置時(shí)達(dá)到理想功率僅僅在沒(méi)有遮蔽的情況下是可能的。小于零的概率值沒(méi)有直接的邏輯意義。但是，對(duì)于不同的概率值的平均，高權(quán)重的負(fù)概率值絕對(duì)是有意義的，以便補(bǔ)償可能錯(cuò)誤的正概率值。也可以將當(dāng)日針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)位置的期望值定義為由多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化電功率的峰值。在此情況下，每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽概率的高低隨著由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化電功率低于期望值的程度而增大。如果有多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊以及對(duì)應(yīng)的功率數(shù)據(jù)可供使用，則對(duì)于電功率期望值的確定不必動(dòng)用基于過(guò)去的測(cè)量值的期望功率變化曲線(xiàn)。而是可以將各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的電功率的標(biāo)準(zhǔn)化當(dāng)前峰值確定為期望值，其中，所述峰值不一定是單個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的功率的看起來(lái)絕對(duì)最大的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化值，而是例如也可以是第二或第三大的值或最大值的平均值。在此，太陽(yáng)能電池模塊的相同類(lèi)型僅僅作為其功率可以彼此相互進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的前提條件。在此，功率的彼此相互映射的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則可以是絕對(duì)復(fù)雜的并且不必限于比例系數(shù)。通過(guò)針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的電功率的期望值動(dòng)用全部太陽(yáng)能電池模塊的當(dāng)前電功率，在新方法的所述實(shí)施方式中不僅在無(wú)云的太陽(yáng)時(shí)而且在有云時(shí)都可以獲得各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊在確定的太陽(yáng)位置時(shí)的遮蔽概率值，只要盡管有云但仍產(chǎn)生陰影。但不必充分利用這種可能性。而是新方法的所述實(shí)施方式可以有意地限于確定在太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋和相應(yīng)最大的遮蔽形成時(shí)的概率，因?yàn)閮H僅在此時(shí)才由于遮蔽出現(xiàn)主要的能量損失，這對(duì)于遮蔽的評(píng)估而言是重要的。在新方法的實(shí)施方式中，由所有太陽(yáng)能電池模塊的電功率確定每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的電功率的期望值，對(duì)于由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日輸出的電功率達(dá)到或超過(guò)多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)化電功率的峰值的每個(gè)太陽(yáng)位置——其方式是，太陽(yáng)能電池模塊例如自己提供所述峰值，相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽概率可以設(shè)置為一個(gè)小于或等于零的值。如果沒(méi)有出現(xiàn)所有太陽(yáng)能電池模塊同樣地檢測(cè)的遮蔽，則單個(gè)太陽(yáng)能電池模塊可以?xún)H僅當(dāng)所述太陽(yáng)能電池模塊在確定的太陽(yáng)位置時(shí)未被遮蔽時(shí)提供在所述太陽(yáng)位置時(shí)的電功率峰值。僅僅由各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電壓證實(shí)是用于檢測(cè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽的負(fù)荷能力較小的標(biāo)準(zhǔn)。此外，所述電壓也不太適合于在與遮蔽相關(guān)聯(lián)的能量損失方面評(píng)價(jià)遮蔽。但是如果檢測(cè)由每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電功率并且定義由太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電壓在當(dāng)日針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)位置的電壓期望值，則對(duì)于由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率落后于理想功率變化曲線(xiàn)的所有太陽(yáng)位置確定用于遮蔽概率的從0至1的因數(shù)，所述因數(shù)的大小隨著由太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)產(chǎn)生的電壓與電壓期望值之間的偏差程度的增加而增大。可以或者當(dāng)存在多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊時(shí)通過(guò)各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的電壓的平均值或中值來(lái)定義電壓期望值，或者當(dāng)存在僅僅一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊時(shí)基于過(guò)去幾天期間在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)所述太陽(yáng)能電池模塊在電功率峰值時(shí)刻的電壓來(lái)定義電壓期望值。在本發(fā)明的一些特別有利的實(shí)施方式中，識(shí)別和評(píng)價(jià)遮蔽的結(jié)果以直觀的形式呈現(xiàn)給相應(yīng)光伏設(shè)備的使用者。為此，可以在由每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中標(biāo)記得出占優(yōu)勢(shì)的(Uberwiegend)遮蔽概率的太陽(yáng)位置。這例如可以在當(dāng)天的功率變化曲線(xiàn)示圖中通過(guò)可簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)的符號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在所述功率變化曲線(xiàn)示圖中為了簡(jiǎn)單的可對(duì)應(yīng)性可以代替對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)位置而給出時(shí)鐘時(shí)間。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，至少對(duì)于由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日期間輸出的電功率落后于理想功率變化曲線(xiàn)并且沒(méi)有得出占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的所有太陽(yáng)位置，可以確定有云的概率。在這些太陽(yáng)位置時(shí)有云的概率在最簡(jiǎn)單的情況下可以是遮蔽概率與1的差。在已經(jīng)提到的由每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊輸出的功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中，也可以標(biāo)記出得出占優(yōu)勢(shì)的有云概率的太陽(yáng)位置?？梢酝ㄟ^(guò)這樣的方式簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)相對(duì)于理想功率變化曲線(xiàn)的功率損失，所述理想功率變化曲線(xiàn)本身也可以示出但不必須示出。附加地，在由每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中可以給出相對(duì)于理想功率變化曲線(xiàn)未能產(chǎn)生的能量。也就是說(shuō)，由功率變化曲線(xiàn)示圖可以看出與理想功率變化曲線(xiàn)相比未產(chǎn)生的功率的原因和規(guī)模。但是，在某天期間未產(chǎn)生的電功率的說(shuō)服力較小。當(dāng)在年度太陽(yáng)位置概況圖中記錄關(guān)于太陽(yáng)位置的遮蔽概率時(shí)產(chǎn)生非常有說(shuō)服力的示圖。在此理想地，在一個(gè)軸上繪出太陽(yáng)位置的方位角，而在另一個(gè)軸上繪出太陽(yáng)位置的高度角。由此，可以直接讀出遮蔽障礙物相對(duì)于相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊的位置。如果沒(méi)有精確的太陽(yáng)位置和類(lèi)似信息可用，則可以輔助地在一個(gè)軸上關(guān)于日間時(shí)間(Tageszeit)而在另一個(gè)軸上關(guān)于年度時(shí)間(Jahreszeit)繪出遮蔽概率，其中，半年的觀測(cè)已足夠?？梢栽谶@兩個(gè)軸上例如以色階形式經(jīng)編碼地給出遮蔽概率。為了進(jìn)一步在其作用方面減小統(tǒng)計(jì)偏差，可以通過(guò)相鄰值的平均來(lái)平滑遮蔽概率在年度太陽(yáng)位置概況圖上的分布。接著，可以根據(jù)占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率對(duì)遮蔽概率在年度太陽(yáng)位置概況圖上的分布進(jìn)行濾波。為此，可以規(guī)定遮蔽概率的適當(dāng)?shù)慕缦拗担瑥乃鼋缦拗灯饝?yīng)以占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率為出發(fā)點(diǎn)。在濾波之后，年度太陽(yáng)位置概況圖表明可能出現(xiàn)相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽的太陽(yáng)位置。對(duì)于年度太陽(yáng)位置概況圖的具有占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的區(qū)域，優(yōu)選地說(shuō)明由于遮蔽引起的對(duì)應(yīng)的年度能量損失量。這樣提供了可能去除蔽障礙物或太陽(yáng)能電池模塊的其他布置的判定基礎(chǔ)。在細(xì)節(jié)上，尤其是任意地確定給出對(duì)應(yīng)的能量年損失量的區(qū)域的太陽(yáng)位置的下(unter)高度角。下太陽(yáng)位置高度角(Sonnenstandsh5henwinkel)例如相應(yīng)于一棵樹(shù)可被縮小到的高度。對(duì)應(yīng)的年能量損失量說(shuō)明由此在過(guò)去一年中可能會(huì)產(chǎn)生多少附加能量。本發(fā)明有利的擴(kuò)展構(gòu)型由權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)和附圖得出。在說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分中所述的特征和多個(gè)特征組合的優(yōu)點(diǎn)僅僅是示例性的并且可以替換地或累積地起作用，而不必強(qiáng)制地實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。其他的特征可以由附圖——尤其是所示出的多個(gè)部件彼此的幾何圖形和相對(duì)尺寸以及它們的相對(duì)布置和有效連接——中得出。本發(fā)明不同實(shí)施方式的特征組合或不同權(quán)利要求的特征組合同樣是可能的并且在此有啟示。這也涉及在單獨(dú)的附圖中示出或者在其


中提及的特征。這些特征也可與不同權(quán)利要求中的特征相結(jié)合。

以下參照附圖借助實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明和描述本發(fā)明。圖1描繪了太陽(yáng)能電池模塊在一天的真實(shí)功率變化曲線(xiàn)，其中，通過(guò)符號(hào)給出在一整天與太陽(yáng)無(wú)云并且無(wú)遮蔽時(shí)的理想功率變化曲線(xiàn)的偏差的原因。圖2是用于實(shí)施新方法的流程圖。圖3對(duì)比當(dāng)天由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的真實(shí)變化曲線(xiàn)與那天的期望功率變化曲線(xiàn)和理想功率變化曲線(xiàn)；圖4在年度太陽(yáng)位置概況圖中以灰度示出遮蔽概率的示圖，沿其X軸描繪了太陽(yáng)位置的方位角而沿其Y軸描繪了太陽(yáng)位置的高度角；并且圖5是太陽(yáng)位置年度概況圖，其中，給出以遮蔽概率的界限值濾波后太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽概率，并且關(guān)于太陽(yáng)位置的具有占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的區(qū)域給出與其關(guān)聯(lián)的能量減少量。
具體實(shí)施例方式在圖1中繪出的太陽(yáng)能電池模塊的電功率的真實(shí)變化曲線(xiàn)僅僅在所述太陽(yáng)能電池模塊在沒(méi)有形成陰影的障礙物的情況下經(jīng)受無(wú)云的太陽(yáng)時(shí)相應(yīng)于那天的理想功率變化曲線(xiàn)。在圖1中以太陽(yáng)符號(hào)在X軸上標(biāo)記出時(shí)間間隔。在觀測(cè)日的上午，太陽(yáng)相反被云遮擋，由此實(shí)際輸出的電功率減少。在下午，陰影落到太陽(yáng)能電池模塊上，使得盡管太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋也沒(méi)有達(dá)到在理想狀況下可能的功率。所述區(qū)域沿X軸通過(guò)樹(shù)符號(hào)標(biāo)記出。X軸上的月亮符號(hào)指示沒(méi)有光的夜間時(shí)間。圖1除太陽(yáng)能電池模塊的真實(shí)功率變化曲線(xiàn)外還給出所述功率變化曲線(xiàn)的分析結(jié)果，所述分析通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施。在圖2中作為流程圖繪出所述根據(jù)本發(fā)明的方法。所述流程圖根據(jù)對(duì)于遮蔽的識(shí)別和評(píng)價(jià)僅僅提供各一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊——所述太陽(yáng)能電池模塊在此稱(chēng)作串 (String)——還是提供多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊的測(cè)量值分支為兩個(gè)步驟1和2。 所述流程圖分別向左分支用于僅僅一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的情況而向右分支用于多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊的情況。與此無(wú)關(guān)地，在每一種情況中在第一步驟3中測(cè)量每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊或串的當(dāng)前功率P(t)。在僅僅一個(gè)串的情況下，關(guān)于這些測(cè)量值進(jìn)行20天時(shí)間間隔上的統(tǒng)計(jì)，其中，雖然20天的時(shí)間間隔通常是適當(dāng)?shù)?，但僅僅是示例性的并且也可以選擇得更短或者更長(zhǎng)。由統(tǒng)計(jì)確定當(dāng)日太陽(yáng)能電池模塊的功率的期望值E(t)。為此，僅僅考慮太陽(yáng)能電池模塊在最近20天內(nèi)在相應(yīng)的日間時(shí)間期間的電功率P(t)的峰值。由期望值E(t)通過(guò)匹配于E(t)的曲線(xiàn)來(lái)確定當(dāng)日的理想功率變化曲線(xiàn)I(t)。使理想功率變化曲線(xiàn)I(t)匹配于由峰值確定的曲線(xiàn)的步驟也適用于存在多個(gè)串時(shí)的處理方式。但是，在此每個(gè)時(shí)刻的期望值E(t)被定義為串中的一個(gè)的最高的、為了可比性而標(biāo)準(zhǔn)化的功率P(t)。 關(guān)于這些期望值E(t)在20天上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。使理想功率變化曲線(xiàn)I (t)匹配于所述統(tǒng)計(jì)的峰值。理想功率變化曲線(xiàn)I (t)在兩種情況中相應(yīng)于在不出現(xiàn)遮蔽的情況下在太陽(yáng)不被云遮擋時(shí)的理想功率變化曲線(xiàn)。在僅僅一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的情況下，接下來(lái)形成時(shí)刻t的實(shí)際功率值與時(shí)刻t 的期望值之間的差D(t)。如果所述差D大，也就是說(shuō)不小，因?yàn)槠淅缱钌偈?0%或至少是40%或最少是60%，這指示有云的一天，則丟棄D(t)的值。如果D的值小，也就是說(shuō)，實(shí)際功率值P(t)相應(yīng)于期望值E(t)，這指示無(wú)云的一天，則形成與時(shí)刻t的理想功率I(t)的差V(t)。如果所述差V大，則存在高遮蔽概率。相反，如果所述差小，則認(rèn)為是統(tǒng)計(jì)誤差并且丟棄所述值。在多個(gè)串的情況下，首先確定時(shí)刻t的期望值與時(shí)刻t的理想功率值I (t)之間的差D(t)。如果所述差小，則其如在僅僅一個(gè)串的情況下的并行詢(xún)問(wèn)時(shí)的小的差D(t)那樣指示涉及無(wú)云的一天并且值得對(duì)D (t)的值進(jìn)一步分析處理。但是如果所述差不小，則這指示多云的一天，并且丟棄D (t)的值。在小的D的情況下，隨后形成實(shí)際功率值P (t)與期望值E(t)或理想功率值I(t)之間的差。再次檢驗(yàn)所述差V(t)它是否是大的，這被認(rèn)為是對(duì)遮蔽的指示，而V的小的值被作為統(tǒng)計(jì)誤差丟棄。根據(jù)V的大小可以在兩種情況下，也就是說(shuō)不僅在一個(gè)串時(shí)而且在多個(gè)串時(shí)定義遮蔽的概率。圖3是一天的不同功率曲線(xiàn)的示圖。最下部的虛曲線(xiàn)給出太陽(yáng)能電池模塊的實(shí)際測(cè)量功率P(t)。它逐點(diǎn)地接近所述太陽(yáng)能電池模塊的期望功率E(t)，所述期望功率由過(guò)去幾天內(nèi)功率P(t)的峰值求得。理想功率變化曲線(xiàn)I(t)匹配于E (t)，所述理想功率變化曲線(xiàn)相當(dāng)于一整天在沒(méi)有形成陰影的障礙物的情況下太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋。在圖4中，在對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)在根據(jù)圖2的方法中求得的遮蔽概率記錄到太陽(yáng)位置概況圖中，所述太陽(yáng)位置概況圖覆蓋了一整年的太陽(yáng)位置并且因此也稱(chēng)為年度太陽(yáng)位置概況圖。在此，沿X軸繪出了太陽(yáng)位置的方位角，而沿Y軸繪出了太陽(yáng)位置的高度角?；叶仍桨?，則遮蔽的概率越大。在此，示出的年度太陽(yáng)位置概況圖已經(jīng)是通過(guò)對(duì)在各天求得的遮蔽概率的進(jìn)行平均產(chǎn)生的?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地在年度太陽(yáng)位置概況圖中示出的區(qū)域中的每一個(gè)上計(jì)算平均值來(lái)實(shí)施所述平均，其中，僅僅考慮存在的遮蔽概率，也就是說(shuō)，不存在的值不會(huì)作為零遮蔽概率計(jì)入平均值計(jì)算中。 圖5給出根據(jù)圖4的、在以占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的界限值進(jìn)行邊緣濾波之后的太陽(yáng)位置概況圖。在此，識(shí)別出兩個(gè)封閉區(qū)域，在這些封閉區(qū)域中具有一個(gè)占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率。 對(duì)于這些區(qū)域，給出了由于遮蔽而未能產(chǎn)生的年度能量。它與由太陽(yáng)能電池模塊在所述年度期間產(chǎn)生的全部能量形成比較。由此提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去除所確定的遮蔽是否有意義。引起遮蔽的障礙物可以根據(jù)年度太陽(yáng)位置概況圖被直接分配給從相應(yīng)太陽(yáng)能電池模塊起的所確定的方向并且被具體識(shí)別。
權(quán)利要求
1.用于識(shí)別和評(píng)價(jià)至少一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽的方法，所述方法具有以下步驟檢測(cè)由所述太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率；基于在過(guò)去幾天期間對(duì)于彼此相應(yīng)的太陽(yáng)位置檢測(cè)的電功率確定當(dāng)日的電功率的理想功率變化曲線(xiàn)；以及求得由所述太陽(yáng)能電池模塊在所述當(dāng)日期間輸出的電功率與所述理想功率變化曲線(xiàn)的偏差；其特征在于，所述理想功率變化曲線(xiàn)相當(dāng)于在一整天在沒(méi)有投射陰影的障礙物的情況下太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋并且使所述理想功率變化曲線(xiàn)匹配于在所述過(guò)去幾天期間對(duì)于彼此相應(yīng)的太陽(yáng)位置檢測(cè)的電功率的峰值；對(duì)于所述當(dāng)日的每個(gè)太陽(yáng)位置，定義一個(gè)由所述太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的期望值；以及對(duì)于由所述太陽(yáng)能電池模塊在所述當(dāng)日期間輸出的電功率保持在所述理想功率變化曲線(xiàn)下方的所有太陽(yáng)位置，確定一個(gè)大于或等于零的遮蔽概率，所述遮蔽概率的高低取決于由所述太陽(yáng)能電池模塊在所述太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率與所述期望值的一致程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)位置的期望值定義為在所述過(guò)去幾天期間在與其相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)的電功率的峰值，并且所述遮蔽概率的高低隨著由所述太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出的電功率與所述期望值的一致程度的增加而增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將針對(duì)由所述太陽(yáng)能電池模塊在一天輸出的電功率達(dá)到或超過(guò)所述理想功率變化曲線(xiàn)的每個(gè)太陽(yáng)位置的遮蔽概率設(shè)置為小于或等于零的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將針對(duì)每個(gè)太陽(yáng)位置的期望值定義為標(biāo)準(zhǔn)化電功率的峰值，所述標(biāo)準(zhǔn)化電功率由多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊在所述當(dāng)日在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出，并且每個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽概率的高低隨著由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置時(shí)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化電功率低于所述期望值的增加而增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)于由相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊在一天輸出的電功率達(dá)到或超過(guò)由多個(gè)相同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)化電功率的峰值的每個(gè)太陽(yáng)位置，將相應(yīng)的太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽概率設(shè)置為一個(gè)小于或等于零的值。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下附加的步驟檢測(cè)由所述太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電壓；對(duì)于所述當(dāng)日的每個(gè)太陽(yáng)位置定義由所述太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電壓的電壓期望值；對(duì)于由所述太陽(yáng)能電池模塊在所述當(dāng)日期間輸出的電功率落后于所述理想功率變化曲線(xiàn)的所有太陽(yáng)位置，確定一個(gè)用于遮蔽概率的從0到1的因數(shù)，所述因數(shù)的大小隨著由所述太陽(yáng)能電池模塊在相應(yīng)的太陽(yáng)位置產(chǎn)生的電壓與所述電壓期望值的偏差程度的增加而增大。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在由所述太陽(yáng)能電池模塊輸出的功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中標(biāo)記出得出占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的太陽(yáng)位置。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少對(duì)于由所述太陽(yáng)能電池模塊在所述當(dāng)日期間輸出的電功率落后于所述理想功率變化曲線(xiàn)并且沒(méi)有得出占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的所有太陽(yáng)位置，確定有云的概率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在由所述太陽(yáng)能電池模塊輸出的功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中標(biāo)記出得出占優(yōu)勢(shì)的有云的概率的太陽(yáng)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的方法，其特征在于，在由所述太陽(yáng)能電池模塊輸出的功率的功率變化曲線(xiàn)示圖中給出與所述理想功率變化曲線(xiàn)相比未能產(chǎn)生的能量及其可能的原因。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將針對(duì)所述太陽(yáng)位置的所述遮蔽概率記錄到年度太陽(yáng)位置概況圖中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過(guò)取平均對(duì)所述遮蔽概率在所述年度太陽(yáng)位置概況圖上的分布進(jìn)行平滑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，根據(jù)占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率對(duì)所述遮蔽概率在所述年度太陽(yáng)位置概況圖上的分布進(jìn)行濾波。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求11至13中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于所述年度太陽(yáng)位置概況圖的具有占優(yōu)勢(shì)的遮蔽概率的至少一個(gè)區(qū)域給出對(duì)應(yīng)的年度能量損失量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，尤其是任意地確定給出了對(duì)應(yīng)的年度能量損失量的區(qū)域的下太陽(yáng)位置高度角。
全文摘要
為了識(shí)別和評(píng)價(jià)至少一個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的遮蔽，檢測(cè)由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率；對(duì)于當(dāng)日的每個(gè)太陽(yáng)位置，定義由太陽(yáng)能電池模塊輸出的電功率的期望值；通過(guò)匹配于在過(guò)去幾天期間對(duì)于彼此相應(yīng)的太陽(yáng)位置檢測(cè)到的電功率的峰值確定當(dāng)日電功率的理想功率變化曲線(xiàn)，其相當(dāng)于一整天在沒(méi)有投射陰影的障礙物情況下太陽(yáng)沒(méi)有被云遮擋；求得由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日輸出的電功率與理想功率變化曲線(xiàn)的偏差；以及對(duì)于由太陽(yáng)能電池模塊在當(dāng)日輸出的電功率保持在理想功率變化曲線(xiàn)下方的所有太陽(yáng)位置，確定大于或等于零的遮蔽概率，其大小取決于由太陽(yáng)能電池模塊在太陽(yáng)位置輸出的電功率與期望值相的一致程度。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102364408SQ20111015982
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者A·史密斯, A·施特魯施, B·馬格努森, J·克萊因, W·加焦蒂 申請(qǐng)人:艾思瑪太陽(yáng)能技術(shù)股份公司