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本項目采用無線物聯網概念，現場傳感控制物聯網節點STM32 Nucleo F401RE采集光伏板狀態性能、環境參數等數據，后臺服務算法在云端ARM? mbed? IoT實現，可以為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節能助手軟件工具/效率提升管理系統。采用基于無線傳感器網的智能控制器，自適應地根據太陽照射陰影分布的變化優化熱電陣列的串并電連接拓撲，從而在負載上產生最大的功率，同時消除負載電壓不穩，過低或停電。 智能太陽能發電機光伏陣列優化重構控制策略將極大地提高局部陰影條件下的最大輸出功率，具有巨大的應用前景。未來幾年內的光伏市場目標將極有可能是陣列拓撲動態重構控制器在各級光伏電站的大規模安裝，結合政府的稅收優惠，采用第三代智能光伏組件將為電站運營商帶來20%的經濟效益提升。

光伏發電一個嚴重問題是在運行過程中，由于陰影、碎片、污垢、鳥糞、云霧遮蓋、地形地貌或其他因素，光伏板組件效率會有不同程度的下降，而單個組件效率下降會帶來系統整體的效率大幅下降，大量光能不能轉換成有用能量, 造成很大的太陽能浪費。光伏電源中，由于這種光照的不均勻性，光伏發電陣列中各模塊的電動勢與內阻嚴重不等，迫切需要創新革命性的智能控制技術以減少輸出功率的失配損失。

傳統光伏陣列的串并聯接方式是固定的，而不同陰影分布對光伏陣列最大輸出功率影響很大，所以減弱局部陰影對輻照度的影響是減弱光伏陣列輸出功率損耗的最好辦法。光伏陣列的重構通過改變光伏陣列中組件的連接方式，進而改變了光伏陣列結構，實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構就改善了局部陰影下光伏陣列的輸出特性，減輕了局部陰影對輻照度的影響，達到減少全局峰值功率下降的目的。

本項目采用無線物聯網概念，現場傳感控制物聯網節點STM32 Nucleo F401RE采集光伏板狀態性能、環境參數等數據，后臺服務算法在云端ARM? mbed? IoT實現，可以為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節能助手軟件工具/效率提升管理系統。采用基于無線傳感器網的智能控制器，自適應地根據太陽照射陰影分布的變化優化熱電陣列的串并電連接拓撲，從而在負載上產生最大的功率，同時消除負載電壓不穩，過低或停電。

智能太陽能發電機光伏陣列優化重構控制策略將極大地提高局部陰影條件下的最大輸出功率，具有巨大的應用前景。未來幾年內的光伏市場目標將極有可能是陣列拓撲動態重構控制器在各級光伏電站的大規模安裝，結合政府的稅收優惠，采用第三代智能光伏組件將為電站運營商帶來20%的經濟效益提升。

 

上圖中原型系統共有4個光伏電池，其中1，3光伏板固定， 2，4光伏板是可重構的，也就是可配置。為此，各光伏板配置了光傳感器和開關，光傳感器用來探測光伏板的光照強度：根據傳感器感知的光照強度分布，控制各開關閉/開，優化光伏板串并連接，提高發電效率。上述邏輯通過基于STM32 Nucleo F401RE的現場傳感控制物聯網節點完成，其GPIO有能力驅動開關。

 

STM32 Nucleo F401RE嵌入式程序在mbed的網絡編譯環境中開發，既可以通過ADC訪問光伏板狀態性能、環境參數等數據，上傳至云端服務供智能手機等終端實時察看，并通過大數據分析技術為家庭、商戶、乃至大型光伏電站提供節能助手軟件工具/效率提升管理系統；也可以在發電系統擴展的時候作為主機，集中運行后臺算法。采用STM32 Nucleo F401RE可以實現聯網和真正的分布式計算處理，可以提供小巧緊湊可靠的現場監控和備份。云端后臺設計采用開源軟件PHP5＋mysql（管理數據）＋mangoo（大數據）模式，balance算法平衡未來的數據流量，API接口（接收各種傳感器數據 ）采用JSON格式。