ES3030592A1 - SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS - Google Patents
SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELSInfo
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Abstract
Description
SISTEMA Y MÉTODO DE MEDICIÓN DE ELECTROLUMINESCENCIA DIURNA DESYSTEM AND METHOD OF MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF
PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOSPHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención se enmarca en el sector de la energía renovable y, más concretamente, en la energía solar, centrándose en el ámbito de los paneles solares fotovoltaicos, en adelante paneles fotovoltaicos. Está enfocada en la realización de ensayos de caracterización mediante electroluminiscencia sobre los paneles fotovoltaicos de las plantas fotovoltaicas, sin necesidad de desmontarlos. Más específicamente, ensayos de electroluminiscencia diurna (ELd). The present invention falls within the renewable energy sector, and more specifically, solar energy, focusing on the field of photovoltaic solar panels, hereinafter referred to as photovoltaic panels. It focuses on performing electroluminescence characterization tests on photovoltaic panels in photovoltaic plants, without the need to disassemble them. More specifically, daytime electroluminescence (DEL) tests.
Los objetos principales de la presente invención son un sistema y un método de medición de electroluminiscencia diurna (ELd) en paneles fotovoltaicos en plantas fotovoltaicas sin desmontar los paneles y sin el uso de fuentes de alimentación externas o inversores bidireccionales. The main objects of the present invention are a system and a method for measuring daytime electroluminescence (ELd) in photovoltaic panels in photovoltaic plants without dismantling the panels and without the use of external power supplies or bidirectional inverters.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
La medida de electroluminiscencia (EL) de paneles fotovoltaicos es una técnica de inspección que permite conocer su estado. Electroluminescence (EL) measurement of photovoltaic panels is an inspection technique that allows us to determine their condition.
En su funcionamiento normal, los paneles fotovoltaicos captan la energía proveniente de la luz del sol y la convierten en energía eléctrica (producen una corriente eléctrica utilizable). De forma inversa, para realizar la EL, los paneles se polarizan (se les inyecta corriente) y como consecuencia de ello emiten luz en un rango de frecuencias con un máximo en el infrarrojo próximo, en el caso de los paneles de silicio. Dicha luz se capta mediante cámaras sensibles a ese rango de frecuencia. Mediante el procesado de las imágenes capturadas se obtiene la imagen final de electroluminiscencia del panel. In normal operation, photovoltaic panels capture energy from sunlight and convert it into electrical energy (producing a usable electric current). Conversely, to perform EL, the panels are polarized (current is injected into them) and as a result, they emit light in a range of frequencies, with a peak in the near-infrared, in the case of silicon panels. This light is captured by cameras sensitive to this frequency range. Processing the captured images produces the final electroluminescence image of the panel.
El método más extendido actualmente para la medición de electroluminiscencia de paneles fotovoltaicos implica desmontar dichos paneles de su posición en la planta fotovoltaica, trasladarlos a un laboratorio en el que se realizan las medidas correspondientes (se polarizan los paneles para emitir luz, se toman fotografías de dichas emisiones de luz y se analizan las fotografías), para después trasladarlos de nuevo a la planta fotovoltaica y volver a montarlos en su posición correspondiente en la planta. Para polarizar los paneles es necesaria una fuente de alimentación que, en estos casos, se encuentra en el laboratorio. The most widely used method currently for measuring electroluminescence in photovoltaic panels involves removing the panels from their positions in the photovoltaic plant, transporting them to a laboratory where the corresponding measurements are taken (the panels are polarized to emit light, photographs of these light emissions are taken, and the photographs are analyzed). They are then transported back to the photovoltaic plant and reassembled in their corresponding positions. A power supply is required to polarize the panels, which, in these cases, is located in the laboratory.
Una solución para evitar el desplazamiento de los paneles fotovoltaicos hasta laboratorios, que pueden estar a muchos kilómetros de distancia de las plantas fotovoltaicas en las que están instalados, es realizar las medidas en camiones o contenedores con laboratorios instalados en su interior. En estos casos, en el interior del camión o del contenedor se encuentran la fuente de alimentación y generador o toma externa de 220 V, para polarizar los paneles, la cámara para la toma de las imágenes de la luz emitida por los paneles y cualquier otro elemento necesario para realizar las mediciones. Esta solución evita tener que realizar grandes desplazamientos de los paneles fotovoltaicos, pero no evita la necesidad del desmontaje, de los desplazamientos hasta el camión/contenedor y vuelta a su localización original, así como del posterior montaje. One solution to avoid transporting photovoltaic panels to laboratories, which can be many kilometers away from the photovoltaic plants where they are installed, is to take measurements in trucks or containers with laboratories installed inside. In these cases, the truck or container houses the power supply and generator or external 220 V socket to polarize the panels, the camera to capture images of the light emitted by the panels, and any other elements necessary to take the measurements. This solution avoids having to move the photovoltaic panels extensively, but it does not eliminate the need for disassembly, transport to and from the truck/container, and subsequent assembly.
Es importante destacar que, tanto en los laboratorios fijos como en los camiones/contenedores con laboratorios en su interior, las medidas de EL se realizan en un ambiente oscuro para disminuir las luces parásitas y posibilitar la adquisición de la luz emitida por los paneles fotovoltaicos polarizados y su análisis posterior. It is important to note that, both in fixed laboratories and in trucks/containers with laboratories inside, EL measurements are performed in a dark environment to reduce stray light and enable the acquisition of the light emitted by the polarized photovoltaic panels and its subsequent analysis.
Ninguna de estas dos soluciones evita la necesidad de desmontar y desplazar los paneles fotovoltaicos desde su posición en la planta fotovoltaica. Como se ha descrito previamente, esto supone mucho riesgo por tener que estar moviendo los paneles y porque, si además se daña algunos de los paneles durante el transporte y montaje después de haber realizado las mediciones, dicho daño pasará desapercibido. Neither of these two solutions avoids the need to dismantle and move the photovoltaic panels from their positions in the photovoltaic plant. As previously described, this involves significant risk due to the need to move the panels and, if any of the panels are damaged during transport and assembly after measurements have been taken, the damage will go unnoticed.
Otra desventaja asociada a estos métodos de medición es que, durante todo el tiempo en el que están desmontados de su posición en la planta, los paneles no están funcionando y, por lo tanto, no están captando energía solar ni transformándola en energía eléctrica. Esto provoca una reducción de la capacidad de producción de energía eléctrica de la planta fotovoltaica. Another disadvantage associated with these measurement methods is that, while they are removed from their position in the plant, the panels are not functioning and, therefore, are not capturing solar energy or transforming it into electrical energy. This results in a reduction in the photovoltaic plant's electrical energy production capacity.
Para solventar los problemas asociados al desmontaje de los paneles fotovoltaicos se conocen alternativas que permiten realizar las medicionesin situ,que pueden realizarse en horario nocturno o diurno. To solve the problems associated with dismantling photovoltaic panels, there are known alternatives that allow for on-site measurements, which can be performed at night or during the day.
Una primera alternativa para tales medidasin situcontempla emplear los propios inversores de la planta para polarizar los paneles fotovoltaicos en los que se quieren realizar las mediciones. Un importante problema técnico asociado a esta forma de medir es que la mayoría de los inversores de las plantas fotovoltaicas actuales no tienen opción de funcionamiento en sentido contrario (inversor bidireccional), debido a su mayor coste o a la complejidad que entraña la implementación sobre el equipo. Además, cuando sí se dispone de dicha opción, ésta tiene un mayor coste y se modifican las especificaciones del inversor. A first alternative for such on-site measurements involves using the plant's own inverters to polarize the photovoltaic panels on which the measurements are to be taken. A major technical problem associated with this method of measurement is that most inverters in current photovoltaic plants do not have the option of operating in the opposite direction (bidirectional inverter), due to their higher cost or the complexity involved in implementing them on the equipment. Furthermore, when this option is available, it is more expensive and requires modified inverter specifications.
Una segunda alternativa contempla el uso de una fuente de energía móvil. Según el número de paneles fotovoltaicos en los que se quieran realizar las mediciones, la fuente de energía tendrá que ser de mayor o menor tamaño, pero en general, dichas fuentes pesan unos 25-30 kg. Además, es necesario el uso de un grupo electrógeno para alimentar a la propia fuente que, actualmente, funcionan con gasoil, lo cual conlleva asociados riesgos de potenciales derrames. Es necesario mover tanto la fuente de alimentación como el grupo electrógeno a lo largo de toda la planta para ir realizando las mediciones en los paneles fotovoltaicos de interés. El desplazamiento del grupo electrógeno y la fuente de alimentación requiere de un vehículo y, dependiendo del tipo del grupo, un vehículo adaptado (las plantas suelen estar construidas sobre terreno natural, con las imperfecciones de este y, en algún caso, el terreno puede estar dañado por las condiciones meteorológicas). Así pues, uno de los inconvenientes asociados a este método es que aumenta los tiempos de realización de las mediciones y, en terrenos complicados (terrenos escarpados, arcillosos tras lluvias, etc.), pueden dificultarse los movimientos de los vehículos y de los equipos asociados, no pudiéndose mover en algún caso. Además, el uso de vehículos y su movimiento entre los paneles implica el riesgo de causar daño en las instalaciones. A second alternative involves the use of a mobile power source. Depending on the number of photovoltaic panels on which measurements are to be taken, the power source will need to be larger or smaller, but generally, these sources weigh around 25-30 kg. Furthermore, a generator is required to power the source itself, which currently runs on diesel fuel, which carries the associated risk of potential spills. Both the power source and the generator must be moved throughout the plant to take measurements on the photovoltaic panels of interest. Moving the generator and the power source requires a vehicle and, depending on the type of array, an adapted vehicle (plants are usually built on natural terrain, with its imperfections, and, in some cases, the terrain may be damaged by weather conditions). Thus, one of the drawbacks associated with this method is that it increases measurement times, and in difficult terrain (steep terrain, clayey soil after rain, etc.), the movement of vehicles and associated equipment can be difficult, and in some cases, impossible. Furthermore, the use of vehicles and their movement between panels carries the risk of damaging the facilities.
En todo caso, la realización de las medicionesin situen horario nocturno presenta inconvenientes asociados a trabajar sin luz solar, donde la visibilidad no facilita que las personas estén continuamente realizando conexiones/desconexiones y moviéndose por los diferentes lugares de la planta fotovoltaica, necesitando, por lo tanto, de fuentes de iluminación artificial, encareciéndose el coste de las medidas. Además, al precisar estas medidas de un ambiente de oscuridad, tanto la propia luz de la iluminación artificial como la de la luna o de otras fuentes luminosas podrían dificultar la adquisición de las imágenes. In any case, performing in-situ measurements at night presents drawbacks associated with working without sunlight, where visibility makes it difficult for people to constantly connect/disconnect power and move around the different areas of the photovoltaic plant. Therefore, artificial lighting sources are required, increasing the cost of the measurements. Furthermore, since these measurements require a dark environment, both the light from the artificial lighting itself and that of the moon or other light sources could hinder image acquisition.
Por otra parte, las medidas también pueden realizarse en condiciones diurnas, aunque en este caso, debido a que la radiación solar es mucho más intensa que la luz emitida por los paneles se requiere de métodos de filtrado de la señal.Las medidas de EL diurnasin situ,que están empezando a cobrar algo de fuerza en el mercado de las inspecciones fotovoltaicas, requieren en todo caso de la alimentación de los paneles. On the other hand, measurements can also be carried out during daytime conditions, although in this case, since solar radiation is much more intense than the light emitted by the panels, signal filtering methods are required. In situ daytime EL measurements, which are beginning to gain some traction in the photovoltaic inspection market, always require the panels to be powered.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
La presente invención describe un sistema y un método para medición de electroluminiscencia diurna de paneles fotovoltaicosin situ,sin necesidad de fuentes de alimentación externa, utilizando los propios paneles instalados en la planta. The present invention describes a system and method for measuring daytime electroluminescence of photovoltaic panels in situ, without the need for external power sources, using the panels themselves installed in the plant.
Las grandes ventajas de la presente invención son que las mediciones se realizan en horario diurno, con los paneles fotovoltaicos instalados en su posición correspondiente en la planta fotovoltaica (sin necesidad de desmontarlos), y que las mediciones se realizan sin necesidad de emplear fuentes de alimentación externa o inversores bidireccionales. The major advantages of the present invention are that the measurements are carried out during daylight hours, with the photovoltaic panels installed in their corresponding position in the photovoltaic plant (without the need to dismantle them), and that the measurements are carried out without the need to use external power supplies or bidirectional inverters.
En una planta fotovoltaica, los paneles fotovoltaicos que están trabajando captan energía solar y la transforman en energía eléctrica. La base del funcionamiento del sistema y el método propuestos es emplear dicha energía eléctrica obtenida por algunos de los paneles fotovoltaicos para polarizar los paneles fotovoltaicos en los que se quieren realizar las mediciones. Se evita así la necesidad de emplear una fuente de alimentación externa o inversores con esta funcionalidad. In a photovoltaic plant, the operating photovoltaic panels capture solar energy and transform it into electrical energy. The basis of the proposed system and method is to use the electrical energy obtained by some of the photovoltaic panels to polarize the photovoltaic panels on which measurements are to be taken. This avoids the need for an external power source or inverters with this functionality.
Para poder emplear la energía eléctrica obtenida a partir de la energía solar captada por alguno de los paneles fotovoltaicos de la planta fotovoltaica, es necesario realizar las mediciones de electroluminiscencia en horario diurno (para que haya un conjunto de paneles que reciban luz solar y la transformen en energía eléctrica, capaz de alimentar a los paneles que se quieren estudiar). Por ello, las medidas de EL en este método se deben hacer necesariamente en modo diurno (ELd). In order to use the electrical energy obtained from solar energy captured by one of the photovoltaic panels in a photovoltaic plant, electroluminescence measurements must be taken during daytime (so that a set of panels receive sunlight and transform it into electrical energy, capable of powering the panels being studied). Therefore, EL measurements using this method must be performed in daytime mode (ELd).
Como se ha indicado, la realización de medidas de electroluminiscencia en una planta fotovoltaica precisa de una fuente de alimentación adecuada (en voltaje, corriente y potencia). Esta fuente debe permitir establecer el voltaje deseado, superior al voltaje de circuito abierto del panel (o del conjunto de paneles colocados en serie) que se está midiendo. De esta manera, se consigue inyectar una corriente al conjunto de paneles que se quiere analizar, y generar así luminiscencia. As indicated, performing electroluminescence measurements in a photovoltaic plant requires an adequate power source (voltage, current, and power). This source must be able to establish the desired voltage, higher than the open-circuit voltage of the panel (or the set of panels connected in series) being measured. In this way, a current is injected into the set of panels to be analyzed, thus generating luminescence.
Para conseguir una imagen de EL con suficiente calidad y, a la vez, sin riesgos de producir daños en los paneles al efectuar la medida, se estima que la corriente debe estar entre el 50 y el 100% de la corriente de cortocircuito. Estas condiciones de voltaje y corriente necesarios se pueden conseguir con una fuente externa, pero la clave de la presente invención es eliminar la necesidad de tener que recurrir a una fuente externa (o al propio inversor de la planta funcionando en sentido contrario, para lo que haría falta un inversor bidireccional en la planta, lo cual no es habitual). Así pues, el sistema de la presente invención permite conseguir estas condiciones de voltaje mediante el empleo de otro conjunto de paneles fotovoltaicos, conectándolo en paralelo con el conjunto de paneles a estudio. To obtain an EL image with sufficient quality and, at the same time, without the risk of damaging the panels when taking the measurement, it is estimated that the current should be between 50 and 100% of the short-circuit current. These necessary voltage and current conditions can be achieved with an external source, but the key to the present invention is to eliminate the need to resort to an external source (or to the plant's own inverter operating in the opposite direction, which would require a bidirectional inverter in the plant, which is not common). Thus, the system of the present invention allows these voltage conditions to be achieved by using another set of photovoltaic panels, connecting it in parallel with the set of panels under study.
Habitualmente, los paneles ubicados en una planta son de las mismas características y se encuentran divididos en conjuntos con igual número de paneles conectados en serie entre sí, denominados “string”, agrupándose a su vez estos conjuntos en paralelo en un cable bus que llega a un elemento (generalmente cajas de segundo nivel) de donde sale una línea de corriente que va al inversor. A lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones se empleará el término string para hacer referencia a dichos conjuntos de paneles conectados en serie entre sí. Typically, the panels located on a floor have the same characteristics and are divided into sets with the same number of panels connected in series, called "strings." These sets are then grouped in parallel on a bus cable that reaches an element (usually second-level boxes) from which a power line extends to the inverter. Throughout the specification and claims, the term "string" will be used to refer to such sets of panels connected in series.
En cualquier configuración siempre es posible aislar de la producción conjuntos de strings y conseguir que uno de estos, al que en adelante se denominará string B, inyecte corriente a otro string, que en adelante se denominará string A, siempre que el string B tenga mayor número de paneles en serie que el string A. Es decir, si el string B tiene "s" paneles en serie, el string A deberá tener "s-1" paneles en serie o menos, “s-n”. In any configuration it is always possible to isolate sets of strings from production and get one of these, which will henceforth be called string B, to inject current into another string, which will henceforth be called string A, provided that string B has a greater number of panels in series than string A. That is, if string B has "s" panels in series, string A must have "s-1" panels in series or less, “s-n”.
Sin embargo, por las características de la curva I-V de un panel fotovoltaico o de un conjunto de ellos en serie, un único string B conectado en paralelo con el string A, no siempre es capaz de inyectar la corriente necesaria para obtener imágenes de EL si la diferencia de paneles en serie entre los dos conjuntos de paneles es pequeña. Es decir, si el string A tiene solo uno o dos paneles en serie menos que el string B, el punto de operación que se fijará en el string A puede no ser de mucha corriente en relación con la corriente de cortocircuito de los paneles fotovoltaicos implicados. Así pues, para conseguir el punto de operación adecuado se pueden asociar, conectándolos en paralelo, varios strings B con “s” paneles en serie cada uno de ellos. However, due to the characteristics of the I-V curve of a photovoltaic panel or a series array, a single B string connected in parallel with A string is not always capable of injecting the current necessary to obtain EL images if the difference in the number of panels in series between the two sets of panels is small. That is, if A string has only one or two fewer panels in series than B string, the operating point set for A string may not be very high in relation to the short-circuit current of the photovoltaic panels involved. Therefore, to achieve the appropriate operating point, several B strings can be connected in parallel, with "s" panels in series each.
Por ello, para facilitar la inyección de corriente necesaria para la obtención de las medidas de electroluminiscencia, se disponen, en paralelo con el string A, varios strings B. Denotando "p" al número de los strings B que se ponen en paralelo con el string A, con “s-n” paneles, hay “s" por "p" paneles inyectando corriente en los "s-n" paneles del string A. Therefore, to facilitate the injection of current necessary to obtain electroluminescence measurements, several B strings are arranged in parallel with string A. Denoting "p" the number of B strings that are placed in parallel with string A, with "s-n" panels, there are "s" times "p" panels injecting current into the "s-n" panels of string A.
Combinaciones más complejas de paneles asociados en serie y paralelo son igualmente posibles. Para inyectar corriente sobre el conjunto a medir (que pueden ser varios strings A) debe cumplirse que el total de los paneles que generen corriente (es decir, los paneles que forman parte del conjunto de strings B) tenga las características necesarias (mayor voltaje de circuito abierto y potencia total suficientemente elevada) para que la corriente inyectada a los strings A esté en el rango adecuado, que preferentemente está entre el 50% y el 100% de la corriente de cortocircuito del conjunto de strings A. More complex combinations of panels connected in series and parallel are equally possible. To inject current into the array to be measured (which may be several A strings), all the panels generating current (i.e., the panels forming part of the B string array) must have the necessary characteristics (higher open-circuit voltage and sufficiently high total power) so that the current injected into the A strings is within the appropriate range, preferably between 50% and 100% of the short-circuit current of the A string array.
En una situación muy habitual en plantas reales, todos los strings tendrán "s" paneles en serie, por lo que el string A es uno de ellos (el string A es el string a estudio), al que se le han desconectado "n" paneles para que un conjunto de strings B, en paralelo con él, sea capaz de inyectarle corriente. Con cualquier otra configuración de paneles sería igualmente posible inyectar corriente de unos string a otros, siempre que el string bajo estudio tenga menor tensión de circuito abierto que el/los string/s que va/n a inyectarle la corriente. In a very common situation in real plants, all strings will have "s" panels in series, so string A is one of them (string A is the string under study), from which "n" panels have been disconnected so that a set of string B, in parallel with it, is able to inject current into it. With any other panel configuration, it would be equally possible to inject current from one string to another, provided that the string under study has a lower open-circuit voltage than the string(s) that will inject current into it.
En lo que sigue, y por sencillez de descripción, se van a considerar conjuntos de string iguales, de forma que para polarizar el string A, originalmente de “s” paneles en serie, se desconectan del mismo “n” paneles, teniendo así “s-n” paneles en serie. In the following, and for simplicity of description, sets of equal strings will be considered, so that to polarize string A, originally of “s” panels in series, “n” panels are disconnected from it, thus having “s-n” panels in series.
El número "n" de paneles a desconectar en el string A depende de la irradiancia existente en ese momento, y de la corriente que se desea inyectar sobre el conjunto de paneles a medir. The number "n" of panels to be disconnected in string A depends on the irradiance existing at that time, and the current that is desired to be injected into the set of panels to be measured.
El sistema de la presente invención comprende un dispositivo interruptor y de control configurado para la realización de estas medidas, conectado a un controlador, preferentemente a través de una comunicación inalámbrica. Este dispositivo permite conectar y desconectar eléctricamente el conjunto de strings B al string A, polarizándolo de forma alternativa; también, entre sus funcionalidades, el dispositivo permite conocer cuánta corriente pasa por los paneles que se polarizan (string A), permitiendo determinar el número óptimo “n”, es decir, el número de paneles que hay que desconectar del conjunto de “s” paneles. Para ello, el dispositivo mide la intensidad de corriente que circula por el string A, determinando si es la adecuada (preferentemente si se encuentre entre el 50% y 100% de la corriente de cortocircuito, Isc, de dicho string A). Si el valor medido no está dentro del rango adecuado, se conectan/desconectan más paneles fotovoltaicos del conjunto de "s” paneles fotovoltaicos del string A. El controlador está también conectado con una cámara sensible en el rango de emisión de los paneles para sincronizar la toma de imágenes con el dispositivo. The system of the present invention comprises a switching and control device configured to carry out these measurements, connected to a controller, preferably via wireless communication. This device allows the set of strings B to be electrically connected and disconnected to string A, polarizing it alternately. Also, among its functionalities, the device allows the amount of current passing through the panels being polarized (string A) to be determined, allowing the optimal number "n" to be determined, that is, the number of panels that must be disconnected from the set of "s" panels. To do this, the device measures the current intensity flowing through string A, determining whether it is adequate (preferably between 50% and 100% of the short-circuit current, Isc, of said string A). If the measured value is not within the adequate range, more photovoltaic panels are connected/disconnected from the set of "s" photovoltaic panels of string A. The controller is also connected to a sensitive camera within the emission range of the panels to synchronize the image capture with the device.
Para realizar la medición de electroluminiscencia diurna, se toman una pluralidad de imágenes (con la cámara) en las que, alternativamente, los paneles en los que se realizan las mediciones están polarizados (emitiendo luz) y no polarizados (no emiten luz). En un ejemplo de realización la conexión/desconexión de paneles del string A para llegar al número óptimo "n” de paneles desconectados del string A, la conexión/desconexión de paneles se realiza de forma manual en base a las medidas realizadas por el dispositivo interruptor y de control. To measure daytime electroluminescence, a plurality of images are taken (with the camera) in which the panels being measured are alternately polarized (emitting light) and non-polarized (not emitting light). In one embodiment, the panels are switched on/off manually in order to reach the optimal number "n" of panels disconnected from the string A, based on the measurements taken by the switching and control device.
Como se ha descrito previamente, el dispositivo está sincronizado con el controlador (que preferentemente es un ordenador o una Tablet) y con la cámara, por lo que se tienen datos en todo momento de cuáles son las imágenes correspondientes a cada una de las dos situaciones (paneles polarizados/no polarizados). As previously described, the device is synchronized with the controller (preferably a computer or tablet) and the camera, so there is data at all times on which images correspond to each of the two situations (polarized/non-polarized panels).
El dispositivo interruptor y de control es, por lo tanto, el encargado de polarizar de forma alternativa el string A, así como de medir la corriente que atraviesa los paneles, permitiendo determinar, en cada momento, si dicha corriente es suficiente/demasiado elevada/demasiado baja. Esto permite adaptar las mediciones también a cambios climatológicos como por ejemplo la presencia repentina de nubes o de claros en el cielo que afectan a la intensidad de luz solar que reciben los paneles en cada momento. Esto es importante puesto que el dispositivo también permite interrumpir el paso de corriente (en algunos ejemplos de realización de manera automática y rápida y en otros ejemplos de realización de manera manual) si detecta que la corriente está por encima del límite configurado (valor superior del rango adecuado). De este modo, nunca se excede la corriente máxima admisible por los paneles, sus cables y conectores. The switching and control device is therefore responsible for alternately polarizing the A string and measuring the current flowing through the panels, allowing the determination, at any given time, whether said current is sufficient/too high/too low. This also allows the measurements to be adapted to weather changes, such as the sudden appearance of clouds or clearings in the sky that affect the intensity of sunlight received by the panels at any given time. This is important since the device also allows the flow of current to be interrupted (automatically and quickly in some embodiments, and manually in others) if it detects that the current is above the configured limit (a value above the appropriate range). In this way, the maximum current allowed by the panels, their cables, and connectors is never exceeded.
Por lo tanto, con la presente invención se evita la necesidad de emplear fuentes de alimentación externas, o inversores funcionando en sentido inverso (bidireccionales), para la inyección de corriente a los paneles fotovoltaicos. Therefore, the present invention avoids the need to use external power supplies, or inverters operating in reverse (bidirectional), to inject current into the photovoltaic panels.
Otra ventaja de la presente invención es que permite realizar las medidas de electroluminiscencia en paneles fotovoltaicos de plantas fotovoltaicas independientemente de la topología de la planta. Another advantage of the present invention is that it allows electroluminescence measurements to be made on photovoltaic panels in photovoltaic plants regardless of the plant topology.
Gracias al sistema y al método propuestos se puede realizar la medición de EL (en modo diurno) de manera rápida, fácil y segura, sin elementos auxiliares (grupos electrógenos, fuentes de alimentación, cableado de interconexión entre estos elementos, medios de transporte, salas oscuras ...) y sin realizar el desmontaje de los paneles. Los paneles se polarizan en su posición original y se realizan las mediciones de electroluminiscencia diurna (ELd) aprovechando otros paneles de la planta solar que están generando energía eléctrica a partir de la luz solar. Es decir, al implementar el método en horario diurno se consigue que la radiación solar actúe sobre el conjunto de paneles fotovoltaicos que se utiliza como fuente de alimentación (un conjunto de strings B) y así genere la corriente suficiente para poder polarizar los paneles del otro conjunto de paneles, en los que se va a realizar la medición (string A). La radiación mínima necesaria para poder realizar este tipo de mediciones es del orden de 150 200 W/m2. Thanks to the proposed system and method, EL measurements can be performed (in daytime mode) quickly, easily, and safely, without auxiliary elements (generators, power supplies, interconnection wiring between these elements, means of transport, dark rooms, etc.) and without dismantling the panels. The panels are polarized in their original position, and daytime electroluminescence (ELd) measurements are taken using other panels in the solar plant that are generating electrical energy from sunlight. That is, by implementing the method during daytime hours, solar radiation acts on the set of photovoltaic panels used as a power source (a set of B strings) and thus generates sufficient current to polarize the panels of the other set of panels, on which the measurement will be made (string A). The minimum radiation necessary to perform this type of measurement is around 150-200 W/m2.
Por lo tanto, el método de medición de la ELd de paneles fotovoltaicos descrito comprende al menos una etapa de conectar en paralelo uno o varios strings B de paneles fotovoltaicos (a su vez los paneles de cada conjunto están conectados en serie entre sí) a un segundo string A de "s-n” paneles fotovoltaicos (conectados en serie entre sí) y aun dispositivo interruptor y de control. Alternativamente, también es posible conectar varios conjuntos de strings A con una mayor cantidad de strings B, todos ellos en paralelo. En este caso todos los paneles del string A serían polarizados simultáneamente por los strings B. Therefore, the method for measuring the ELd of photovoltaic panels described comprises at least one step of connecting in parallel one or more strings B of photovoltaic panels (in turn the panels of each set are connected in series with each other) to a second string A of "s-n” photovoltaic panels (connected in series with each other) and to a switching and control device. Alternatively, it is also possible to connect several sets of strings A with a larger number of strings B, all of them in parallel. In this case all the panels of string A would be polarized simultaneously by the strings B.
Asimismo, el método comprende medir con el dispositivo interruptor y de control la corriente de inyección sobre el string A de "s-n” paneles en serie, y de esta forma tener control sobre la misma. En base a dicha medición de corriente, conectar o desconectar más paneles para obtener número "n” óptimo de paneles desconectados del string A de "s” paneles fotovoltaicos. The method also comprises measuring the injection current into the string A of "s-n" panels in series with the switching and control device, thereby controlling it. Based on said current measurement, connecting or disconnecting more panels to obtain the optimal number "n" of panels disconnected from the string A of "s" photovoltaic panels.
Posteriormente se realiza una etapa de tomar una pluralidad de imágenes de los paneles fotovoltaicos en los que se está realizando la medición (paneles del string A), con los paneles polarizados y no polarizados, alternativamente, mediante el dispositivo interruptor y de control. Asociar dichas imágenes al estado de los paneles (polarizado/no polarizado) y analizar las imágenes para obtener la medida de ELd (restar las imágenes obtenidas del panel solar polarizado de las imágenes obtenidas del panel no polarizado). Subsequently, a step is performed in which a plurality of images are taken of the photovoltaic panels on which the measurement is being performed (panels of string A), with the panels polarized and non-polarized, alternately, using the switching and control device. These images are associated with the state of the panels (polarized/non-polarized) and the images are analyzed to obtain the ELd measurement (subtracting the images obtained from the polarized solar panel from the images obtained from the non-polarized panel).
Como las mediciones se realizan en horario diurno, la etapa de captar imágenes (ELd) se realiza mediante una cámara con un sensor de alta eficiencia en el rango de emisión de los paneles. En un ejemplo de realización particular cuando los paneles son de silicio este rango es el infrarrojo próximo, alrededor de 1100 nm a temperatura ambiente. Dicha cámara está vinculada al dispositivo interruptor y de control. Since the measurements are taken during daylight hours, the imaging stage (ELd) is performed using a camera with a high-efficiency sensor in the emission range of the panels. In a particular embodiment, when the panels are made of silicon, this range is near infrared, around 1100 nm at room temperature. This camera is linked to the switching and control device.
En el estado de no polarización (circuito abierto o apagado, OFF) los paneles fotovoltaicos en los que se va a medir la ELd no están polarizados y no emiten luz, por lo que el sensor de la cámara recogerá sólo la luz ambiente, tanto la directa como la reflejada, al estar los paneles recibiendo radiación solar (por realizarse las medidas en horario diurno), denominándose señal de fondo obackground(bg). En el estado de polarización directa (ON), es decir con los paneles en los que se va a realizar la medida polarizados, el sensor de la cámara recogerá la luz de fondo correspondiente al circuito abierto (estado OFF con los paneles no polarizados) y recoge también la emisión de electroluminiscencia (EL) procedente del panel solar fotovoltaico (bg EL). La diferencia entre ambos estados (ON/OFF) es la imagen correspondiente a la medida de electroluminiscencia del panel solar (EL). In the non-polarized state (open circuit or off, OFF) the photovoltaic panels on which the ELd is to be measured are not polarized and do not emit light, so the camera sensor will only collect ambient light, both direct and reflected, as the panels are receiving solar radiation (because the measurements are taken during daylight hours), called background signal (bg). In the direct polarization state (ON), that is, with the panels on which the measurement is to be taken polarized, the camera sensor will collect the background light corresponding to the open circuit (OFF state with the panels not polarized) and also collects the electroluminescence (EL) emission from the photovoltaic solar panel (bg EL). The difference between both states (ON/OFF) is the image corresponding to the electroluminescence measurement of the solar panel (EL).
Es recomendable evitar la radiación directa sobre los paneles fotovoltaicos en los que se está realizando la medición ya que puede incrementar el "ruido” de la imagen obtenida. It is advisable to avoid direct radiation on the photovoltaic panels where the measurement is being taken, as this can increase the "noise" of the image obtained.
Una de las ventajas de la invención es que no es necesaria la utilización de ninguna fuente de alimentación regulable, cuyo tamaño dependería del número de paneles fotovoltaicos a polarizar. Al no utilizar una fuente de alimentación externa, tampoco es necesario un grupo electrógeno para alimentación de la fuente o una conexión externa de 230/400 V, inexistentes en la mayoría de las plantas. El grupo, cuyo tamaño dependería también de la cantidad de paneles a polarizar, es voluminoso y de gran peso. De esta forma se elimina el medio de transporte para el mismo, combustible, posibles derrames, daños en la planta... Se elimina también el cableado necesario para conectar el grupo electrógeno, la fuente de alimentación con los paneles y/o del elemento de corte de corriente sobre el panel. One of the advantages of the invention is that it does not require a regulated power supply, the size of which would depend on the number of photovoltaic panels to be polarized. By not using an external power supply, there is also no need for a generator to power the source or an external 230/400 V connection, which are nonexistent in most plants. The generator, whose size would also depend on the number of panels to be polarized, is bulky and heavy. This eliminates the need for transportation, fuel, potential spills, and damage to the plant. It also eliminates the wiring required to connect the generator, the power supply, the panels, and/or the power cut-off element on the panel.
Otra ventaja es que se evitan las pérdidas de energía asociadas al desmontaje/montaje de los paneles del parque fotovoltaico para realizar las mediciones de EL en contenedor con sala oscura o camión (durante todo el tiempo de desmontaje, medición y montaje, dichos paneles no están produciendo). Además de tener desmontados esos paneles, en el caso de plantas con seguidor es necesario colocar en posición de defensa el seguidor del que se han desmontado, por lo que la pérdida de energía no es únicamente de los paneles que se han desmontado, sino que además el seguidor ya no estará en seguimiento (de la posición óptima para captar la máxima radiación del sol) y tendrá pérdidas. Another advantage is that the energy losses associated with disassembling/assembling the panels in the photovoltaic park to perform EL measurements in a container with a dark room or truck are avoided (the panels are not producing energy during the entire disassembly, measurement, and assembly process). In addition to having these panels disassembled, in the case of plants with trackers, it is necessary to place the tracker from which they have been disassembled in a defensive position. Therefore, the energy loss is not only due to the disassembled panels, but also because the tracker will no longer be tracking (from the optimal position to capture maximum solar radiation) and will incur losses.
Asimismo, se evitan los costes y horas de personal que realizan el desmontaje de los paneles, el desplazamiento hasta el punto de ensayo, la necesidad de almacenar los paneles hasta que se inspeccionan, la colocación sobre mesa de ensayo, el desplazamiento de nuevo hasta el punto de montaje y la colocación nuevamente sobre el seguidor o estructura fija. Se evitan también posibles daños en los paneles en todo el proceso de desmontaje, ensayo y montaje. Los eventuales daños producidos, especialmente en el proceso de montaje, son muy perjudiciales ya que no serán, obviamente, reflejados en la inspección y pueden ser fuente de muchos problemas, pérdidas de energía y disfunciones posteriores. Furthermore, the costs and manpower required to disassemble the panels, transport them to the test site, store them until they are inspected, place them on the test table, return them to the assembly point, and then reposition them on the tracker or fixed structure are avoided. Potential damage to the panels throughout the disassembly, testing, and assembly process is also avoided. Any damage that occurs, especially during the assembly process, is highly detrimental as it will obviously not be reflected in the inspection and can cause many problems, energy losses, and subsequent malfunctions.
Gracias a la invención no es necesario utilizar medios especiales para el transporte de los paneles desde su ubicación en la planta fotovoltaica hasta el punto de ensayo y su vuelta al punto de origen (estos medios, cuando son necesarios, como por ejemplo en las soluciones más extendidas del estado de la técnica, deben tener como mínimo las dimensiones de los paneles y evitar que estos se dañen en el transporte con el vehículo). En este sentido, tampoco es necesario comprar ningún elemento sobre el que almacenar los paneles para su transporte en grupo hasta el punto de ensayo, ya sean pallets, eslingas, cierres, escuadras, esquineras... (que, en la mayoría de los casos, no pueden reutilizarse). Se evita así la generación de nuevos residuos y su tratamiento. Thanks to the invention, it is not necessary to use special means for transporting the panels from their location at the photovoltaic plant to the testing site and back to the point of origin (these means, when necessary, as in the most widespread state-of-the-art solutions, must be at least the same size as the panels and prevent them from being damaged during transport by vehicle). In this sense, it is also not necessary to purchase any elements on which to store the panels for group transport to the testing site, whether pallets, slings, closures, brackets, corner pieces, etc. (which, in most cases, cannot be reused). This avoids the generation of new waste and its treatment.
Otra ventaja asociada a la invención es que se evita trabajar en horario nocturno. Los trabajos en horario nocturno son más caros, existe más riesgo de incidente/accidente al tener que prestar más atención a todos los trabajos y al entorno (debido a que la luminosidad no es la adecuada). No todas las zonas cuentan con la misma iluminación y las velocidades de trabajo no son las mismas que en horario diurno. Another advantage associated with the invention is that it eliminates nighttime work. Nighttime work is more expensive, and there is a greater risk of incidents/accidents due to having to pay closer attention to all tasks and the surroundings (due to inadequate lighting). Not all areas have the same lighting, and work speeds are not the same as during the day.
Una ventaja adicional del método de la invención es que solo es necesaria una persona para llevarlo a cabo (es decir, para realizar la medición de la electroluminiscencia de los paneles fotovoltaicos), mientras que en las soluciones actuales en las que se usan salas oscuras/camiones, es necesario al menos la presencia de dos operarios, siendo habitual la presencia de al menos tres operarios (ya que uno de ellos siempre se encuentra realizando las mediciones en la sala oscura/camión). An additional advantage of the method of the invention is that only one person is required to carry it out (i.e. to measure the electroluminescence of the photovoltaic panels), while in current solutions using darkrooms/trucks, at least two operators are required, with at least three operators being common (since one of them is always in the darkroom/truck carrying out the measurements).
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña, como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado un ejemplo de realización preferente de la invención. To complement the description being provided and in order to assist in a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description, in which, for illustrative and non-limiting purposes, a preferred embodiment of the invention has been represented.
Figura 1. - Muestra un diagrama del sistema de medición de electroluminiscencia diurna de paneles fotovoltaicos Figure 1. - Shows a diagram of the daytime electroluminescence measurement system of photovoltaic panels
Figura 2.- Muestra un diagrama unifilar del conjunto. Figure 2.- Shows a single-line diagram of the assembly.
REFERENCIAS DE LAS FIGURAS REFERENCES OF THE FIGURES
A: String A A: String A
B: Conjunto de Strings B B: Set of Strings B
C: Cámara C: Camera
D: Controlador D: Controller
E: Dispositivo interruptor y de control. E: Switching and control device.
F: Caja de segundo nivel F: Second level box
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A continuación, se presenta una descripción detallada de una realización preferente de la invención. A detailed description of a preferred embodiment of the invention is presented below.
El sistema de medición de electroluminiscencia diurna, sin fuente de alimentación externa, de paneles fotovoltaicos de la presente invención está destinado a permitir y facilitar la medición de la ELd sin necesidad de desmontar los paneles de su posición en la planta fotovoltaica. The daytime electroluminescence measurement system, without an external power supply, of photovoltaic panels of the present invention is intended to allow and facilitate the measurement of ELd without the need to remove the panels from their position in the photovoltaic plant.
Las plantas fotovoltaicas comprenden una pluralidad de paneles fotovoltaicos, que generalmente están dispuestos formando lo que se conoce en el sector como "strings”, que es una pluralidad de paneles fotovoltaicos conectados en serie, y los strings de la planta fotovoltaica están agrupados en conjuntos que están conectados en paralelo entre sí. Photovoltaic plants comprise a plurality of photovoltaic panels, which are generally arranged in what is known in the sector as "strings", which is a plurality of photovoltaic panels connected in series, and the strings of the photovoltaic plant are grouped in sets that are connected in parallel to each other.
Asimismo, las plantas fotovoltaicas comprenden al menos un inversor al que le llega toda la corriente generada por paneles fotovoltaicos. Al inversor llega la energía captada por los paneles fotovoltaicos en corriente continua (CC), y en el inversor dicha corriente se convierte a corriente alterna (CA) para ser enviada a una subestación y posteriormente a la red eléctrica. Likewise, photovoltaic plants include at least one inverter that receives all the current generated by the photovoltaic panels. The energy captured by the photovoltaic panels is delivered to the inverter in direct current (DC), and in the inverter, this current is converted to alternating current (AC) to be sent to a substation and subsequently to the electrical grid.
El sistema de medición de electroluminiscencia diurna de paneles fotovoltaicos descrito está configurado para medir la ELd de los paneles fotovoltaicos de una planta fotovoltaica de las que comprenden al menos una pluralidad de paneles fotovoltaicos y un inversor. El sistema comprende un string A (A) de "s-n” paneles fotovoltaicos, conectados en serie entre sí, sobre los que se va a medir la electroluminiscencia diurna, desconectados del inversor, y un conjunto de strings B (B) donde cada string B comprende "s” paneles fotovoltaicos y el conjunto comprende "p” strings B, desconectados todos ellos también del inversor. Asimismo, el sistema comprende una cámara (C) de toma de imágenes configurada para captar imágenes en el rango de emisión de los paneles, un controlador (D), y un dispositivo interruptor y de control (E) conectado en serie entre el string A (A) y el conjunto de strings B (B), y vinculado a la cámara (C) y al controlador (D). El dispositivo interruptor y de control (E) permite polarizar de forma alternativa el string A. Además, está configurado para medir la corriente de entrada al string A (A) y proporcionar un valor de referencia a comparar con un rango adecuado y del que es función un valor "n” correspondiente a un número "n” de paneles fotovoltaicos del string A (A) a desconectar en serie con el resto de los paneles fotovoltaicos de dicho string A (A). The described system for measuring daytime electroluminescence of photovoltaic panels is configured to measure the ELd of the photovoltaic panels of a photovoltaic plant comprising at least a plurality of photovoltaic panels and an inverter. The system comprises a string A (A) of "s-n" photovoltaic panels, connected in series with each other, on which the daytime electroluminescence is to be measured, disconnected from the inverter, and a set of strings B (B) where each string B comprises "s" photovoltaic panels and the set comprises "p" strings B, all of which are also disconnected from the inverter. Furthermore, the system comprises an image-taking camera (C) configured to capture images in the emission range of the panels, a controller (D), and a switching and control device (E) connected in series between the string A (A) and the set of strings B (B), and linked to the camera (C) and the controller (D). The switch and control device (E) allows the string A to be polarized alternatively. In addition, it is configured to measure the input current to the string A (A) and provide a reference value to be compared with a suitable range and which is a function of a value "n" corresponding to a number "n" of photovoltaic panels of the string A (A) to be disconnected in series with the rest of the photovoltaic panels of said string A (A).
En un ejemplo de realización la cámara (C) dispone de un sensor sensible al infrarrojo próximo. In one embodiment, the camera (C) has a sensor sensitive to near infrared.
En una posible realización, el dispositivo interruptor y de control (E) es un módulo de relé de estado sólido. En otra posible realización, el dispositivo interruptor y de control (E) es un transistor bipolar de puerta aislada. En otra posible realización, el dispositivo interruptor y de control (E) es un transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor. Además, el dispositivo interruptor y de control (E) puede estar configurado para ser controlado con radiofrecuencia. In one possible embodiment, the switching and control device (E) is a solid-state relay module. In another possible embodiment, the switching and control device (E) is an insulated gate bipolar transistor. In another possible embodiment, the switching and control device (E) is a metal-oxide semiconductor field effect transistor. In addition, the switching and control device (E) may be configured to be controlled by radio frequency.
Preferentemente, en el sistema de medición descrito, para asegurar un correcto desvío de la corriente hacia el string A, que es el string a inspeccionar, cada string del conjunto de strings B (B) tiene un mayor número de paneles que el string A. Preferably, in the measurement system described, to ensure correct diversion of the current towards string A, which is the string to be inspected, each string of the set of strings B (B) has a greater number of panels than string A.
En una realización de la invención, el conjunto de strings B comprende una combinación de strings B conectados en paralelo, donde cada uno de ellos comprende "s” paneles en serie. In one embodiment of the invention, the set of B strings comprises a combination of B strings connected in parallel, where each of them comprises "s" panels in series.
Como se puede ver en las figuras 1 y 2, el sistema descrito comprende un string A (A) con "sn” paneles fotovoltaicos de la planta fotovoltaica, conectados en serie entre sí, sobre los que se va a medir la electroluminiscencia diurna y que están desconectados del inversor. Además, comprende un conjunto de "p” strings B (B), con "s” paneles fotovoltaicos cada uno, también desconectados del inversor. Como se ha descrito previamente, los paneles fotovoltaicos del string A (A) son los paneles que se van a polarizar. Los paneles del conjunto de p strings B (B) son los paneles de la planta fotovoltaica que se emplean para polarizar a los paneles del string A (A), mediante la energía eléctrica que generan. As can be seen in Figures 1 and 2, the described system comprises a string A (A) with "sn” photovoltaic panels from the photovoltaic plant, connected in series with each other, on which the daytime electroluminescence is to be measured and which are disconnected from the inverter. In addition, it comprises a set of "p” strings B (B), with “s” photovoltaic panels each, also disconnected from the inverter. As previously described, the photovoltaic panels of string A (A) are the panels that are to be polarized. The panels of the set of p strings B (B) are the panels of the photovoltaic plant that are used to polarize the panels of string A (A), by means of the electrical energy they generate.
El sistema comprende también un dispositivo interruptor y de control (E) conectado en serie entre el string A (A) y el conjunto de p strings B (B). Este dispositivo permite polarizar de forma alternativa el string A, utilizando la corriente generada por el conjunto de strings B. Además, está configurado para medir la corriente de entrada al string A (A) y determinar cuántos paneles del string A (A) es necesario desconectar ("n” paneles) para conseguir que la cantidad de corriente proveniente de los strings B (B) sea la adecuada para realizar correctamente las mediciones de electroluminiscencia diurna. The system also comprises a switching and control device (E) connected in series between string A (A) and the set of p strings B (B). This device allows the string A to be alternately polarized, using the current generated by the set of strings B. In addition, it is configured to measure the input current to string A (A) and determine how many panels of string A (A) need to be disconnected ("n" panels) in order to ensure that the amount of current coming from strings B (B) is adequate to correctly perform daytime electroluminescence measurements.
Asimismo, como se puede ver en la figura 1, el sistema comprende una cámara (C) de toma de imágenes, que está configurada para captar imágenes en el rango de emisión de los paneles. Esto es necesario para poder trabajar de forma diurna. El sistema comprende también un controlador (D) que, en el ejemplo de la figura 1, es una Tablet pero que podría ser otro tipo de controlador (D) como por ejemplo un ordenador portátil. Likewise, as can be seen in Figure 1, the system comprises an image-taking camera (C), which is configured to capture images within the emission range of the panels. This is necessary for daytime operation. The system also comprises a controller (D), which, in the example in Figure 1, is a tablet, but which could be another type of controller (D), such as a laptop.
El dispositivo interruptor y de control (E), además de estar conectado en serie entre el string A (A) y el conjunto de strings B (B), está vinculado a la cámara (C) y al controlador (D). De esta forma se sincroniza la toma de imágenes con los datos correspondientes al estado de los paneles (polarizados/no polarizados). The switching and control device (E), in addition to being connected in series between string A (A) and the set of strings B (B), is linked to the camera (C) and the controller (D). This synchronizes the image capture with the data corresponding to the status of the panels (polarized/non-polarized).
El dispositivo interruptor y de control (E) está configurado para medir la corriente de entrada al string A (A) y proporcionar un valor de referencia a comparar con un rango adecuado y del que es función un valor "n” correspondiente a un número "n” de paneles fotovoltaicos del string A (A) a desconectar en serie con el resto de los paneles fotovoltaicos de dicho string A (A). The switch and control device (E) is configured to measure the input current to string A (A) and provide a reference value to be compared with a suitable range and which is a function of a value "n" corresponding to a number "n" of photovoltaic panels of string A (A) to be disconnected in series with the rest of the photovoltaic panels of said string A (A).
El rango de corriente adecuado está preferentemente entre el 50% y el 100% de la corriente de cortocircuito del string A (de "s-n” paneles) que se quiere inspeccionar. The appropriate current range is preferably between 50% and 100% of the short-circuit current of string A (of "s-n" panels) to be inspected.
Es decir, el dispositivo interruptor y de control (E) mide la corriente de entrada al string A (A) y, en función de dicha medida, se conecta/desconecta un número determinado de paneles fotovoltaicos del string A (A), optimizando el número "n” de paneles desconectados, tal que se permite el paso de la corriente generada en el conjunto de strings B (B) hacia los paneles correspondientes al string A (A), polarizándolos. That is, the switch and control device (E) measures the input current to string A (A) and, based on said measurement, a certain number of photovoltaic panels are connected/disconnected from string A (A), optimizing the number "n" of disconnected panels, such that the passage of the current generated in the set of strings B (B) is allowed towards the panels corresponding to string A (A), polarizing them.
En la figura 1 se representa un ejemplo real de un diagrama del sistema en una realización en la que un string A (A) comprende "s-n” paneles. Este string A (A) está conectado en paralelo con el conjunto de strings B (B) que, en esta realización comprende, conectados en paralelo, "p” strings B. En este ejemplo concreto cada string comprende s= 28 paneles y del string A se calcula que el número óptimo de paneles a desconectar es n=2 paneles, por lo que el string A queda como un string de s-n= 26 paneles. Asimismo, el número de strings B en el conjunto de strings B es p= 11 strings B. Figure 1 shows a real example of a system diagram in an embodiment in which a string A (A) comprises "s-n” panels. This string A (A) is connected in parallel with the set of strings B (B) which, in this embodiment comprises, connected in parallel, "p” B strings. In this specific example each string comprises s= 28 panels and from string A it is calculated that the optimal number of panels to disconnect is n=2 panels, so that string A becomes a string of s-n= 26 panels. Likewise, the number of B strings in the set of B strings is p= 11 B strings.
Se puede ver también que el sistema dispone de un dispositivo interruptor y de control (E) situado entre el string A (A) y el conjunto de strings B (B). En un ejemplo de realización, el dispositivo interruptor y de control (E) es un módulo de relé de estado sólido. El dispositivo interruptor y de control (E) también podría ser un transistor bipolar de puerta aislada (conocido generalmente por sus siglas en inglés comoIGBT).En otro ejemplo de realización, el dispositivo interruptor y de control (E) podría ser un transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor (conocido generalmente por sus siglas en inglés como MOSFET). Otros dispositivos que cumplan estas mismas funcionalidades también podrían emplease como dispositivo interruptor y de control (E). Preferentemente el dispositivo interruptor y de control (E) está controlado por radiofrecuencia. It can also be seen that the system has a switching and control device (E) located between string A (A) and the set of strings B (B). In one embodiment, the switching and control device (E) is a solid-state relay module. The switching and control device (E) could also be an insulated gate bipolar transistor (generally known by its acronym in English as IGBT). In another embodiment, the switching and control device (E) could be a metal-oxide semiconductor field effect transistor (generally known by its acronym in English as MOSFET). Other devices that fulfill these same functionalities could also be used as the switching and control device (E). Preferably, the switching and control device (E) is controlled by radio frequency.
El sistema comprende, asimismo, una cámara (C), que preferentemente es una cámara con alta sensibilidad en el infrarrojo próximo, y comprende un controlador (D) que preferentemente es una tablet o un ordenador que puede ser un ordenador portátil. The system also comprises a camera (C), which is preferably a camera with high sensitivity in the near infrared, and comprises a controller (D) which is preferably a tablet or a computer which may be a laptop.
En la figura 2 se presenta un diagrama unifilar de un string A (A), con "s-n” paneles y un conjunto de strings B (B) conectados en paralelo con "s” paneles cada uno. Como se puede ver, el string A (A) y el conjunto de strings B (B) están conectados a una caja de segundo nivel (F). Los "s-n” paneles fotovoltaicos del string A (A) son los paneles en los que se realiza la medición de EL diurna, y el resto de los paneles del conjunto de strings B, "s” por "p” paneles que conforman el conjunto de strings B (B) ("p” strings B de "s” paneles cada uno), se utilizan para alimentar a los paneles fotovoltaicos del string A (A). Para ello se interconectan los string A (A) y el conjunto de strings B (B) mediante el dispositivo interruptor y de control (E). Así pues, los "s” paneles de cada string B están conectados en serie entre sí y, los "p” strings del conjunto de strings B (B) están conectados en paralelo tal y como se puede apreciar en esta figura 2. Es decir, el conjunto de strings B (B) comprende a su vez, conectados en paralelo, una pluralidad de conjuntos de paneles fotovoltaicos formados por paneles fotovoltaicos conectados en serie. Figure 2 presents a single-line diagram of a string A (A), with “s-n” panels and a set of strings B (B) connected in parallel with “s” panels each. As can be seen, string A (A) and string set B (B) are connected to a second level box (F). The “s-n” photovoltaic panels of string A (A) are the panels on which the daytime EL measurement is performed, and the rest of the panels in string set B, “s” by “p” panels that make up string set B (B) (“p” B strings of “s” panels each), are used to feed the photovoltaic panels of string A (A). For this purpose, string A (A) and string set B (B) are interconnected by means of the switching and control device (E). Thus, the "s" panels of each string B are connected in series with each other and the "p" strings of the set of strings B (B) are connected in parallel as can be seen in this figure 2. That is, the set of strings B (B) comprises in turn, connected in parallel, a plurality of sets of photovoltaic panels formed by photovoltaic panels connected in series.
Es también objeto de la presente invención un método de medida de medición de electroluminiscencia diurna (ELd) de paneles fotovoltaicos instalados en un parque solar del tipo de los que comprenden una pluralidad de paneles fotovoltaicos y al menos un inversor. La clave del método es que permite realiza la medición de la electroluminiscencia diurna (ELd) de los paneles sin tener que desmontarlos de su posición en la planta fotovoltaica y sin tener que recurrir a fuentes externas de alimentación o a emplear el inversor de la planta funcionando de manera inversa (lo cual, además, no es posible en la mayoría de las plantas fotovoltaicas actuales que no disponen de inversores bidireccionales). Another object of the present invention is a method for measuring the daytime electroluminescence (ELd) of photovoltaic panels installed in a solar park of the type comprising a plurality of photovoltaic panels and at least one inverter. The key to the method is that it allows the measurement of the daytime electroluminescence (ELd) of the panels without having to remove them from their position in the photovoltaic plant and without having to resort to external power sources or using the plant's inverter operating in reverse (which, moreover, is not possible in most current photovoltaic plants that do not have bidirectional inverters).
El método comprende las etapas de: The method comprises the stages of:
- conformar un conjunto de strings B (B) de paneles fotovoltaicos que van a actuar como fuente de alimentación; - form a set of B strings (B) of photovoltaic panels that will act as a power source;
- conformar un string A (A) de paneles fotovoltaicos en los que se va a realizar la medición de electroluminiscencia diurna; - form a string A (A) of photovoltaic panels on which the daytime electroluminescence measurement will be carried out;
- conectar en serie, entre el string A (A) y el conjunto de strings B (B), un dispositivo interruptor y de control (E); - connect in series, between string A (A) and set of strings B (B), a switching and control device (E);
- medir con el dispositivo interruptor y de control (E) la corriente que circula desde el conjunto de strings B (B) de paneles fotovoltaicos, que comprende "s por p” paneles fotovoltaicos, donde "s” es el número de paneles fotovoltaicos en cada string B (B) y "p” es el número de strings B (B) conectados en paralelo en el conjunto, hasta el string A (A), que comprende "sn” paneles fotovoltaicos, donde "n” se obtiene como una función resultado de comparar el valor obtenido al medir con el dispositivo interruptor y de control (E) el valor de corriente que circula desde el conjunto de strings B (B) hasta el string A (A), con un rango adecuado; - determinar un número "n” de paneles a conectar/desconectar del string A (A) donde "n” se obtiene como una función resultado de comparar un valor de referencia, obtenido al medir con el dispositivo interruptor y de control (E) el valor de corriente que circula desde el conjunto de strings B (B) hasta el string A (A), con un rango adecuado; - measuring with the switching and control device (E) the current flowing from the set of strings B (B) of photovoltaic panels, comprising "s by p" photovoltaic panels, where "s" is the number of photovoltaic panels in each string B (B) and "p" is the number of strings B (B) connected in parallel in the set, up to string A (A), comprising "sn" photovoltaic panels, where "n" is obtained as a function resulting from comparing the value obtained by measuring with the switching and control device (E) the value of the current flowing from the set of strings B (B) to string A (A), with an appropriate range; - determining a number "n" of panels to be connected/disconnected from string A (A) where "n" is obtained as a function resulting from comparing a reference value, obtained by measuring with the switching and control device (E) the value of the current flowing from the set of strings B (B) to string A (A), with an appropriate range;
- conectar o desconectar paneles fotovoltaicos del string A (A) hasta obtener el número "n” óptimo; - connect or disconnect photovoltaic panels from string A (A) until the optimal number “n” is obtained;
- tomar una pluralidad de imágenes con la cámara (C), alternativamente conectando y desconectando el conjunto de strings B (B) al string A (A), mediante el dispositivo interruptor y de control; - taking a plurality of images with the camera (C), alternately connecting and disconnecting the set of strings B (B) to the string A (A), by means of the switching and control device;
- analizar las imágenes mediante el controlador (D) para obtener la electroluminiscencia diurna de los paneles fotovoltaicos del string A. - analyze the images using the controller (D) to obtain the daytime electroluminescence of the photovoltaic panels of string A.
Preferentemente, el rango de corriente adecuado está entre el 50% y el 100% de la corriente de cortocircuito del string A de "s-n” paneles fotovoltaicos. Preferably, the suitable current range is between 50% and 100% of the short-circuit current of the "s-n" photovoltaic panels string A.
En una realización de la invención, si el valor de referencia de la corriente, medido por el dispositivo interruptor y de control (E), está por debajo del rango adecuado (50% del valor de Isc), el número de paneles "n” a desconectar del string A, aumenta. In one embodiment of the invention, if the reference value of the current, measured by the switching and control device (E), is below the appropriate range (50% of the Isc value), the number of panels "n" to be disconnected from string A increases.
En una realización de la invención, si el valor de referencia de la corriente, medido por el dispositivo interruptor y de control (E), está por encima del rango de corriente adecuado (100% del valor de Isc), el número de paneles "n” a desconectar en el string A (A), disminuye. In one embodiment of the invention, if the reference value of the current, measured by the switching and control device (E), is above the appropriate current range (100% of the Isc value), the number of panels "n" to be disconnected in the string A (A), decreases.
Si la corriente medida por el dispositivo interruptor y de control (E) está fuera del rango de corriente adecuado (entre el 50% y el 100% del valor de Isc), se modifica el valor de "n”. Si la corriente medida está por encima del rango adecuado se disminuye "n”, conectando uno o más paneles del string A (A), de forma que se obtenga una corriente que quede dentro de dicho rango considerado como válido. If the current measured by the switch and control device (E) is outside the appropriate current range (between 50% and 100% of the Isc value), the value of "n" is modified. If the current measured is above the appropriate range, "n" is decreased, connecting one or more panels of string A (A), so that a current is obtained that is within the range considered valid.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| ES202331090A ES3030592A1 (en) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS |
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| ES202331090A ES3030592A1 (en) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS |
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| ES202331090A Pending ES3030592A1 (en) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DAYTIME ELECTROLUMINESCENCE OF PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 3030592 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20250630 |