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      能效管理

      廈門四信利用LoRa?提升光伏產業效益,建設更清潔的世界

      ——基于LoRa的光伏跟蹤支架自動控制系統可最大化利用太陽能,進而提高電廠發電量

        2020年10月28日  

        人類社會的發展離不開對電力的需求,我國是全球最大的電力消費國。據中國電力企業聯合會統計:截至2020年6月底,全國發電裝機容量達到了20.5億千瓦,同比增長5.5%;其中采用一次性能源的火電裝機容量達12.1億千瓦,同比增長3.7%;燃煤發電裝機容量為10.5億千瓦,同比增長3.0%;光伏發電裝機容量為2.2億千瓦,同比增長16.4%。

        目前,發電用煤約占全國煤炭總產量的25%。煤炭作為一種不可再生資源,其存儲量在日益減少,并且在使用過程中會排出大量有毒有害物質,對水、土壤和大氣造成污染,形成溫室效應和酸雨,嚴重危害人類賴以生存的環境。因此,國際上急需一種新能源產業來代替傳統的燃料,減少對環境的影響。

        光伏產業作為一種利用太陽能發電的新興產業,與傳統發電方式相比,具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和建設周期短等特點,因而受到世界各國的重視。我國已經成為全球最大的光伏發電組件和配件生產國,光伏發電各環節的產業規模保持快速增長的勢頭。

        盡管光伏發電有著諸多優勢,但在具體的應用場景中,仍存在一些亟待解決的問題,例如光伏發電急需精細化以實現降本增效;傳統光伏支架由于安裝角度固定,無法跟蹤光照,不能最大化利用太陽能;傳統光伏板需要依靠維護人員巡檢管理,成本高,并且存在漏檢現象等。而物聯網技術能夠幫助光伏產業進一步提升效率。

        為有效解決上述問題,廈門四信通信科技有限公司(以下簡稱“廈門四信”),一家領先的物聯網通信設備及解決方案服務提供商,巧妙地將物聯網技術與光伏產業相結合,推出了基于LoRa?的光伏跟蹤支架自動控制系統。其架構圖如圖1所示,整個系統架構由工控機、風速傳感器、LoRa終端、角度傳感器、電機驅動器、電機等部分組成。

      圖1:光伏跟蹤支架自動控制系統架構圖

        光伏跟蹤支架自動控制系統是一套負反饋控制系統,由四信工控機采集角度傳感器信息,根據當前角度與目標角度的差異,下發控制指令驅動電機帶動推拉桿運動使太陽能板旋轉,直至采集回來的當前角度與目標角度吻合,從而增加太陽能板的受光面積,最大限度捕獲入射的太陽能,進而提高電廠發電量。實際應用場景如圖2所示。

      圖2:系統實際應用場景

        “光伏發電產業對物聯網有著極強的需求,其他物聯網技術在光伏上也有很大應用,針對光伏覆蓋范圍大的特點,我更傾向推薦LoRa。因為LoRa具有成熟穩定、覆蓋面廣、抗干擾性強、組網靈活和經濟性高等特點,非常適合光伏產業的物聯網需求?!睆B門四信產品經理葉順林表示。

        作為該系統的關鍵部分,基于LoRa的終端負責業務數據的無線傳輸。正是因為Semtech的LoRa技術具有傳輸距離遠、功耗低、抗干擾性強等特點,使其非常適用于惡劣的安裝環境,此外,可以通過遠程升級(OTA)工具對系統進行升級,無需人工現場操作,提高了系統智能化和自動化管理。

        葉順林補充道:“由于光伏應用現場部分環境非常惡劣,對產品的抗靜電要求、高低溫要求、天線要求十分嚴格,廈門四信基于LoRa的產品經過現場驗證測試,可滿足惡劣環境使用;同時我們在LoRa的基本特性上開展了多項創新,比如批量遠程OTA升級和遠程無線配置節點參數?!?/FONT>

        盡管安裝跟蹤支架自動控制系統會產生額外成本,但可以被其增加的發電收益抵消,并且帶來更好的經濟收益。經計算,在陽光充足的地區,安裝該系統僅需每瓦5美分的一次性成本,但是可以為光伏項目增加10-20%的發電量,將項目的度電成本降低12%。

        基于LoRa的光伏跟蹤支架自動控制系統具有多項優勢,具體如下:

        ● 免布線,易部署,節省布線施工成本和時間

        ● 工作在無需授權的ISM 470MHz頻段,無需向運營商支付流量費用

        ● 采用星形組網,協議架構簡單,穩定可靠,適用于廣播輪詢采集控制的應用場景

        ● 采用LoRa專利調制解調技術,靈敏度可達-140dBm,比其他無線技術具有更強的抗干擾能力

        ● 相比2.4G ZigBee技術,工作在470MHz頻段的LoRa波長更長,衍射能力和穿透太陽能板遮擋的能力更佳

        ● 廈門四信基于LoRa的產品增加ESD靜電防護電路,能夠經受8KV以上接觸靜電,滿足國標VI標準,尤其適用于北方干燥惡劣的野外環境

        作為一家領先的物聯網技術公司,廈門四信推出了多款基于LoRa的產品,其中F8L10ST低功耗傳感器終端是一款基于LoRa擴頻技術的無線數據傳輸防水終端,可接入各種符合接口的傳感器,比如RS485、RS232、ADC、IO等接口傳感器。F8L10ST低功耗傳感器終端采用高性能的工業級LoRa方案,具有豐富的接口、支持鋰亞電池供電、太陽能供電、DC供電等多種供電方式,現已廣泛應用于物聯網產業鏈中的M2M行業,如智慧樓宇、智慧城市、智慧消防、智慧電力、智慧農業灌溉、土壤墑情、園林綠化、智慧林業、養殖和室內外環境監測等領域。

        廈門四信總經理陳淑武說:“我們將與Semtech及LoRa生態中的更多伙伴合作,共同將基于LoRa的物聯網技術推廣應用到更多的行業中,從而讓物聯網為每個人創造更高的價值?!?/FONT>

        Semtech中國區銷售副總裁黃旭東說:“Semtech一向倡導綠色、節能、環保,我們很高興看到廈門四信將LoRa應用到光伏產業,在為產業帶來更高經濟效益的同時,利用清潔能源來保護我們共同的居住環境。LoRa作為一種應用成熟且擁有龐大生態系統的物聯網技術,憑借其自組、安全、可控的特點,已在諸多行業實現智能化和自動化管理,并將進一步推動中國的工業物聯網技術發展?!?/FONT>

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