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來(lái)源：Digikey 作者： Radiocrafts 數十年來(lái)，Radiocrafts 一直為來(lái)自世界各地的客戶(hù)提供太陽(yáng)光跟蹤、逆變器監控、儲能項目等服務(wù)，在太陽(yáng)能行業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗。盡管我們?yōu)?a href="http://selenalain.com/keyword/物聯(lián)網(wǎng)" target="_blank" class="relatedlink">物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)領(lǐng)域提供無(wú)線(xiàn)射頻解決方案，但早在幾年前就出現了一個(gè)明顯的趨勢。越來(lái)越多的客戶(hù)向我們尋求與太陽(yáng)能應用相關(guān)的解決方案。認識到這一趨勢的重要性，我們決定切實(shí)加深我們對太陽(yáng)能行業(yè)的了解。 因此，我們決定參加德國慕尼黑太陽(yáng)能光伏展覽會(huì ) (Intersolar Europe)、美國太陽(yáng)能技術(shù)展覽會(huì ) (Intersolar US)、美國國際太陽(yáng)能展覽會(huì ) (RE+) 和其他太陽(yáng)能相關(guān)展覽會(huì )，積極參與太陽(yáng)能行業(yè)的變革。這些活動(dòng)為我們提供了與太陽(yáng)能行業(yè)現有客戶(hù)和新潛在客戶(hù)互動(dòng)的寶貴機會(huì )。我們致力于了解太陽(yáng)能行業(yè)，我們將要展示的大部分見(jiàn)解和資訊都是通過(guò)不斷努力深耕這一特定細分領(lǐng)域而獲得的。 因此，在這篇博客中，我們將深入探討太陽(yáng)能行業(yè)。我們首先會(huì )定義太陽(yáng)能行業(yè)的構成，探索行業(yè)趨勢，探討為太陽(yáng)能設施供電所必需的各種設備，并引申至每種設備在系統中發(fā)揮的作用。我們還會(huì )比較有線(xiàn)解決方案與無(wú)線(xiàn)替代方案，討論為太陽(yáng)能領(lǐng)域量身定制的無(wú)線(xiàn)解決方案，最后重點(diǎn)介紹 Radiocrafts 的 RIIM 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )解決方案，該解決方案支持多種針對太陽(yáng)能行業(yè)需求進(jìn)行優(yōu)化的市場(chǎng)領(lǐng)先功能。 什么是太陽(yáng)能行業(yè)？ 太陽(yáng)能行業(yè)包含三個(gè)截然不同但同等重要的細分領(lǐng)域： 
（圖片來(lái)源：Radiocrafts） 首先，我們將重點(diǎn)介紹龐大的公用事業(yè)級設施。這些設施由大量太陽(yáng)能板陣列組成，板數量通常達數千塊。這些太陽(yáng)能板配有太陽(yáng)追蹤器，確保全天精確追蹤太陽(yáng)以獲得最佳角度。通常，這些設施安裝在開(kāi)闊的田野和沙漠環(huán)境。 第二個(gè)細分領(lǐng)域是中型設施，這些設施仍然很大，但不如沙漠中的公用事業(yè)級設施那么龐大。這些系統通常安裝于屋頂上，分為屋頂設施和工業(yè)設施兩類(lèi)。 最后，我們介紹住宅設施細分領(lǐng)域，這類(lèi)設施通常由屋頂配備太陽(yáng)能板的單個(gè)家庭或多戶(hù)家庭構成。一些配置還可能包括儲能和電動(dòng)汽車(chē)充電系統。 值得注意的是，這些系統之間的差異受到電網(wǎng)導則的影響，電網(wǎng)導則規定它們如何與公共電網(wǎng)互動(dòng)。大型設施遵守更嚴格的要求，這些要求規定了它們應如何向電網(wǎng)饋電和調節輸出以防止電網(wǎng)過(guò)載。在比較這些不同的系統時(shí)，了解這些區別至關(guān)重要。 還有一點(diǎn)值得一提，目前有些歐盟法規要求在某些新建筑施工項目中集成太陽(yáng)能設施。預計這一要求將大幅增加安裝數量，特別是在屋頂和住宅設施領(lǐng)域。 目前太陽(yáng)能行業(yè)的趨勢是什么？ 太陽(yáng)能行業(yè)是否存在明顯的趨勢？我們是否正在見(jiàn)證向住宅和小型設施的轉變，或者上面提及的各個(gè)細分領(lǐng)域是否都在增長(cháng)？ 當然，我們可以看到所有這些細分領(lǐng)域都有增長(cháng)。 盡管為了滿(mǎn)足射頻技術(shù)規范，要求和系統配置方面略有不同，但總體而言，我們注意到上述各個(gè)細分領(lǐng)域都有穩定的使用率。 太陽(yáng)能設施中包含哪些類(lèi)型的設備以及它們在系統中起什么作用？ 太陽(yáng)能設施中有很多通用設備，但在不同細分領(lǐng)域內，包括哪些組件存在差異。
（圖片來(lái)源：Radiocrafts） 太陽(yáng)能板是太陽(yáng)能設施的核心，它們通常串聯(lián)在一起，通過(guò)一種稱(chēng)為直流匯流箱的設備傳輸直流電壓。直流匯流箱匯集來(lái)自互連太陽(yáng)能板的直流電壓，升壓到更高水平后將其輸送到逆變器。在公用事業(yè)級設施中，直流匯流箱通過(guò)檢測太陽(yáng)能板隨著(zhù)時(shí)間推移可能出現的物理退化，在監控太陽(yáng)能板方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。 在某些配置中，太陽(yáng)能板可以直接向逆變器提供直流電壓，實(shí)現結構靈活性。 隨后，逆變器將直流電壓轉換為交流電網(wǎng)電壓，然后通過(guò)電表傳輸到電網(wǎng)。 太陽(yáng)能設施中的另一個(gè)重要組件是發(fā)電廠(chǎng)控制器或數據記錄器。在配備眾多逆變器和直流匯流箱的大型設施中，該設備通常稱(chēng)為發(fā)電廠(chǎng)控制器。其主要功能是向逆變器傳輸控制指令，使其能夠根據電網(wǎng)要求調整輸出。 在小型設施中，該設備通常稱(chēng)為數據記錄器，主要用于記錄逆變器產(chǎn)生的電量數據并檢測其中的任何故障。 在大型設施中，通常有一個(gè)將電網(wǎng)運營(yíng)商與發(fā)電廠(chǎng)控制器關(guān)聯(lián)起來(lái)的連接或 API。這樣，公用事業(yè)電網(wǎng)運營(yíng)商就能夠向發(fā)電廠(chǎng)控制器發(fā)送指令，以便根據電網(wǎng)要求調整逆變器輸出。例如，如果發(fā)電量過(guò)剩，電網(wǎng)運營(yíng)商可能會(huì )指示發(fā)電廠(chǎng)控制器減少逆變器的輸出。這種通信通常要求超低延遲，以確保對逆變器進(jìn)行實(shí)時(shí)調節并防止由于電流過(guò)大而導致潛在的電網(wǎng)過(guò)載。 大型設施中通常還會(huì )存在各種其他設備，包括氣象站、優(yōu)化面板朝向太陽(yáng)角度的太陽(yáng)追蹤器、確保追蹤器確實(shí)在相應移動(dòng)的追蹤器角度監測設備，以及用于測量入射陽(yáng)光強度的光強計。 儲能裝置在太陽(yáng)能設施中也發(fā)揮著(zhù)重要作用，各種規模的設施中都集成了電池組。 在住宅和屋頂配置中，采用電動(dòng)汽車(chē)充電站可實(shí)現對電動(dòng)汽車(chē)充電的支持。能源管理器是住宅太陽(yáng)能配置中不可或缺的組成部分，它根據當地的能源生產(chǎn)情況和電網(wǎng)能源定價(jià)來(lái)監控能源消耗。能源管理器優(yōu)化本地負載的運行，使之對應能源成本最低的時(shí)間段，例如白天太陽(yáng)能發(fā)電高峰期。 總之，太陽(yáng)能設施組成了一個(gè)具有各種通信功能的復雜物聯(lián)網(wǎng)系統。 有線(xiàn)還是無(wú)線(xiàn)解決方案？ 如今，在大型設施中，有線(xiàn)解決方案是常態(tài)，涉及由光纖環(huán)路網(wǎng)絡(luò )和數公里線(xiàn)纜構成的復雜網(wǎng)絡(luò )，其中包括埋在地下的電纜、RS485 電纜和光纖電纜。然而，無(wú)線(xiàn)技術(shù)正在贏(yíng)得青睞，為這些裝置帶來(lái)了諸多好處。 有線(xiàn)連接存在易受雷擊和接地回路影響等難題，如果連接多個(gè)設備的線(xiàn)纜發(fā)生故障，通信可能會(huì )中斷。此外，線(xiàn)纜更換和修復過(guò)程需要大量人力，成本高昂。 鑒于認識到這些挑戰，人們對無(wú)線(xiàn)解決方案的興趣日益濃厚，因為它們可以顯著(zhù)節省成本并具有安裝靈活性。傳統的有線(xiàn)方法通常需要幾天時(shí)間和大量人力才能完成，而無(wú)線(xiàn)替代方案則可以快速、輕松地進(jìn)行安裝并具有良好的適應性。這些優(yōu)勢促使無(wú)線(xiàn)解決方案越來(lái)越多地被采用，特別是在對無(wú)縫、高效系統部署的需求不斷增長(cháng)的情況下。 哪些無(wú)線(xiàn)技術(shù)適合太陽(yáng)能設施？ 目前有多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)可供選擇，每種技術(shù)均針對我們前面討論的三種不同太陽(yáng)能細分領(lǐng)域的特定需求，以及每個(gè)細分領(lǐng)域中實(shí)現高效設施運行所需的各種設備量身定制，因此要求也各不相同。 關(guān)鍵要求之一是需要長(cháng)距離。以住宅設施細分領(lǐng)域為例，系統可能包括直接與房屋屋頂太陽(yáng)能板連接的微逆變器�？刂破骱芸赡芪挥诜课輧炔�，而混凝土墻壁會(huì )造成干擾，從而帶來(lái)通信挑戰。同樣，在非住宅屋頂設施中，與屋頂逆變器的有效通信會(huì )帶來(lái)距離問(wèn)題，因為控制器位于建筑物的下面幾層。在涵蓋數公里的大型公用事業(yè)設施中，與每個(gè)追蹤器和直流匯流箱實(shí)現長(cháng)距離通信至關(guān)重要。
（圖片來(lái)源：Radiocrafts） 為了解決這類(lèi)距離問(wèn)題，我們發(fā)現相較于 2.4 GHz 技術(shù)，Sub-GHz 無(wú)線(xiàn)電通信可提供更優(yōu)越的解決方案，因為 Sub-GHz 技術(shù)具有更強的穿透性和抗干擾性。此外，一些情況下，太陽(yáng)能板或逆變器位于同一網(wǎng)絡(luò )內，但分步在多個(gè)屋頂上，這時(shí)就需要多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )解決方案來(lái)確�？蓴U展性。 事實(shí)證明，將 Sub-GHz 和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)整合，對于上述三種類(lèi)型的太陽(yáng)能設施都非常有效。 下圖顯示了 Sub-GHz 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢。圖中，發(fā)電廠(chǎng)控制器與一個(gè)屋頂逆變器通信，接著(zhù)該屋頂逆變器充當路由器，轉接與其他逆變器的通信。在這種太陽(yáng)能配置中，長(cháng)距離至關(guān)重要。 然而，還需要注意，延遲要求是一個(gè)與距離相矛盾的考慮因素。對于延遲敏感型設備，必須謹慎留意通信設備。
（圖片來(lái)源：Radiocrafts） 例如，在監測氣象站時(shí)，不需要每毫秒都收集數據，因為天氣狀況通常不會(huì )變動(dòng)那么快。然而，有些情況下需要快速調整（例如減少電網(wǎng)的電壓輸入），這時(shí)需要近乎實(shí)時(shí)的通信，尤其是在同時(shí)管理多個(gè)逆變器時(shí)。 Radiocrafts 面向太陽(yáng)能設施的 RIIM 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù) Radiocrafts 提供長(cháng)距離、低延遲 Sub-GHz 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )解決方案 RIIM，非常適合上述所有三種太陽(yáng)能設施細分領(lǐng)域。 使用 RIIM，用戶(hù)可以靈活地定制各種改裝，以適應不同的太陽(yáng)能設施系統。例如，一些用戶(hù)可能優(yōu)先考慮快速并網(wǎng)時(shí)間，而其他用戶(hù)可能優(yōu)先考慮低延遲或在單個(gè)網(wǎng)絡(luò )中部署多臺設備的能力。這些要求都可以在網(wǎng)絡(luò )設置中進(jìn)行微調和先后排序。此外，我們還為客戶(hù)的具體開(kāi)發(fā)提供廣泛支持，這意味著(zhù)，如果客戶(hù)希望獲得標準產(chǎn)品之外的其他功能，我們可以支持這些要求。 除了上述距離和延遲問(wèn)題，可靠性也是一個(gè)重要的考慮因素。雖然線(xiàn)纜往往很可靠，但它們容易磨損，可能導致線(xiàn)纜斷裂和連接器扎堆等問(wèn)題。相比之下，無(wú)線(xiàn)通信存在數據包丟失的可能性。為緩解這一挑戰，RIIM 采用了“時(shí)隙信道跳變 (TSCH)”等先進(jìn)技術(shù)。TSCH 是一種協(xié)議，允許數據包在同步時(shí)間表中跨不同的頻率和時(shí)隙傳輸。TSCH 是一種舉世聞名的跳頻系統，其性能極其出色，能夠在系統內實(shí)現 99.99% 或更高的數據傳輸可靠性。 數據吞吐量也是太陽(yáng)能系統設計中的一個(gè)重要考慮因素。每個(gè)設備產(chǎn)生的數據量千差萬(wàn)別。例如，氣象站產(chǎn)生的數據相對較少，而太陽(yáng)能逆變器可以產(chǎn)生大量數據。系統設計決策需要考慮逆變器或太陽(yáng)能板的本地處理能力、數據過(guò)濾和壓縮。最終目標是在設備之間高效傳輸一定數量的數據。例如，如果網(wǎng)絡(luò )主要傳輸警報，則低延遲至關(guān)重要，但流量始終較低。然而，如果每個(gè)設備每秒產(chǎn)生數百比特的數據，則可能會(huì )因流量過(guò)大發(fā)生擁塞。 解決這種延遲問(wèn)題是 RIIM 網(wǎng)絡(luò )設計的一個(gè)關(guān)鍵方面，特別是對于高吞吐量網(wǎng)絡(luò )。在歐盟，占空比限制帶來(lái)了挑戰。就其背景而言，根據 RED 指令，您只能在 1% 的時(shí)間內傳輸數據。這種限制對高吞吐量系統產(chǎn)生了嚴重影響。例如，使用 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò )時(shí)，長(cháng)距離數據包傳輸需要每個(gè)數據包之間等待 10 分鐘，以符合占空比規則。RIIM 利用跳頻來(lái)解決這一挑戰，允許使用多個(gè)無(wú)線(xiàn)電信道發(fā)送數據。此外，RIIM 支持自適應頻率捷變功能，以識別有噪信道并將它們從跳頻列表中排除，確保系統僅使用最佳無(wú)線(xiàn)電信道發(fā)送數據。此外，RIIM 在發(fā)送數據包時(shí)采用了通話(huà)前傾聽(tīng) (LBT) 技術(shù)。這些功能組合起來(lái)稱(chēng)為禮貌頻譜接入，根據 RED 指令和歐盟標準，它允許在高達 37% 的時(shí)間進(jìn)行數據傳輸。這種組合可以實(shí)現高吞吐量網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)最大限度地減少流量擁塞和數據包丟失。
（圖片來(lái)源：Radiocrafts） 此外，RIIM 的穩健性可以有效地管理在單個(gè)無(wú)線(xiàn)電信道內運行的其他協(xié)議（例如 Sigfox 或 LoRa 基站）產(chǎn)生的噪聲干擾。如果在某條特定信道中檢測到明顯的噪聲，RIIM 可以靈活地選擇不使用該信道。 此外，RIIM 架構非常適合可擴展場(chǎng)景，涉及公用事業(yè)級設施中的多個(gè)并行網(wǎng)絡(luò )。例如，在可能裝有多達 10,000 塊太陽(yáng)能板的大型設施中，將它們全部連接到單個(gè)網(wǎng)絡(luò )是不切實(shí)際的。然而，需要一種解決方案，支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò )并行運行且通常相距較近的情況。如果所有這些網(wǎng)絡(luò )都在同一條無(wú)線(xiàn)電信道上運行，相互之間就會(huì )產(chǎn)生嚴重干擾。我們遇到過(guò)這樣的情況：使用單條信道系統的客戶(hù)在擴展網(wǎng)絡(luò )時(shí)面臨嚴重的干擾問(wèn)題。然而，RIIM 支持跳頻和獨有的同步方法，確保網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)避免干擾。這種固有功能可緩解可擴展性問(wèn)題，且無(wú)需客戶(hù)干預。 獲得什么啟示？ 在我們努力應對全球變暖的過(guò)程中，可再生能源的需求不斷高漲。太陽(yáng)能行業(yè)在追求更可持續的發(fā)電和生活方式方面一馬當先。從沙漠地區數十萬(wàn)塊太陽(yáng)能板和逆變器的大規模部署，到我們社區中的各個(gè)家庭，社會(huì )中的各行各業(yè)都在推動(dòng)太陽(yáng)能運動(dòng)方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。 太陽(yáng)能行業(yè)的每個(gè)領(lǐng)域都依賴(lài)各種設備和裝置來(lái)建立高效的太陽(yáng)能設施。這些設備包括發(fā)電廠(chǎng)控制器、逆變器、電度表、電動(dòng)汽車(chē)充電站、儲能系統等。此外，隨著(zhù)太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)解決方案逐漸成為有線(xiàn)解決方案的一種經(jīng)濟有效的替代方案。有線(xiàn)解決方案通常會(huì )產(chǎn)生大量維護、安裝和人工成本。 Radiocrafts 的 Sub-GHz 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù) RIIM 是專(zhuān)為太陽(yáng)能行業(yè)量身定制的領(lǐng)先無(wú)線(xiàn)解決方案。RIIM 提供一系列優(yōu)勢，包括通過(guò)其多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )架構實(shí)現長(cháng)距離通信、低延遲以及信道跳變功能，從而提供超高可靠性。此外，得益于自適應頻率捷變和通話(huà)前偵聽(tīng)功能，RIIM 支持高數據吞吐量，這使其非常適合在噪聲環(huán)境中運行。 |
