DEYE Wechselrichter

Balkonkraftwerk: DEYE Wechselrichter ohne Cloud auslesen und per MQTT monitoren

Anfang März habe ich endlich ein Balkonkraftwerk über Amazon bestellt und installiert. Es ist ja inzwischen keine Raketenwissenschaft mehr, und die Akzeptanz und Möglichkeiten zur einfachen Installation per Do-It-Yourself haben mich nun endlich Fakten schaffen lassen.

Ich habe zwei Standard PV-Module je 410W samt einem passendem DEYE Wechselrichter (WR) mit Anschlusskabel als Komplettpaket bestellt. Da ich am Balkon schon eine Klimaanlage stehen habe, ist der Stromanschluss auch kein Problem gewesen. Und endlich gilt im Sommer: Wenn es heiß ist und die Klimaanlage läuft, produzieren die PV-Module ordentlich Strom dafür, außerdem ich muss dann keinen Überschuss verschenken.

Zum Start hatten die DEYE Wechselrichter, die meines Wissens identisch zu z.B. Bosswerk, Blaupunkt und Turbo Energy sind, allerdings noch ein Security Problem mit der Firmware, darüber hatte u.a. Heise berichtet. Ein Firmware Upgrade stand kurz darauf zur Verfügung und wurde automatisch eingespielt.

Die DEYE Wechselrichter haben bereits WLAN eingebaut, d.h. steckt die wirklich nur in die Steckdose und die PV-Module und kann loslegen. Die Einbindung ins eigene WLAN erfolgt wie üblich mittels eingebauten WLAN Accesspoint und internem Webserver, wo man die Konfiguration vornimmt und dann am besten den WLAN-AP deaktiviert. Die Internetverbindung des Wechselrichters habe ich dann über meine Fritzbox gesperrt.

Der WR ist über WLAN nur erreichbar, wenn die PV-Module eine Spannung (DC) erzeugen. Der Anschluss an das Stromnetz (AC) ist hierfür irrelevant. Das heisst wenn es dunkel ist, ist er nicht erreichbar bzw. aus.

Der WR stellt bietet verschiedene Möglichkeiten zur Konfiguration und Abfrage der aktuellen Werte:

• einen internen Webserver (http://10.10.10.254)
• die Cloud Anbindung zu Solarman (Solarman Smart App)
• (angepasstes) Modbus Protokoll über Port 8899
• AT+ Befehle über Port 48899

Ich verwende das Modbus Protokoll zum auslesen des WR, das

1. effizient/schnell ist (Performance)
2. ohne Internetverbindung auskommt

Für DEYE kompatible WR stehen inzwischen einige Lösungsansätze zur Verfügung. Ich verwende die DEYE Inverter MQTT Bridge von Krzysztof Białek, da ich hier bereits einen MQTT Server innerhalb der Heimautomatisierungslösung FHEM zur Einbindung meiner Tasmota Devices (Shelly; Hichi) eingerichtet habe.

Diese Lösung ist als Docker Container konzipiert, was mir aber unnötiger Overhead ist. Da es in Python realisiert ist, starte ich das Skript ganz einfach direkt, ohne Docker.

Wechselrichter Eigenheiten

Der Wechselrichter läuft nur, wenn die PV-Module eine Gleichspannung einspeisen - d.h. wenn es draussen hell ist. Ein Auslesen der Werte des WR funktioniert also nicht, wenn es dunkel ist (Timeout). Ausserdem wird der Tageszähler erst durch setzen von Uhrzeit/Datum wieder auf 0 gesetzt, was über eine Internetverbindung erfolgt. Ist die gesperrt, läuft der Tageszähler weiter.

Also, jeden Abend geht der WR aus, und sobald er beim ersten Tageslicht wieder startet möchte ich Datum und Uhrzeit setzen und anschliessend die Werte kontinuierlich auslesen und über MQTT ausgeben. Bis dahin geht ein auslesen aber nicht.

Installation

Das Projekt von Github laden und in einem Verzeichnis speichern, Python ist normalerweise ja schon installiert. Ausserdem installiere ich Screen, um das Skript von der Console zu lösen.

git clone https://github.com/kbialek/deye-inverter-mqtt
pip install paho-mqtt
cd deye-inverter-mqtt

Unter Debian habe ich im Skript deye_cli.sh python durch python3 ersetzen müssen:

#!/bin/bash
set -a; source config.env; set +a
python3 deye_cli.py "$@"

Die Konfiguration meines DEYE Wechselrichters vom Typ Micro-Inverter:

config.env

DEYE_LOGGER_IP_ADDRESS=<IP Wechselrichter im WLAN>
DEYE_LOGGER_PORT=8899
DEYE_LOGGER_SERIAL_NUMBER=<Seriennummer des WR>

MQTT_HOST=<IP von MQTT Server>
MQTT_PORT=1883
MQTT_USERNAME=
MQTT_PASSWORD=
MQTT_TOPIC_PREFIX=deye

LOG_LEVEL=ERROR
DEYE_DATA_READ_INTERVAL=60
DEYE_METRIC_GROUPS=micro

Ausserdem habe ich ein kleines Wrapper Skript geschrieben, um Daten des WR einfacher lesen und schreiben zu können:

deye_inverter.sh [--check <pause>] --read <register> | --write <register> <value>

#!/bin/bash
# Read / Write DEYE Inverters
#   via deye_inverter_mqtt python package
#   https://github.com/kbialek/deye-inverter-mqtt

retries=2       # retry deye_inverter command multiple times
sleep=5         # sleep time between retries

# locate script in deye_inverter_mqtt directory
cd $(dirname $0)
if [ ! -f ./deye_cli.sh ]; then
  echo "Error: ./deye_cli.sh not found."
  echo "       Please move $(basename $0) in deye-inverter-mqtt directory."
  exit 1
fi

log_info ()
{
    . ./config.env

    if [ ${LOG_LEVEL} = "INFO" ]; then
        logger -t $(basename $0) $@
    fi
}

log_error ()
{
    echo 2>&1 $@
}

# read parameters: mode [rw], register, value and optional -c <check pause>
pause=0
while [ $# -gt 0 ]; do
    case $1 in
        -c|--check) shift
            [ $# -ge 3 ] || exit 1
            pause=$1
            ;;
        -w|--write) mode=w
            shift
            [ $# -eq 2 ] || exit 1
            reg=$1
            val=$2
            shift
            ;;
        -r|--read) mode=r
            shift
            [ $# -eq 1 ] || exit 1
            reg=$1
            ;;
    esac
    shift
done

# handle offline deye_inverter by
#   ${pause} > 0 -> endless loop
#   ${pause} = 0 -> error after ${retries}
while true; do

    # try deye_cli.sh $retries times every $sleep secs
    check=${retries}
    while [ ${check} -gt 0 ]; do

        case ${mode} in
            r) result=$(./deye_cli.sh $mode $reg | grep 'int: ')
                if [ -n "$result" ]; then
                    echo "$result"
                    log_info -t $0 deye_cli.sh $mode $reg
                    exit 0
                fi
               ;;
            w) result=$(./deye_cli.sh $mode $reg $val)
                if [ "$result" = "Ok" ]; then
                    log_info -t $0 deye_cli.sh $mode $reg $val
                    exit 0
               fi
               ;;
        esac

        # wait ${sleep} or ${pause} secs
        sleep $(( ${pause} ? ${sleep} : ${pause} ))

        # try ${retries} times
        (( check-- ))
    done

    # error, or retry endless until wakeup of deye_inverter
    if [ ${pause} -eq 0 ]; then
        log_error "Error: deye_cli.sh $mode $reg $val failed."
        exit 1
    fi

done

Obiges Skript deye_inverter.sh -r 22 liest z.B. das Register 22 aus dem Wechselrichter aus, deye_inverter.sh -w 22 5892 schreibt das Jahr 2023 und den Monat April (23 *256 + 4) in Register 22.

Das benötigt man, um dem WR jeden Morgen zum Start Datum und Uhrzeit beizubringen. Damit wird auch der Tageszähler täglich auf 0 gesetzt, ansonsten bliebe der alte Wert stehen und der Tageszähler würde einfach stetig addieren, wie der Gesamtertragszähler.

Also, jede Nacht geht der WR aus, und sobald er beim ersten Tageslicht wieder startet möchte ich Datum und Uhrzeit setzen und anschliessend die Werte kontinuierlich auslesen und über MQTT ausgeben.

Folgendes Skript starte ich jeden Morgen um 04:00 Uhr per Cron (und in rc.local fürs booten):

deye_mqtt_daemon.sh

#!/bin/bash
# reset Daily_Power of DEYE Inverters
#   via deye_inverter_mqtt python package
#   https://github.com/kbialek/deye-inverter-mqtt

# config:
deye_inverter_mqtt_cfg='config.env'
deye_inverter_mqtt_cmd='python3 deye_docker_entrypoint.py'

# installation:
# locate script in deye_inverter_mqtt directory
cd $(dirname $0)
if [ ! -f deye_cli.sh -o ! -f ${deye_inverter_mqtt_cfg} ]; then
  echo "Error: ./deye_cli.sh not found."
  echo "       Please move $(basename $0) in deye-inverter-mqtt directory."
  exit 1
fi

# start deye_inverter_mqtt
deye_inverter_mqtt_start ()
{
    # read config file
    set -a; source ${deye_inverter_mqtt_cfg}; set +a

    # detach deye_inverter_mqtt with screen
    screen -d -m ${deye_inverter_mqtt_cmd}
}

# get deye_inverter_mqtt PIDs
deye_inverter_mqtt_pid ()
{
    ps ax | grep "${deye_inverter_mqtt_cmd}" | grep -v grep | grep -i -v SCREEN | awk '{print $1}'
}

# stop all runnning deye_inverter_mqtt instances
deye_inverter_mqtt_stop ()
{
    # get PIDs and stop them
    deye_mqtt_pid=`deye_inverter_mqtt_pid`
    [ -z ${deye_mqtt_pid} ] || kill ${deye_mqtt_pid}

    # check if any still runs
    deye_mqtt_pid=`deye_inverter_mqtt_pid`
    if [ ! -z ${deye_mqtt_pid} ]; then

        # be patient for kill cmd, try again
        logger -t deye_inverter "Info: found running deye_inverter_mqtt"
        sleep 1
        [ -z ${deye_mqtt_pid} ] || kill ${deye_mqtt_pid} 2>/dev/null

        # check again
        deye_mqtt_pid=`deye_inverter_mqtt_pid`
        if [ ! -z ${deye_mqtt_pid} ]; then
            logger -t deye_inverter "Error: couldn't stop running deye_inverter_mqtt"
            echo -n "Error: couldn't stop running deye_inverter_mqtt (${deye_mqtt_pid})"
            echo
            exit 1
        fi
    fi
}

# store actual date + time into vars
get_date_time ()
{
    year=$(date +%y)
    month=$(date +%m | sed 's/^0//g')
    day=$(date +%d | sed 's/^0//g')
    hour=$(date +%H | sed 's/^0//g')
    minute=$(date +%m | sed 's/^0//g')
    second=$(date +%S | sed 's/^0//g')
}

# ------------------------
# MAIN: Script starts here
# ------------------------

# stop any runnning deye_inverter_mqtt processes
deye_inverter_mqtt_stop

# wait for deye inverter connection by reading (old) date
val22_old=$(./deye_inverter.sh -c 60 -r 22 | sed 's/int: //g' | cut -d, -f1)
logger -t deye_inverter "date/time update initialized"

# ensure with loop, that all values are written
while [ -z ${daily_reset} ]; do

    # read (old) day (this also waits for deye inverter start in the morning)
    val23_day=$(./deye_inverter.sh -c 10 -r 23 | sed 's/.*h: //g' | cut -d, -f1)

    # set actual year, month, day, hour, minute, second
    get_date_time

    # calculate register 22-24 by date and time
    val22=$(( ${year}   * 256 + ${month} ))
    val23=$(( ${day}    * 256 + ${hour} ))
    val24=$(( ${minute} * 256 + ${second} ))

    # reset date only once a day -> nothing to do = exit loop
    [ ${val22_old} = ${val22} -a ${val23_day} = ${day} ] && break

    # reset daily_power by
    # setting register 22-24 with actual date + time
    ./deye_inverter.sh -w 22 $val22 || continue
    ./deye_inverter.sh -w 23 $val23 || continue
    ./deye_inverter.sh -w 24 $val24 || continue

    # exit loop if all vars are written
    daily_reset=done
done
logger -t deye_inverter "date/time updated"

# stop old runnning deye_inverter_mqtt processes
# shouldn't find any running instance
deye_inverter_mqtt_stop

# start deye_inverter_mqtt as daemon
deye_inverter_mqtt_start
logger -t deye_inverter "MQTT started"

Mein Crontab Eintrag:

0 4 * * * /root/deye-inverter-mqtt/deye_mqtt_daemon.sh

und /etc/rc.local:

# start monitoring of PV-System: DEYE inverter
/root/deye-inverter-mqtt/deye_mqtt_daemon.sh

So sieht das aus, wenn es den ganzen Tag im April regnet und bedeckt ist: