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 muss ich 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. man steckt die wirklich nur in die Steckdose und verbindet anschliessend die PV-Module und es geht los. Die Einbindung ins eigene WLAN erfolgt wie üblich mittels eingebautem WLAN Accesspoint und internem Webserver, worüber 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 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 ist der WR aber halt nicht erreichbar.

Installation

Das Projekt von Github laden und in einem Verzeichnis speichern, Python ist normalerweise ja schon installiert.

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 "$@"

config.env

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

deye_inverter.sh

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=60         # 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
. ./config.env

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

log_error ()
{
    logger -t $(basename $0) $@
    echo 1>&2 $@
}

# 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_loop.sh

Dieses Script liegt bei mir unter /root/sbin und startet eine Endlosschleife. Dazu löscht es alte (vorher gestartete) Instanzen von sich selbst - dadurch kann es jederzeit (zB. in der crontab) erneut gestartet werden. Es wartet auf den Sonnenaufgang, der mittels der sunrise() von FHEM ermittelt wird. Es wartet auf den Sonnenuntergang per sunset() von FHEM, um danach die Abfrage zu pausieren bis zum nächsten Sonnenaufgang.

Ausserdem setzt es beim Start den Tageszähler des Wechselrichters bedarfsweise zurück, bevor die Werte des DEYE Wechselrichters per Endlosschleife abgefragt werden.

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

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

# config:
deye_inverter_dir=/root/deye-inverter-mqtt
fhem_dir=/opt/fhem
horizon="-2"            # sunset CIVIL=-6, REAL=0

debug=info

myPID=$$
myname=$(basename $0)
arg="$1"

deye_inverter_sh=$deye_inverter_dir/deye_inverter.sh
deye_inverter_mqtt_cfg=$deye_inverter_dir/config.env
deye_inverter_mqtt_cmd="python3 deye_docker_entrypoint.py"

sunrise_cmd="perl $fhem_dir/fhem.pl localhost:7072 {sunrise_abs('HORIZON=$horizon')}"
sunset_cmd="perl $fhem_dir/fhem.pl localhost:7072 {sunset_abs('HORIZON=$horizon')}"

# installation:
# locate FHEM, used for sunrise(), sunset()
if [ ! -x ${fhem_dir/fhem.pl} ]; then
  echo "Error: ${fhem_dir} not found."
  echo "       Is FHEM installed in $fhem_dir ?"
  exit 1
fi

# locate script in deye_inverter_mqtt directory
if [ ! -f ${deye_inverter_mqtt_cfg} ]; then
  echo "Error: ${deye_inverter_mqtt_cfg} not found."
  echo "       Please update \$deye_inverter_sh path in $0"
  exit 1
fi

# read my config
set -a; source ${deye_inverter_mqtt_cfg}; set +a

[ "$debug" = "full" ] && set -x

# ----- functions () ------------------------------------
log_info ()
{
    [ "$debug" = "yes" -o "$debug" = "true" -o "$debug" = "info" ] &&
        echo $myname: $@
    [ ${LOG_LEVEL} = "INFO" ] && logger -t $myname $@
}

log_error ()
{
    logger -t $myname $@
    echo 1>&2 $@
}

# kill deye_inverter_loop ()
kill_old_instance ()
{
    # kill old instances of me
    my_PS=$(ps -ef | grep -v grep | grep $myname | cut -b10-26,53- | grep -v $myPID | awk '{print $1}')
    for ps in $my_PS; do
        [ $ps -lt $myPID ] && kill $ps
    done
}

# get deye_inverter_mqtt PIDs
get_deye_mqtt_pid ()
{
    deye_mqtt_pid=$(ps ax | grep -v grep | grep "${deye_inverter_mqtt_cmd}" | awk '{print $1}')
}

# kill deye_inverter_instance ()
kill_deye_inverter_instance ()
{
    get_deye_mqtt_pid
    if [ ! -z "${deye_mqtt_pid}" ]; then
        kill ${deye_mqtt_pid}
        log_info "Info: KILL running deye_mqtt ${deye_mqtt_pid}"
    fi

    # kill any running deye requests
    deye_ps=$(ps ax | grep -v grep | grep "$deye_inverter_sh " | awk '{print $1}')
    [ ! -z "$deye_ps" ] && kill $deye_ps
}

# stop all runnning instances
deye_inverter_mqtt_stop ()
{
    kill_old_instance
    kill_deye_inverter_instance
}

# start deye_inverter_mqtt
deye_inverter_mqtt_start ()
{
    log_info "Deye MQTT start"
    cd ${deye_inverter_dir}
    ${deye_inverter_mqtt_cmd}
}

# store actual date + time into vars
set_date_time_vars ()
{
    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')
}

# read year_month register 0x16 = 22
read_year_month ()
{
    ${deye_inverter_sh} -r 22 | awk '/^int: .*/ {split($2,i,","); print i[1]}'
}

# read day register 0x17 = 23
read_day ()
{
    ${deye_inverter_sh} -r 23 | awk '/^int: .*/ {split($2,i,","); print i[1]}'
}

# read Daily power register 0x3c = 60
read_daily_Power ()
{
    ${deye_inverter_sh} -r 60 | awk '/^int: .*/ {split($2,i,","); print i[1]}'
}

# read actual power register 0x56 = 86
read_actual_Power ()
{
    # doubleRegisterSensor("AC Active Power", 0x56, 0.1, mqtt_topic_suffix='ac/active_power', groups=['string', 'micro'])
    # (int.from_bytes(high_word, 'big') * 65536 + int.from_bytes(low_word, 'big')) * self.factor
    # val86=${deye_inverter_sh} -r 86 | sed 's/int: //g' | cut -d, -f1
    # val87=${deye_inverter_sh} -r 87 | sed 's/int: //g' | cut -d, -f1
    # echo $(( (${val87} * 65536 + ${val86}) * 0.1 ))

    # simple value is enough for our purpose
    ${deye_inverter_sh} -c 300 -r 86 | awk '/^int: .*/ {split($2,i,","); print i[1]}'
}

# write actual date/time into deye inverter
init_deye_inverter ()
{
    # daily reset phase
    daily_reset=init

    # ensure by loop, that all register values are written
    while [ ${daily_reset} != "done" ]; do

        # wait until we have enough power
        while [ "0$(read_actual_Power)" -le 20 ]; do
            sleep 600
        done

        # read Daily power register
        dailyPower=$(read_daily_Power)

        # read (old) year_month and day
        val22_old=$(read_year_month)
        val23_day=$(read_day)
        log_info "date/time update initialized"

        # set variables year, month, day, hour, minute, second
        set_date_time_vars

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

        # reset power/date/time only once a day or exit loop
        [ "$dailyPower" -eq 0 -a "${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

        # test success
        # read Daily power register, should be resetted to 0 now
        dailyPower=$(read_daily_Power)

        # exit loop if power is updated, else log that reset failed
        if [ "$dailyPower" -eq 0 ]; then
            daily_reset=done

        ### skip loop here, reset doesn't work always :-(
        # elif [ $daily_reset = "init" ]; then
        #    daily_reset=failed
        #    sleep 300

        else
            log_info "daily power reset failed"
            # wait 5 mins, often reset is done after 5 mins
            sleep 300
            break
        fi
    done
    log_info "date/time reset done"
}

# wait for (next) daylight
wait_for_sunrise ()
{
    sunrise=$($sunrise_cmd)
    sunset=$($sunset_cmd)

    current_time=$(date +%s)
    sunrise=$(date -d"$sunrise" +%s)
    sunset=$(date -d"$sunset" +%s)

    # calulate time in secs until (next) sunrise
    sleep_sunrise=$(( $sunrise - $current_time )) # this morning
    [ $sleep_sunrise -lt 0 ] &&
        sleep_sunrise=$(( $sleep_sunrise + 86400 )) # next morning

    # wait for daylight only
    if [ $current_time -lt $sunrise -o $current_time -gt $sunset ]; then
        log_info sleep $sleep_sunrise
        sleep $sleep_sunrise
    fi
}

# wait only before sunset
wait_before_sunset ()
{
    sunset=$($sunset_cmd)

    current_time=$(date +%s)
    sunset=$(date -d"$sunset" +%s)

    # calulate time in secs until next sunset
    sleep_sunset=$(( $sunset - $current_time + 60 ))

    # wait before sunset only
    if [ $sleep_sunset -gt 0 ]; then
        log_info sleep $sleep_sunset
        sleep $sleep_sunset
    fi
}

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

# sunset_stop: wait until sunset before we stop running instances
[ "$arg" = "sunset_stop" ] &&
    wait_before_sunset

# stop any runnning deye_inverter_mqtt processes
deye_inverter_mqtt_stop

# stop: don't start again
[ "$arg" = "stop" ] && exit 0

# reset and start deye_mqtt_loop
# check every 15 min for running deye_inverter_mqtt
while :; do

    # wait for (next) daylight
    wait_for_sunrise

    # setting date/time also resets daily power register
    init_deye_inverter
    sleep 300

    # start deye_inverter_mqtt
    get_deye_mqtt_pid
    if [ -z "$deye_mqtt_pid" ]; then
        deye_inverter_mqtt_start
    fi

    # wait 15 min
    sleep 900
done

Contrab und /etc/rc.local

Mein Crontab Eintrag:

# stop DEYE monitoring after sunset (FHEM)
10 16 * * * /root/sbin/deye_mqtt_loop.sh sunset_stop 2>/dev/null

und /etc/rc.local:

# start monitoring of PV-System: DEYE inverter
$(sleep 10; /root/sbin/deye_mqtt_loop.sh 2>dev/null)&

Dashboard

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

Die Eigenverbrauchsquote habe ich mittels Grafana ermittelt: