[實(shí)用新型]帶有分布式MPPT單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920169791.5
• 申請(qǐng)日: 2009-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN201490928U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟昭淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司
• 主分類號(hào): H02N6/00
• 分類號(hào): H02N6/00;H01L31/05
• 代理公司: 北京金信立方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;廉振保

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種帶有分布式MPPT單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，為了發(fā)展可替代能源，太陽(yáng)電池技術(shù)獲得巨大突破，光伏發(fā)電系統(tǒng)也具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景。光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是由多個(gè)太陽(yáng)電池組件經(jīng)過串并聯(lián)并與一些輔助設(shè)備結(jié)合從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

太陽(yáng)電池是一個(gè)非線性的電源，在輕負(fù)載的情況下它可以看作是一個(gè)恒壓源，在重負(fù)載的情況下它可以看作是一個(gè)恒流源，在恒壓源和恒流源的交界處就是太陽(yáng)電池最大功率工作點(diǎn)Pmax。圖1為太陽(yáng)電池的最大輸出功率與負(fù)載的關(guān)系圖，由圖1可以看出，如果忽略溫度的影響，在不同太陽(yáng)輻射條件下，Pmax所對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)電池工作電壓Um基本是一個(gè)恒定值，它們相對(duì)應(yīng)a′、b′、c′、d′及e′點(diǎn)，如果負(fù)載的阻抗能夠隨著太陽(yáng)輻射的變化始終保持在Um附近，太陽(yáng)電池的能量就能夠完全傳送給負(fù)載。但是，在通常的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，太陽(yáng)電池的負(fù)載的阻抗一般都是恒定值，那么此時(shí)太陽(yáng)電池的工作點(diǎn)將偏離Um，分別對(duì)應(yīng)為a、b、c、d及e點(diǎn)，此時(shí)太陽(yáng)電池的輸出不是其最大功率輸出。

另外，太陽(yáng)電池的最大功率點(diǎn)還隨著太陽(yáng)電池的工作溫度的變化而變化。對(duì)于硅晶體太陽(yáng)電池，最大功率是負(fù)的溫度系數(shù)，對(duì)于單體的太陽(yáng)電池溫度系數(shù)是-2mv/℃，對(duì)于由多片太陽(yáng)電池串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件，溫度每上升1℃，太陽(yáng)電池的開路電壓Voc下降0.4％；短路電流Isc上升0.04％。圖2示出了太陽(yáng)電池的輸出與溫度變化特性關(guān)系圖。

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽(yáng)電池單元由多個(gè)太陽(yáng)電池組件串并聯(lián)而成，由于太陽(yáng)電池組件參數(shù)的離散性和太陽(yáng)輻射條件的差異性，會(huì)造成太陽(yáng)電池組件串在并聯(lián)情況下能量的損失。

太陽(yáng)電池組件參數(shù)的離散性是指太陽(yáng)電池自身電參數(shù)的差異。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T--9535規(guī)定，太陽(yáng)電池組件的最大輸出功率在規(guī)定條件下試驗(yàn)后檢測(cè)，其衰減不得超過8％。另外，太陽(yáng)電池在25年的使用壽命內(nèi)會(huì)有不超過20％的衰減。對(duì)于每一個(gè)組件來(lái)講，衰減不可能是同步的，因此太陽(yáng)電池組件的最大輸出功率是有差異的。

太陽(yáng)輻射條件的差異性是指太陽(yáng)電池組件實(shí)際接受到的太陽(yáng)輻射量的差異。在相同的大環(huán)境里，由于障礙物的造成的陰影、灰塵分布的不均勻等，會(huì)使得太陽(yáng)電池組件的實(shí)際發(fā)電量有差異。尤其在光伏建筑一體化(BIPV)中，如玻璃光伏幕墻等，為了和建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)，不同太陽(yáng)電池組件串的方向可能會(huì)不一樣。在這種情況下，太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度不一樣，雖然用同一型號(hào)太陽(yáng)電池組件，實(shí)際應(yīng)用中最大輸出功率的差異仍然很大。

為了解決這個(gè)問題，出現(xiàn)了目前廣泛應(yīng)用的帶有最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)電路的光伏發(fā)電系統(tǒng)。如圖3所示，通常MPPT電路和逆變器一體安裝在逆變器機(jī)箱中，這樣的結(jié)構(gòu)中MPPT電路只能對(duì)整個(gè)太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，而無(wú)法對(duì)太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)中并聯(lián)的各太陽(yáng)電池組件串分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以并聯(lián)的每一個(gè)太陽(yáng)電池組件串不能保證輸出最大的功率。太陽(yáng)電池組件在直流匯接時(shí)已經(jīng)偏離了各自的最大功率輸出點(diǎn)，各組串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件只要存在著差異，它們之間就會(huì)互相影響，輸出電壓就會(huì)被箝位在一個(gè)不合理的數(shù)值上，造成能量損失。差異越大，造成的能量損失就越大，這種能量損失是逆變器中的MPPT電路無(wú)法挽回的。因此太陽(yáng)電池組件參數(shù)的離散性或太陽(yáng)輻射條件的差異仍然會(huì)造成太陽(yáng)電池組件串并聯(lián)情況下較多的能量損失。

另一種現(xiàn)有技術(shù)是在太陽(yáng)電池組件串的每一個(gè)太陽(yáng)電池組件都連接一個(gè)MPPT電路，這樣的缺陷是成本過高，且功率有限，尤其不適合大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以保證每個(gè)太陽(yáng)電池組件串都達(dá)到最大功率輸出，且成本較低，且適合大功率應(yīng)用的帶有分布式MPPT單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

為此本實(shí)用新型提供一種帶有分布式MPPT單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)電池單元，所述太陽(yáng)電池單元包括多個(gè)并聯(lián)的太陽(yáng)電池組件串，每一太陽(yáng)電池組件串包括串聯(lián)連接的一個(gè)所述MPPT單元及至少兩個(gè)太陽(yáng)電池組件，且串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件的輸出端連接至所述MPPT單元的輸入端。

作為優(yōu)選，所述MPPT單元還包括串聯(lián)在所述MPPT電路后端的隔離電路。

作為優(yōu)選，所述MPPT單元的隔離電路包括整流二極管或者肖特基二極管。

作為優(yōu)選，所述MPPT單元還包括串聯(lián)在所述MPPT電路后端的穩(wěn)壓電路。