[發明專利]一種具有自補償功能的光伏組件

有效

• 申請號: 201310025081.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103066888A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 吳建德;杜進;王智博;徐睿;何湘寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域，具體涉及一種具有自補償功能的光伏組件。

背景技術

光伏發電技術以清潔的太陽能為能源，得到了全世界范圍的廣泛關注。來自材料、建筑、電力系統、電力電子、控制等領域的學者都紛紛投身光伏發電領域的研究，推動著它的發展和應用。目前，光伏發電已成為裝機容量僅次于風力發電系統的第二大發電方式，具有廣闊的應用前景。值得注意的是，由于光伏發電技術的發電單元(通常為一個光伏組件)體積小，污染小，無噪聲，是最理想的分布式發電方式。采用單個光伏組件的分布式光伏發電系統可以方便地置于屋頂或嵌入墻壁，對應到每戶人家，工作于離網或并網模式，為更多的人提供清潔能源。這種方式是光伏發電應用和推廣的一個重要方向。

圖1為現有分布式光伏發電系統中光伏組件的示意圖。一個光伏組件由許多光伏電池芯片串、并聯而成，這些光伏電池芯片單體先經過串/并聯組成三個光伏芯片組，光伏芯片組再通過串聯形成光伏組件，每個光伏芯片組都并聯一個旁路二極管。圖2為光伏電池的等效電路，眾所周知，光伏電池的物理特性由半導體材料決定，其基本工作原理是光伏效應，即當一定能量的光線照射光伏電池時，半導體材料吸收能量，發生電子躍遷，其內部能傳導電流的載流子分布狀態和濃度發生變化，由此產生電動勢和電流。根據光伏電池物理特性及其等效電路，可以建立光伏電池的數學模型，如下式所示：

ISC-ID-VDRp-IPV=0]]>ID=IO(eVD/VT-1)]]>V_PVcell＝V_D-R_SI_PV

圖3是光伏電池模塊輸出特性曲線，I_SC為光伏電池的短路電流，U_OC為光伏電池的開路電壓，P_MP、U_MP和I_MP分別為光伏電池最大功率點的功率、電壓和電流。光伏電池的輸出特性由材料的物理特性以及光照、溫度、濕度等環境因素決定。在特性曲線確定后，光伏電池的實際工作點則根據負載的變化，在這條曲線上變動。圖4是不同光照強度下的光伏電池輸出特性曲線，結合圖3的特性曲線可看出：光伏電池受光照強度變化而產生的輸出特性變化非常明顯，其短路電流隨光照強度增加而增加，最大輸出功率隨光照強度增加而增加。鑒于此，光伏電池最大功率跟蹤問題的研究就成為提升能量轉換效率的最重要的問題。所謂的最大功率點(Maximum?Power?Point，MPP)即在一定的太陽輻照度和環境溫度下，光伏電池運行在最大輸出功率狀態，而最大功率點跟蹤即為充分利用光伏電池，實時調整光伏電池的等效負載，使得光伏電池運行始終工作在最大功率點附近的過程。

局部陰影問題是光伏發電當中常見而且較難處理的問題，它是指光伏電池某部分的光照被環境中的其他物體遮擋，使得光伏電池各部分接收的光照強度不同的現象。陰影問題有多個層次，可分為光伏電池芯片陰影問題、光伏組件陰影問題和光伏陣列陰影問題。在小功率分布式光伏發電系統應用越來越廣泛的情況下，由樹木、建筑物、鳥獸排泄物造成的光伏組件陰影問題的影響不可小覷；圖5所示了一種光伏組件陰影問題。