[實(shí)用新型]一種太陽能電池組件的串級(jí)能量管理結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320621490.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN203522628U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶遠(yuǎn);姚華文;宋美恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州集能易新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02S40/30
• 分類號(hào): H02S40/30;H02S40/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 金碎平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池組件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種太陽能電池組件的串級(jí)能量管理結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前太陽能被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的一種新能源，其開發(fā)在新能源替代傳統(tǒng)能源的進(jìn)程中具有重大意義。

利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成為電能的方法在最近幾年發(fā)展非常迅速，然而單體太陽電池不能直接做電源使用，如需作電源則必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴(yán)密封裝成組件。太陽能電池組件（也叫太陽能電池板）是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。太陽能電池組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能后，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。傳統(tǒng)太陽能電池組件如圖1所示，由單個(gè)到多個(gè)性能相近的電池片組成一個(gè)組件，較大型的光伏組件由60片或72片組成。一般光伏組件通過導(dǎo)線將電池片1串接起來，組件上另外設(shè)置單向二極管，防止電流的反向回充。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一般正常情況下能夠獲得可靠的電流輸出。但這種連接方式需要各電池片性能均一，如果各電池片性能相差較大，則會(huì)由于是串聯(lián)連接，導(dǎo)致整個(gè)組件功率輸出受到最差電池片的影響。尤其當(dāng)有電池片損壞或者受到陰影遮擋時(shí)，整個(gè)組件的輸出會(huì)受到極大影響。根據(jù)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體收集和測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，僅僅一小部分太陽能電池板被遮擋，就會(huì)產(chǎn)生極大的功率損失，對(duì)于一個(gè)具有60片電池片的組件，當(dāng)單個(gè)電池片被部分遮擋，遮擋部分只占整個(gè)組件面積的1.5%時(shí)，整個(gè)組件輸出功率降低甚至可達(dá)87.3%。

為了克服整個(gè)組件輸出受到狀況最差的電池片限制的影響，有必要對(duì)整個(gè)光伏組件的輸出方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：通過改變太陽能電池組件的串級(jí)結(jié)構(gòu)，降低部分太陽能電池板在受到陰影遮擋或者有損壞時(shí)，對(duì)整個(gè)太陽能電池組件輸出功率的影響。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案具體為：一種太陽能電池組件的串級(jí)能量管理結(jié)構(gòu)，包括電池片以及與電池片相連接的功率管理器件；

1個(gè)以上電池片串聯(lián)成1個(gè)電池片組；每個(gè)電池片組連接一個(gè)功率管理器件，各功率管理器件依次串接，組成一個(gè)太陽能電池組件。

進(jìn)一步的，本實(shí)用新型所述功率管理器件為功率優(yōu)化器或微型逆變器中的一種。功率優(yōu)化器和微型逆變器可采用現(xiàn)有技術(shù)或現(xiàn)有產(chǎn)品，使得功率管理器件能夠?qū)崿F(xiàn)MPPT功能，對(duì)電池片組的最大功率點(diǎn)進(jìn)行追蹤。在選用功率管理器件時(shí)，所選用的功率優(yōu)化器或微型逆變器的功率與其所對(duì)應(yīng)管理的電池片功率相匹配，以避免不必要的功率浪費(fèi)。

更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型電池片與功率管理器件的連接組成的陣列形式有以下幾種：

A.每個(gè)電池片組由20個(gè)電池片串聯(lián)組成，20個(gè)電池片排成兩列，每列10個(gè)，呈U型串聯(lián)；位于U型兩個(gè)端部的兩個(gè)電池片分別連接功率管理器件的正極和負(fù)極；所有電池片組中的電池片列并排放置，所有功率管理器件位于電池片列的同一側(cè)；相鄰功率管理器件的正負(fù)極相接，即前一個(gè)功率管理器件的負(fù)極與后一個(gè)功率管理器件的正極相接。這種陣列形式類似于傳統(tǒng)的太陽能組件結(jié)構(gòu)形式，用功率管理器件替代了單向二極管，一方面避免電流回充，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了各電池片組的最大功率點(diǎn)追蹤。當(dāng)個(gè)別電池片被遮擋時(shí)，不會(huì)影響到其它電池片組的功率輸出。

B.每個(gè)電池片組由12個(gè)電池片串聯(lián)組成，12個(gè)電池片排成兩列，每列6個(gè)，呈U型串聯(lián)；位于U型兩個(gè)端部的兩個(gè)電池片分別連接功率管理器件的正極和負(fù)極；所有電池片組中的電池片列并排緊密放置，所有功率管理器件位于電池片列的同一側(cè)；相鄰功率管理器件的正負(fù)極相接，即前一個(gè)功率管理器件的負(fù)極與后一個(gè)功率管理器件的正極相接。各電池片組中的電池片數(shù)量可按需要調(diào)整，數(shù)量較少，則個(gè)別電池片受遮擋時(shí)對(duì)整個(gè)太陽能電池組件的功率輸出影響也較小，但會(huì)增加功率管理器件的成本。

C.每個(gè)電池片組由10個(gè)電池片串聯(lián)組成，10個(gè)電池片排成兩列，每列5個(gè)，呈U型串聯(lián)；位于U型兩個(gè)端部的兩個(gè)電池片分別連接功率管理器件的正極和負(fù)極；U型的電池片組兩兩相對(duì)放置，功率管理器件位于兩兩相對(duì)的電池片組之間，且位于功率管理器件同一側(cè)的電池片列并排緊密放置；功率管理器件呈U型依次串接。

D.每個(gè)電池片組由6個(gè)電池片串聯(lián)組成，6個(gè)電池片排成兩列，每列3個(gè)，呈U型串聯(lián)；位于U型兩個(gè)端部的兩個(gè)電池片分別連接功率管理器件的正極和負(fù)極；U型的電池片組兩兩相背緊密排放，各功率管理器件位于其所連接的電池片組U型開口一側(cè)，功率管理器件呈U型依次串接。

上述不同的陣列形式可適應(yīng)不同大小和形狀的場(chǎng)地，同時(shí)適應(yīng)不同的功率需求。功率管理器件與電池片的端口連接可利用現(xiàn)有技術(shù)。