[發明專利]一種光伏系統控制器、光伏系統及控制方法

在審

• 申請號: 202110253183.8
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112953385A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 高懷恩;易海芒;徐成;潘鑫
• 申請（專利權）人: 深圳黑晶光電技術有限公司
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10;H02J13/00
• 代理公司: 深圳市中融創智專利代理事務所(普通合伙) 44589
• 代理人: 葉垚平;李立

本發明公開了一種光伏系統控制器、光伏系統及控制方法，用于將異常的光伏組件從電池組串中脫離，所述光伏系統控制器包括：采集模塊，采集所述光伏組件上的運行參數，包括IV數值；通信模塊，與所述采集模塊連接，將所述采集模塊采集到的數據通過無線或有線的方式進行傳輸至云端，接收云端發出的選通指令；選通模塊，與所述云端連接，根據云端發出的選通指令，對光伏組件的任一一端進行擇一選通，并將選通到的一端連接至連接端；主控和電源模塊，與所述光伏組件、采集模塊、通信模塊和選通模塊連接，對各模塊操作進行調度和管理，并從所述光伏組件上取電。本發明提供的一種光伏系統控制器、光伏系統及控制方法具有提升電池組串效率等優點。

技術領域

本發明涉及光伏板的技術領域，尤其涉及其一種光伏系統控制器、光伏系統及控制方法。

背景技術

在光伏平價上網與國家的可再生能源戰略的大趨勢下，光伏發電在能源系統中的占比逐年提高。然而，傳統光伏系統結構復雜，維護成本較高。光伏系統由大量單塊光伏板構成，在串聯組串情況下，一塊光伏板的輸出都會對整條支路造成非常大的影響。因此對系統的監控尤為重要，而目前最新型的智能光伏系統也只能做到對逆變器組串級別的監控預警。尤其是在工商業分布式的應用場景下，如工業廠房等，無法配備大型光伏地面電站的駐場運維人員，從發現到處理問題組件往往需要較長的時間。長時間的不僅降低了光伏系統的輸出效率，對工商業業主利益造成損害，嚴重情況下甚至會因光伏板熱斑效應引發火災，造成生命財產的損失。

目前傳統光伏系統只有通過旁路二極管觸發被動防御，并且其效果并不能使得效率提升，還需要人為進行問題排查。而相對比較先進的智能運維也只能做到逆變器組串級別的監控，就算遠程定位到可疑組串數據也需要人工進行排查，不僅費時費力而且效率低下。同時對于光伏電站業主而言，其中耽誤的時間也意味著收入的減少。不及時排查的損壞組件因熱斑效應還可能造成火災引發嚴重的后果。

請參閱圖1，現有的光伏電站通過以串聯的形式將各個光伏組件C連接起來，形成電池組串Z；光伏組件C的光電性能可以用伏安特性曲線圖表示，多個串聯光伏組件C的伏安特性曲線可以看作是多個單組件特性曲線的累加。請參閱圖2，實線a是單個光伏組件C的伏安特性曲線，點劃線b是N個相同組件串聯后的伏安特性曲線，虛線c是在此基礎上再串聯一個相同組件后的伏安特性曲線。

由于環境或自身原因的影響，光伏組件C內太陽能電池片會產生電流或電壓不均衡的現象，因此每一塊光伏組件C都會并聯一個或幾個旁路二極管。所以當其中一塊光伏組件C被陰影遮擋的時候，光伏組件的伏安特性曲線大致如圖3的實線d所示，另外，相同的N個沒有被陰影遮擋的電池串聯后的伏安特性曲線仍然如虛線e所示。

被遮擋的光伏組件C與另外相同的N個組件串聯的時候，所組成的電池組串的伏安特性曲線如圖4中實線g所示。根據伏安特性曲線，可以找到電池組串Z最大的輸出功率。其中，虛線f所圍起來的面積是這N個沒有被遮擋的光伏組件C串聯而成的電池組串的最大輸出功率；實線g所圍起來的面積是這N個沒有被遮擋的電池加上被陰影遮擋一半面積的光伏組件的電池組串的最大輸出功率。虛線區域比實線區域大；而二者的差異，就是電池組串所損失的能源，通常以熱量的形式消耗，而溫度對升高會對組件輸出功率造成影響，進一步降低發電效率。

造成上述情況的原因有很多種情況，主要分成外在和內在因素兩大類原因。這兩類情況，都會使得單塊光伏組件C的伏安特性曲線呈現異常并最終導致整個電池組串Z的伏安特性曲線出現階梯狀或者凹陷等偏離正常曲線的現象，進而降低了電池組串Z的輸出功率。因此，在N+1個光伏組件C串聯的組串中，其中一塊光伏組件C發生了上述現象時，整體電池組串的功率不僅僅比N+1個正常的電池組串Z的功率低，而且比N個正常的電池組串Z的功率還也要低。因此把發生異常的光伏組件C從電池組串Z中脫離出去，可以提升電池組串的整體效率。

發明內容

本發明提供了一種光伏系統控制器、光伏系統及控制方法，旨在解決現有的光伏系統存在的問題。