[發明專利]光伏組件功率優化系統及功率優化方法

有效

• 申請號: 202110630390.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113224798B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張永
• 申請（專利權）人: 豐郅（上海）新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M3/335;H02M7/5387
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及到光伏組件功率優化系統及功率優化方法。光伏組件功率優化系統主要包括多個光伏組和并聯連接的多個半橋變換器，每個半橋變換器從相應的一個光伏組件擷取電能并轉換成自身的輸出功率，還包括對多個半橋變換器提供的輸出功率實施功率轉換并產生交流電的逆變器。多個半橋變換器各自的輸出電壓均輸送到相同的母線上，每一個半橋變換器同時還用于將與之對應的一個光伏組件的輸出電流和輸出電壓設置在最大功率點處而且在此階段由半橋變換器將光伏組件與母線實現直流隔離。

技術領域

本發明主要涉及到光伏發電領域，更確切的說，是涉及到在含有光伏組件的光伏發電系統中提出了一種對直流電源即光伏組件執行功率優化的機制，允許光伏組件在關斷可控的條件下安全運行而且可實現光伏組件的功率優化。

背景技術

光伏組件作為光伏發電系統的重要核心組成部分，其性能的優良直接影響到發電系統的整體效果，但實際上光伏組件受到的制約因素較多，每塊光伏組件自身的特性差異會引起聯接組合效率損失。光伏組件陣列一般為串并聯式，倘若某一塊電池組件受到陰影或灰塵或遮擋或老化等因素而導致功率降低時，所有串并聯關系的其它組件都可能因電壓電流強度的下降而受影響。為了保障光伏陣列工作的安全性和可靠性，充分發揮每塊光伏組件的最大發電效率和保障光伏組件處于安全工作狀態顯得尤為重要。

光伏發電系統的安裝需要付出前期投資，由于光伏組件不匹配具有隱蔽性，許多太陽能發電系統的業主可能會忽略或毫不知情光伏組件的不匹配問題，導致投資的回收和利潤大幅度降低，造成能源浪費。不匹配的原因是多方面的，主要機理是電壓和電流的組合不匹配造成的，局部異物遮蔽和飄動的云朵、附近物體的遮擋、表面污染、不同的安裝傾角和安裝朝向、老化和溫度變化及其他因素。光伏組件不匹配，會誘發光伏組件產生不平衡的電量損失。結果就是整個發電系統無法運作在最大的輸出功率點。

諸多國家地區已將光伏設施的組件級快速關斷列為強制要求，作為光伏分布極廣的中國在該領域暫未制定規范，安全標準落后于產品制造和市場推廣。目前僅有安徽省公安消防總隊歸口的地方標準提出規范化要求。盡管浙江及嘉興等地推出了團體標準但并未對組件快速關斷提強制性要求，僅提出了宜具備等概念。國內外發生的不少屋頂戶用光伏電站火災案例使得組件級快速關斷亟待深入研究和應用。當光伏被普及成為一種日常屋頂設施后潛在的安全風險就更有可能暴露出來。一方面從安全意識上對設計規范、施工和驗收提出要求來確保財產和人身安全得到保證，另一方面要積極推動行業盡快建立更普及的強制性安全標準并研發出適合快速關斷功能的光伏組件關斷裝置。

屬高電壓領域的光伏發電系統應當要符合電氣安全規范。近年來美國以及歐洲等國家出于安全考慮，在相關電氣規范中逐步加入強制性要求。為此各國政府或相關機構分別出臺相應的法規法則。基于電氣強制規范，美國防火協會修改國家電氣規范，規定住宅用的光伏發電系統當中：緊急情況發生時要求光伏發電系統交流并網端斷開后，直流端電壓最大不得超過八十伏。意大利安全規范告誡：消防員在建筑物帶電壓的情況下是絕對不被允許進行滅火操作的。德國也率先執行防火安全標準并且還明文規定：在光伏發電系統中逆變器與組件之間需要增加額外的直流電切斷裝置。光伏組件級的電力電子技術是實現組件級關斷的主要方式，應用產品包括微型逆變器、功率優化器及智控關斷器。微型逆變器的使用可從根本上消除光伏系統存在的直流高壓，而光伏組件功率優化器及智控關斷器則具有組件級關斷功能。在緊急情況下安裝有功率優化器或智控關斷器的光伏系統能及時切斷每塊組件間的連接，消除陣列中存在的直流高壓，實現組件級的快速關斷。

發明內容

本申請公開了一種光伏組件功率優化系統，包括：

多個光伏組件；

并聯連接的多個半橋變換器，每個半橋變換器從相應的一個光伏組件擷取電能并轉換成自身的輸出功率；

對多個半橋變換器提供的輸出功率實施功率轉換并產生交流電的逆變器；

多個半橋變換器各自的輸出電壓均輸送到同一個母線上；