[發(fā)明專利]光伏組件功率優(yōu)化系統(tǒng)及功率優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110630390.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN113224798B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐郅（上海）新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02M3/335;H02M7/5387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及到光伏組件功率優(yōu)化系統(tǒng)及功率優(yōu)化方法。光伏組件功率優(yōu)化系統(tǒng)主要包括多個(gè)光伏組和并聯(lián)連接的多個(gè)半橋變換器，每個(gè)半橋變換器從相應(yīng)的一個(gè)光伏組件擷取電能并轉(zhuǎn)換成自身的輸出功率，還包括對(duì)多個(gè)半橋變換器提供的輸出功率實(shí)施功率轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生交流電的逆變器。多個(gè)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(gè)半橋變換器同時(shí)還用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件的輸出電流和輸出電壓設(shè)置在最大功率點(diǎn)處而且在此階段由半橋變換器將光伏組件與母線實(shí)現(xiàn)直流隔離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到光伏發(fā)電領(lǐng)域，更確切的說，是涉及到在含有光伏組件的光伏發(fā)電系統(tǒng)中提出了一種對(duì)直流電源即光伏組件執(zhí)行功率優(yōu)化的機(jī)制，允許光伏組件在關(guān)斷可控的條件下安全運(yùn)行而且可實(shí)現(xiàn)光伏組件的功率優(yōu)化。

背景技術(shù)

光伏組件作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要核心組成部分，其性能的優(yōu)良直接影響到發(fā)電系統(tǒng)的整體效果，但實(shí)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(huì)引起聯(lián)接組合效率損失。光伏組件陣列一般為串并聯(lián)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(dǎo)致功率降低時(shí)，所有串并聯(lián)關(guān)系的其它組件都可能因電壓電流強(qiáng)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(fā)揮每塊光伏組件的最大發(fā)電效率和保障光伏組件處于安全工作狀態(tài)顯得尤為重要。

光伏發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的業(yè)主可能會(huì)忽略或毫不知情光伏組件的不匹配問題，導(dǎo)致投資的回收和利潤大幅度降低，造成能源浪費(fèi)。不匹配的原因是多方面的，主要機(jī)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(dòng)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(huì)誘發(fā)光伏組件產(chǎn)生不平衡的電量損失。結(jié)果就是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)無法運(yùn)作在最大的輸出功率點(diǎn)。

諸多國家地區(qū)已將光伏設(shè)施的組件級(jí)快速關(guān)斷列為強(qiáng)制要求，作為光伏分布極廣的中國在該領(lǐng)域暫未制定規(guī)范，安全標(biāo)準(zhǔn)落后于產(chǎn)品制造和市場推廣。目前僅有安徽省公安消防總隊(duì)歸口的地方標(biāo)準(zhǔn)提出規(guī)范化要求。盡管浙江及嘉興等地推出了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)但并未對(duì)組件快速關(guān)斷提強(qiáng)制性要求，僅提出了宜具備等概念。國內(nèi)外發(fā)生的不少屋頂戶用光伏電站火災(zāi)案例使得組件級(jí)快速關(guān)斷亟待深入研究和應(yīng)用。當(dāng)光伏被普及成為一種日常屋頂設(shè)施后潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)就更有可能暴露出來。一方面從安全意識(shí)上對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范、施工和驗(yàn)收提出要求來確保財(cái)產(chǎn)和人身安全得到保證，另一方面要積極推動(dòng)行業(yè)盡快建立更普及的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)并研發(fā)出適合快速關(guān)斷功能的光伏組件關(guān)斷裝置。

屬高電壓領(lǐng)域的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要符合電氣安全規(guī)范。近年來美國以及歐洲等國家出于安全考慮，在相關(guān)電氣規(guī)范中逐步加入強(qiáng)制性要求。為此各國政府或相關(guān)機(jī)構(gòu)分別出臺(tái)相應(yīng)的法規(guī)法則。基于電氣強(qiáng)制規(guī)范，美國防火協(xié)會(huì)修改國家電氣規(guī)范，規(guī)定住宅用的光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中：緊急情況發(fā)生時(shí)要求光伏發(fā)電系統(tǒng)交流并網(wǎng)端斷開后，直流端電壓最大不得超過八十伏。意大利安全規(guī)范告誡：消防員在建筑物帶電壓的情況下是絕對(duì)不被允許進(jìn)行滅火操作的。德國也率先執(zhí)行防火安全標(biāo)準(zhǔn)并且還明文規(guī)定：在光伏發(fā)電系統(tǒng)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(jí)的電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)組件級(jí)關(guān)斷的主要方式，應(yīng)用產(chǎn)品包括微型逆變器、功率優(yōu)化器及智控關(guān)斷器。微型逆變器的使用可從根本上消除光伏系統(tǒng)存在的直流高壓，而光伏組件功率優(yōu)化器及智控關(guān)斷器則具有組件級(jí)關(guān)斷功能。在緊急情況下安裝有功率優(yōu)化器或智控關(guān)斷器的光伏系統(tǒng)能及時(shí)切斷每塊組件間的連接，消除陣列中存在的直流高壓，實(shí)現(xiàn)組件級(jí)的快速關(guān)斷。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)公開了一種光伏組件功率優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

多個(gè)光伏組件；

并聯(lián)連接的多個(gè)半橋變換器，每個(gè)半橋變換器從相應(yīng)的一個(gè)光伏組件擷取電能并轉(zhuǎn)換成自身的輸出功率；

對(duì)多個(gè)半橋變換器提供的輸出功率實(shí)施功率轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生交流電的逆變器；

多個(gè)半橋變換器各自的輸出電壓均輸送到同一個(gè)母線上；