一種基于組串mppt功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球氣候變化以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，綠色可再生能源產(chǎn)業(yè)最近十年來得到了快速發(fā)展。太陽能是一種可再生資源，利用光生伏特效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的太陽電池技術(shù)備受世人關(guān)注。太陽電池是由能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料，如硅、砷化鎵、銦砸銅等材料制成，可以將光能轉(zhuǎn)化成電能。目前，由多片太陽電池組合而成的光伏組件被大量使用用于建設(shè)各種光伏發(fā)電系統(tǒng)，或用于作為建筑物幕墻來建成節(jié)能環(huán)保型建筑。
[0003]如圖1所示的太陽電池的1-V曲線，太陽電池是一個非線性的電源，在輕負(fù)載的情況下可以看作是一個恒壓源，在重負(fù)載的情況下可以看作是一個恒流源，在恒壓源與恒流源的交界處就是太陽電池的最大功率工作點pmax。如圖可以看出，如果忽略溫度的影響，在不同的太陽輻射條件下，Pniax所對應(yīng)的工作電壓Uni基本是一個恒定值(對應(yīng)圖中的a，b，c，d，e點)，如果負(fù)載的阻抗能夠隨著太陽輻射的變化始終保持在Um附近，太陽電池的能量就能夠以可能的最大功率傳遞給負(fù)載。但是，實際應(yīng)用中一般的光伏系統(tǒng)中，負(fù)載的阻抗一般是恒定的，如此，系統(tǒng)工作時的工作點將會偏離Um(對應(yīng)圖中的a’，b’，c’，d’，e’)，此時，太陽電池的輸出不是以最大功率輸出。
[0004]光伏發(fā)電系統(tǒng)是由多個電池組件組成的電池組串并聯(lián)而成，每個電池組件中都包括串聯(lián)的多個電池片，在一個光伏系統(tǒng)中，各個太陽電池組件的參數(shù)并不完全相同，受到的太陽輻射條件也會不同，比如，組件表面的不同程度的臟污、各種原因造成的局部陰影、組件朝向等，這些會造成光伏系統(tǒng)中各個太陽電池組件組成的組串的實際發(fā)電量不相同，也即，各個太陽電池組串的實際輸出功率與理論上的最大輸出功率是有差異的。光伏系統(tǒng)的實際發(fā)電量與系統(tǒng)效率有很直接的關(guān)系，理論上，光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率一般在80%左右，而根據(jù)實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，即使在光照輻射條件較好的西部地區(qū)，光伏系統(tǒng)的平均系統(tǒng)效率僅為 74%。
[0005]為了解決這個問題，目前應(yīng)用最廣泛的是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用最大功率點跟蹤(MPPT)電路。通常的MPPT電路和逆變器一體安裝在逆變器機箱內(nèi)，這樣的設(shè)置中，MPPT電路只能對整個光伏系統(tǒng)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，無法對系統(tǒng)中的每個電池組串的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，所以各個太陽電池組串不能保證以最大功率輸出；只要各個組串的輸出之間存在差異，組串之間就會互相影響，輸出電壓就會被限制在一個較低的數(shù)值上(木桶效應(yīng))，造成能量的損失，組串的差異越大，這種能量損失就越大。另外，嚴(yán)重的組串之間的差異性會造成局部熱斑，影響系統(tǒng)的整體可靠性。為了充分發(fā)揮每一個組件的輸出功率，有一些國外的廠家在每一個組件都對應(yīng)設(shè)置一個小型的MPPT跟蹤電路，這種設(shè)置成本過高，不適合在大型光伏系統(tǒng)中應(yīng)用。
[0006]另外，在現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)中，系統(tǒng)的DC-DC升壓模塊以及系統(tǒng)監(jiān)控模塊都是結(jié)成在逆變器中，對于電站開發(fā)商來說，在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時，只能選擇價格昂貴的光伏系統(tǒng)專用逆變器，選擇余地不大，成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的存在的缺陷，本實用新型提出一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中各個組串的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時實時監(jiān)控各個組串的工作狀態(tài)；另外可以使光伏系統(tǒng)逆變器的需求降低，利于電站開發(fā)商降低系統(tǒng)的成本。
[0008]為達(dá)到本實用新型的目的，具體的，本實用新型的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱包括，與各個并聯(lián)的光伏電池組串相連的最大功率點跟蹤模塊以及組串監(jiān)控電路，所述最大功率點跟蹤模塊與組串監(jiān)控電路之間設(shè)有熔斷絲，所述組串監(jiān)控電路通過通訊接口與監(jiān)控中心連接；光伏電池組串產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)上述的最大功率點跟蹤模塊后通過直流輸出模塊輸出至后端的逆變電路模塊。
[0009]優(yōu)選的，所述智能匯流箱還包括設(shè)置在最大功率點跟蹤模塊與直流輸出模塊之間的浪涌保護(hù)器。
[0010]再優(yōu)選的，所述浪涌保護(hù)器與各個光伏電池組串的負(fù)極之間設(shè)有熔斷絲。
[0011]再優(yōu)選的，所述的監(jiān)控電路包括各個組串的電壓，電流，溫度，防雷狀態(tài)以及熔斷絲狀態(tài)監(jiān)控。
[0012]再優(yōu)選的，所述的監(jiān)控電路還包括報警模塊。
[0013]本實用新型的有益效果是，所述智能匯流箱在每個光伏電池組串都對應(yīng)設(shè)置一路MPPT電路，可以針對單串組串進(jìn)行功率優(yōu)化，提升發(fā)電效率；自帶DC-DC智能升壓模塊以及組串監(jiān)控功能，能夠監(jiān)控各個組串的工作參數(shù)及時預(yù)警，降低逆變器的成本，運營維護(hù)更方便。
【附圖說明】
[0014]通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本實用新型前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。其中:
[0015]圖1所示為太陽能電池的1-V曲線示意圖；
[0016]圖2所示為利用本實用新型的光伏智能匯流箱的光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成架構(gòu)示意圖；
[0017]圖3所示為本實用新型的一實施例的光伏智能匯流箱的組成架構(gòu)示意圖；
[0018]圖4所示為本實用新型的另一實施例的光伏智能匯流箱的組成架構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合附圖將本實用新型的特征及優(yōu)點詳述如下。
[0020]參見圖2所示的光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成架構(gòu)示意圖，其包括相互并聯(lián)連接的多個光伏電池組串10，與光伏電池組串10連接的智能匯流箱20，以及與匯流箱連接的逆變器30，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)進(jìn)行連接或作為獨立發(fā)電系統(tǒng)對負(fù)載進(jìn)行供電。
[0021]如圖3所示的本實用新型的一實施例的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱20的組成架構(gòu)示意圖，所述智能匯流箱包括與各個并聯(lián)的光伏電池組串相連的最大功率點跟蹤(MPPT)模塊以及組串監(jiān)控電路，所述最大功率點跟蹤模塊與組串監(jiān)控電路之間設(shè)有熔斷絲，所述組串監(jiān)控電路通過通訊接口與監(jiān)控中心連接；光伏電池組串產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)上述的最大功率點跟蹤模塊后通過直流輸出模塊輸出至后端的逆變電路模塊。
[0022]如圖4所示為本實用新型的另一實施例的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱20’的組成架構(gòu)示意圖，所述智能匯流箱還包括設(shè)置在最大功率點跟蹤模塊與直流輸出模塊之間的浪涌保護(hù)器，所述的浪涌保護(hù)器可以在光伏系統(tǒng)遭遇雷擊時與地導(dǎo)通，避免雷擊造成的系統(tǒng)損壞。在一優(yōu)選的實施方案中，所述浪涌保護(hù)器與各個光伏電池組串的負(fù)極之間設(shè)有熔斷絲。
[0023]上述實施例中的熔斷絲可以防止電流倒灌對光伏組件造成損壞，當(dāng)電流發(fā)生倒灌時，恪斷絲會斷開。
[0024]在優(yōu)選的實施方案中，所述的監(jiān)控電路包括各個組串的電壓，電流，溫度，防雷狀態(tài)以及熔斷絲狀態(tài)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生異常事故時，可以通過報警模塊即時通知工作人員，以利于工作人員對系統(tǒng)進(jìn)行檢修，避免造成更大的事故。
[0025]本實用新型的智能匯流箱在每個光伏電池組串都對應(yīng)設(shè)置一路MPPT電路，可以針對單串組串進(jìn)行功率優(yōu)化，當(dāng)組串遇到陰影或者遮擋等情況時，通過MPPT模塊進(jìn)行功率優(yōu)化提升組串電壓至更高電壓等級，減少電站因為環(huán)境或者人為因素造成的電站發(fā)電損失，提升發(fā)電效率；由于匯流箱自帶DC - DC智能升壓模塊，后端的逆變器可以省卻DC - DC模塊，大大降低逆變設(shè)備系統(tǒng)成本，同時對于電站開發(fā)商來說，逆變器的選擇面更廣，逆變器單純做直流-交流功率變換，逆變器不止限于光伏專用逆變器，效率更高、體積更小、選擇面更廣，成本更低；智能匯流箱帶有組串監(jiān)控功能，能夠監(jiān)控各個組串的電壓，電流，溫度，防雷狀態(tài)，熔斷絲狀態(tài)，當(dāng)有組件出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)會及時報警，電站值班人員根據(jù)屏幕顯示狀態(tài)排查故障組串問題，運維方便。
[0026]本實用新型并不局限于所述的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神即公開范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本實用新型的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其特征在于，所述智能匯流箱包括與各個并聯(lián)的光伏電池組串相連的最大功率點跟蹤模塊以及組串監(jiān)控電路，所述最大功率點跟蹤模塊與組串監(jiān)控電路之間設(shè)有熔斷絲，所述組串監(jiān)控電路通過通訊接口與監(jiān)控中心連接；光伏電池組串產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)上述的最大功率點跟蹤模塊后通過直流輸出模塊輸出至后端的逆變電路模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其特征在于，所述智能匯流箱還包括設(shè)置在最大功率點跟蹤模塊與直流輸出模塊之間的浪涌保護(hù)器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其特征在于，所述浪涌保護(hù)器與各個光伏電池組串的負(fù)極之間設(shè)有熔斷絲。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其特征在于，所述的監(jiān)控電路包括各個組串的電壓，電流，溫度，防雷狀態(tài)以及熔斷絲狀態(tài)的監(jiān)控。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，其特征在于，所述的監(jiān)控電路還包括報警模塊。
【專利摘要】本實用新型提出一種基于組串MPPT功率優(yōu)化及組串監(jiān)控的光伏智能匯流箱，所述智能匯流箱包括與各個并聯(lián)的光伏電池組串的正極相連的最大功率點跟蹤模塊以及組串監(jiān)控電路，所述最大功率點跟蹤模塊與組串監(jiān)控電路之間設(shè)有熔斷絲，所述組串監(jiān)控電路通過通訊接口與監(jiān)控中心連接；光伏電池組串產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)上述的最大功率點跟蹤模塊后通過直流輸出模塊輸出至后端的逆變電路模塊。本實用新型的智能匯流箱對應(yīng)每個光伏電池組串都設(shè)置MPPT電路，可以針對單串組串進(jìn)行功率優(yōu)化，提升發(fā)電效率；自帶DC-DC智能升壓模塊以及組串監(jiān)控功能，能夠監(jiān)控各個組串的工作參數(shù)及時預(yù)警，降低逆變器的成本，運營維護(hù)更方便。
【IPC分類】H02S40-34
【公開號】CN204442274
【申請?zhí)枴緾N201520104158
【發(fā)明人】段正剛
【申請人】蘇州快可光伏電子股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月12日