一种光伏组件热斑效应的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏组件热斑效应的控制方法，属于光伏发电领域。该方法为：首先将光伏组件阵列视为整体，通过光伏组件热斑效应控制装置实时监测光伏组件阵列是否发生热斑效应，以及发生热斑效应的电池数，然后光伏热斑效应组件控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行控制，保证整个光伏组件稳定发电，避免因光伏组件热斑效应而引起光伏组件的发电效率下降，提高了光伏发电系统的可靠性与稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及光伏发电领域，尤其是。
技术介绍
随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展，世界范围内的能源短缺 和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展可再生无污染的能 源已成为当务之急。而太阳能具有取之不尽、用之不竭、不会污染环境和破坏生态平衡的特 点，受到越来越多政府和人们的重视。然而制约光伏产业发展的主要因素是太阳能发电的 高额成本。光伏发电系统的核屯、元件是光伏电池组件，其成本占整套光伏发电系统的70%， 因此如何进一步提高光伏发电系统的可靠性与稳定性，一直是光伏发电系统研究的重要内 容。 光伏电站工作的稳定性和输出功率与每一块光伏电池板的工作状态都息息相关， 然而热斑效应是光伏电池板的运行过程中极易发生的一种主要故障现象。具体地讲，在光 照不均匀、光伏电池板被遮蔽、光伏电池板本身质量不合格或者电池板安装使用不当等情 况下，光伏电池会出现热斑效应，即不再作为电源向外输出功率，而是成为负载消耗其他未 被遮蔽的光伏电池产生的功率，此时系统的发电效率会急剧下降，严重时被遮蔽的光伏电 池会由于过热而烧毁，从而使系统可靠性降低。 为了避免上述问题，前人已经做了很多有益的探索。例如，张臻等人提出了一种 光伏组件定电压范围工作点控制消除热斑损害的方法，该方法是通过控制光伏组件的工作 点电压方式来消除组件的热斑损害，虽然该方法能够在一定程度上增加光伏组件的发电功 率，但是其不能从根本上解决热斑损害，也不能检测出热斑损害的程度而且附加成本较高。 还有，郝玉哲等人提出的一种防热斑智能光伏组件，该组件包括接线盒、直流可调变压器、 控制单元、信息处理单元，其整体输出功率大于普通含旁路二极管的组件，且被遮挡电池板 不会出现反向偏压，能一定程度消除了热斑现象，但该组件对于大型的光伏发电系统来说 成本非常昂贵，不易批量化生产。又如，蔡世俊等人提出了由N型VDMOS管和集成控制电路 组成的光伏组件热斑电流保护装置，王斌提出的由电池片阵列、串联导电带和汇流导电带 组成的一种防热斑光伏组件，W及陆智海等人公开的一种太阳能电池热斑保护电路等，尽 管该些光伏组件热斑效应的保护方法都在一定程度上减少了热斑效应进一步发展损毁太 阳能电池，但是它们都没有达到提高整个光伏发电系统的发电功率的目的并且一部分方法 极大地增加了光伏组件的制造成本。 因而，如何实时地检测光伏组件的热斑效应W及热斑损害的程度，并且如何运用 有效的控制方法来保证整个光伏组件输出功率的稳定W及提高整个光伏发电系统的可靠 性，是目前亟待研究的方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是；提供，通过控 制备用组件的接入来彻底消除热斑效应影响，提高发电效率。解决其技术问题所采用的技 术方案是；，在光伏组件的每个阵列上串联光伏组件热 斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控制备用组件，通过光伏组件热 斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应W及发生热斑效应的电池数， 然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时 对光伏组件热斑效应进行有效控制。 进一步，所述的光伏组件热斑效应控制装置包括传感器单元、处理器、控制单元W 及稳压单元，其具体的控制过程为；首先传感器单元采集光伏组件阵列的串联电流与输出 电压，并将采集所得数据输入给处理器，然后处理器根据设定的算法公式进行计算，进而判 断光伏组件阵列热斑效应具体情况，最后控制单元根据处理器输出信号控制备用组件接入 相应个数的正常电池。[000引所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联 在光伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，W此来采集相应的电流信 号（I)与电压信号扣)。 所述的处理器预先设定的算法公式如下： 单个电池发生热斑效应所消耗的功率（Pm)为：【主权项】1. ，其特征在于：所采用的技术方案为：在光伏组 件的每个阵列串联光伏组件热斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控 制备用组件，通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应 以及发生热斑效应的电池数，然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同 样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行有效控制。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的光 伏组件热斑效应控制装置包括传感器单元、处理器、控制单元以及稳压单元，其具体的控制 过程为：首先传感器单元采集光伏组件阵列的串联电流与输出电压，并将采集所得数据输 入给处理器，然后处理器根据设定的算法公式进行计算，进而判断光伏组件阵列热斑效应 具体情况，最后控制单元根据处理器输出信号控制备用组件接入相应个数的正常电池； 所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联在光 伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，以此来采集相应的电流信号（I) 与电压信号（U); 所述的处理器预先设定的算法公式如下： 单个电池发生热斑效应所消耗的功率（Pm)为：其中，M表示被监测光伏组件阵列的单电池个数，Utl表示单电池发电时的额定电压，Req 表示单电池的电阻值； 根据传感器单元采集的电流信号（I)与电压信号（U)，对应的光伏组件阵列的输出功 率⑵为： P = UI 假设该光伏组件阵列的额定输出功率为P〇,则该光伏组件阵列发生热斑效应的电池数 (N)为： N= (P0-P)/Pffl 其中，若N = 0,则表示该光伏组件阵列没有发生热斑效应；N辛0,则N即为光伏组件 阵列发生热斑效应的电池数； 所述的控制单元，其输入端连接所述处理器，输出端连接至所述光伏组件阵列与备用 组件形成的回路上，用于控制备用组件与光伏组件阵列的接通与断开以及接入电池的个 数，当接收到处理器发出的光伏阵列热斑效应损害信息时，所述控制单元控制备用组件中 一定个数的电池与光伏组件阵列的相连，否则断开备用组件与光伏组件阵列的连接； 所述的稳压单元，其输入端与所述的光伏组件阵列相连接，输出端分别连接所述光伏 组件热斑效应控制装置的四个部分，用于为整个控制装置提供稳定的直流电压。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于，还包括备 用组件，其单电池每个节点接入一个多开关，所述控制单元利用多开关来控制备用组件电 池与光伏组件阵列相连接。【专利摘要】本专利技术公开了，属于光伏发电领域。该方法为：首先将光伏组件阵列视为整体，通过光伏组件热斑效应控制装置实时监测光伏组件阵列是否发生热斑效应，以及发生热斑效应的电池数，然后光伏热斑效应组件控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行控制，保证整个光伏组件稳定发电，避免因光伏组件热斑效应而引起光伏组件的发电效率下降，提高了光伏发电系统的可靠性与稳定性。【IPC分类】H02S50-10, H02S10-00【公开号】CN104836512【申请号】CN201510242187【专利技术人】段其昌, 毛明轩, 段盼, 胡蓓 【申请人】重庆大学【公开日】2015年8月12日【申请日】2015年5月13日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于：所采用的技术方案为：在光伏组件的每个阵列串联光伏组件热斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控制备用组件，通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应以及发生热斑效应的电池数，然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行有效控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段其昌，毛明轩，段盼，胡蓓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85