一种光伏功率优化系统技术方案

本发明专利技术主要涉及光伏功率优化系统，具有串联的多个光伏组件，每个光伏组件都配置有载波发送模块，用于在串接起光伏组件的传输线路上形成通信载波；每个光伏组件都配置有载波侦测模块，用于在传输线路上提取通信载波；其中至少一部分光伏组件配置有无线通信模块：使得至少一部分光伏组件藉由配置的无线通信模块接收或发送体现为无线通信形式的第一数据；和/或光伏组件藉由配置的载波侦测模块接收传输线路上的体现为通信载波形式的第二数据。

Photovoltaic power optimization system

Mainly relates to a photovoltaic power optimization system of the invention has a plurality of photovoltaic modules connected in series, each of the PV modules are configured with the carrier transmitting module, used in tandem to form a communication carrier transmission line of PV modules; each PV module is configured with a carrier detect module, for extracting communication carrier in at least one of the transmission line; part of photovoltaic module equipped with wireless communication module, such that at least a portion of the PV module is equipped with the wireless communication module to receive or transmit data manifests for the first wireless communication form; and / or PV modules by the carrier detect module configuration receiving reflected on a transmission line for second carrier communication form.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及太阳能发电的电力装置，确切地说，是采用了在每个光伏组件中都使用了多级电压转换电路的方案，使得任意一级电压转换电路均可以单独对与其对应的一个电池串执行独立的最大功率点追踪演算，确保整个太阳能发电系统输出功率的稳定。
技术介绍
随着类似石油、煤炭、天然气等传统能源的有限性，以及传统能源造成的负面环境问题日趋严重，尤其是在全球不断变化的经济、政治和社会环境的大条件下，寻找一种取之不尽、周而复始的可再生能源来取代资源有限、对环境有污染的传统化工能源成为了全球迫切需要解决的重要命题。如今可再生、环保、和可持续性的新能源越来越得到了广泛的应用，以新技术和新材料为基础的科技发展，使得可再生能源得到现代化的开发和利用，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。由于太阳能光伏这种新能源具备清洁、安全可靠、运行费用少、日常维护简单、任意地点随处可用等优势，使得光伏发电成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，光伏产业在世界范围内也得到了迅速的发展，光伏发电在解决偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。光伏电池的输出特性受到外界温度、光照辐射强度的影响而发生很大的变化，使光伏电池始终能够输出最大的功率以便我们更有效地利用太阳能是光伏发电系统的基本要求。要从太阳能面板输出期望的最大功率，最重要是找到最大功率点MPPT，使电池板的输出电压和输出电流保持在这个预期的最大功率点。最大功率点的变化通常与辐照强度和环境温度有关，所以亟待解决的难题是，当太阳能面板的环境变化时，须动态追踪的这些参数变化，才能屏除外部环境因素，确保太阳能面板工作在最大功率点上。光伏电池组件的阴影遮挡问题会引起光伏组件的衰减，正常衰减范围是第一年大约为5％，后面每一年不超过0.8％，25年下来不允许超过的数值大约为20％。加上出厂产品不一致和衰减不一致的因素，导致电池板的发电量大约可能会损失3～5％。引起组件衰减的原因很多，主要包括生产制造因素和环境因素等，其中生产制造因素主要包括：生产工艺、自身衰减和老化程度；环境因素主要包括：云层、落叶、温度、安装倾斜角度和方位等。在现行的光伏功率优化方式中，几乎都是在光伏组件级执行优化，在光伏组件级进行优化意味着不会单独对每一个独立的电池串进行优化，实际上每个光伏组件通常会包括多个由光伏电池串接构成的电池串(Photovoltaic cell string)。当出现同一串电池板因为产品一致性问题不好，或发生阴影遮挡等因素导致部分电池不能正常发电时，整串的光伏电池效率损失很严重，而且逆变器尤其是集中式的逆变器接入的电池板阵列很多时，会导致各个组串的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些都是电能和发电量的损失。因此本申请后文介绍的功率优化器主要就是解决或者说是缓解这些问题，实现在电池串级别进行功率优化，来为每个光伏电池串搭载主动式功率优化器，导入最大功率点追踪以确保太阳能系统输出功率的稳定和功率的最大优化。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供了一种光伏功率优化系统，具有串联的多个光伏组件，其中：所述光伏组件配置有载波发送模块和/或无线通信模块以实现数据的发送，所述载波发送模块用于在串接起光伏组件的传输线路上形成通信载波；所述光伏组件配置有载波侦测模块和/或无线通信模块以实现数据的接收，所述载波侦测模块至少用于在该传输线路上提取通信载波；至少一部分所述光伏组件藉由配置的无线通信模块接收或发送体现为无线通信形式的第一数据；和/或所述光伏组件藉由配置的载波侦测模块接收所述传输线路上的体现为通信载波形式的第二数据。上述光伏功率优化系统，所述载波发送模块至少包括相互串联的第一开关和电容器；在所述载波发送模块发送通信载波的阶段，第一开关由所述光伏组件配置的处理器控制在关断和接通状态间切换，以便在传输线路上形成携带有数据载波电流。上述光伏功率优化系统，所述载波发送模块包括相互串联的第一开关和电容器及第一电阻器，所述载波发送模块还包括并联在电容器两端的一个第二电阻器。上述光伏功率优化系统，所述载波侦测模块包括电流检测单元(有时候也可以称为电流传感器)和滤波器，该电流检测单元用于监测所述传输线路上的电流信息，该滤波器用于从所述电流信息中提取具有指定频率范围的预设通信载波信号。上述光伏功率优化系统，所述光伏组件当中的第一类组件配置有无线通信模块而它当中的第二类组件则没有配置无线通信模块；并且第一类组件配置的处理器在收到无线通信模块传输的第一数据时，其处理器通过控制第一类组件配置的所述载波发送模块在传输线路上形成表征了第一数据的第二数据；以及第二类组件配置的所述载波侦测模块提取该第二数据并传输给第二类组件的处理器。上述光伏功率优化系统，所述光伏组件中的第一类和第二类组件均配置有无线通信模块，在第二类组件的无线通信模块被屏蔽(例如有些组件的无线通信模块被墙体或其他容易屏蔽无线信号的实体结构给遮挡或半遮挡而屏蔽信号)的情况下：第一类组件配置的处理器在收到无线通信模块传输的第一数据时，其处理器通过控制第一类组件配置的所述载波发送模块在传输线路上形成表征了第一数据的第二数据；以及第二类组件配置的所述载波侦测模块提取该第二数据并传输给第二类组件的处理器。上述光伏功率优化系统，还包括用于将串联的多级所述光伏组件输出的直流电转换成交流电的逆变器，其中所述的第一数据由逆变器集成的一个无线通信设备发送的。上述光伏功率优化系统，其中所述的第一数据由一个无线通信设备所发送的，该无线通信设备是和所述光伏组件配套使用的一个独立的终端设备。上述光伏功率优化系统，每个光伏组件均包括一级光伏电池串或多级光伏电池串，每个光伏组件还配置有一个功率优化器，每个功率优化器都包括多级电压转换电路，每一级电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行升压或降压转换输出；其中，多个串接的所述光伏组件各自配置的所述功率优化器各自的输出电压叠加在一起，作为多个所述光伏组件的总输出电压。上述光伏功率优化系统，在每一个功率优化器中，任意一个电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行电压转换而输出在一个输出电容上，并且每个功率优化器中各级电压转换电路各自的输出电容串联，以及每个光伏组件配置的一个所述载波发送模块与这些串接的输出电容并联。上述光伏功率优化系统，在每一个功率优化器中：任意一个电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行升压或降压转换输出在一个输出电容上，并且每一个功率优化器中的多级电压转换电路各自的输出电容都串联在一起，从而由这些串联的输出电容上所叠加的电压来提供每一个功率优化器的输出电压。上述光伏功率优化系统，所述电压转换电路是降压型的Buck电路，每个电压转换电路均单独对一个光伏电池串进行最大功率点追踪演算，从而每一级电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串实现最大功率的输出。上述光伏功率优化系统，在每个光伏组件所配置的一个功率优化器中还包括：设置在它的任意一级或多级电压转换电路中的第二开关，在带有第二开关的电压转换电路中：其输出电容和第二开关串接在电压转换电路的一组输出端之间。上述光伏功率优化系统，在每一个光伏组件配置的所述载波发送模块发送通信载波的阶段：所述第二开关由该光伏组件配置的处理器控制切换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏功率优化系统，具有串联的多个光伏组件，其特征在于：所述光伏组件配置有载波发送模块和/或无线通信模块以实现数据的发送，所述载波发送模块用于在串接起光伏组件的传输线路上形成通信载波；所述光伏组件配置有载波侦测模块和/或无线通信模块以实现数据的接收，所述载波侦测模块至少用于在该传输线路上提取通信载波；至少一部分所述光伏组件藉由配置的无线通信模块接收或发送体现为无线通信形式的第一数据；和/或所述光伏组件藉由配置的载波侦测模块接收所述传输线路上的体现为通信载波形式的第二数据。

【技术特征摘要】
1.一种光伏功率优化系统，具有串联的多个光伏组件，其特征在于：所述光伏组件配置有载波发送模块和/或无线通信模块以实现数据的发送，所述载波发送模块用于在串接起光伏组件的传输线路上形成通信载波；所述光伏组件配置有载波侦测模块和/或无线通信模块以实现数据的接收，所述载波侦测模块至少用于在该传输线路上提取通信载波；至少一部分所述光伏组件藉由配置的无线通信模块接收或发送体现为无线通信形式的第一数据；和/或所述光伏组件藉由配置的载波侦测模块接收所述传输线路上的体现为通信载波形式的第二数据。2.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述载波发送模块至少包括相互串联的第一开关和电容器；在所述载波发送模块发送通信载波的阶段，第一开关由所述光伏组件配置的处理器控制在关断和接通状态间切换，以便在传输线路上形成携带有数据载波电流。3.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述载波侦测模块包括电流检测单元和滤波器，该电流检测单元用于监测所述传输线路上的电流信息，该滤波器用于从所述电流信息中提取具有指定频率范围的预设通信载波信号。4.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述光伏组件当中的第一类组件配置有无线通信模块而它当中的第二类组件则没有配置无线通信模块；并且第一类组件配置的处理器在收到无线通信模块传输的第一数据时，其处理器通过控制第一类组件配置的所述载波发送模块在传输线路上形成表征了第一数据的第二数据；以及第二类组件配置的所述载波侦测模块提取该第二数据并传输给第二类组件的处理器。5.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述光伏组件中的第一和第二类组件均配有无线通信模块，在第二类组件的无线通信模块被信号屏蔽的情况下：第一类组件配置的处理器在收到无线通信模块传输的第一数据时，其处理器通过控制第一类组件配置的所述载波发送模块在传输线路上形成表征了第一数据的第二数据；以及第二类组件配置的所述载波侦测模块提取该第二数据并传输给第二类组件的处理器。6.根据权利要求2所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述载波发送模块包括相互串联的第一开关和电容器及第一电阻器，所述载波发送模块还包括并联在电容器两端的一个第二电阻器。7.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，还包括用于将串联的多级所述光伏组件输出的直流电转换成交流电的逆变器，其中所述的第一数据由逆变器集成的一个无线通信设备发送的。8.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，其中所述的第一数据由一个无线通信设备所发送的，该无线通信设备是和所述光伏组件配套使用的一个独立的终端设备。9.根据权利要求1所述的光伏功率优化系统，其特征在于，每个光伏组件均包括一级或多级光伏电池串，每个光伏组件还配置有一个功率优化器，每个功率优化器都包括多级电压转换电路，每一级电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行升压或降压转换输出；其中，多个串接的所述光伏组件各自配置的所述功率优化器各自的输出电压叠加在一起，作为多个所述光伏组件的总输出电压。10.根据权利要求9所述的光伏功率优化系统，其特征在于，在每一个功率优化器中，任意一个电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行电压转换而输出在一个输出电容上，并且每个功率优化器中各级电压转换电路各自的输出电容串联，以及每个光伏组件配置的一个所述载波发送模块与这些串接的输出电容并联。11.根据权利要求9所述的光伏功率优化系统，其特征在于，在每一个功率优化器中：任意一个电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串产生的电压进行升压或降压转换输出在一个输出电容上，并且每一个功率优化器中的多级电压转换电路各自的输出电容都串联在一起，从而由这些串联的输出电容上所叠加的电压来提供每一个功率优化器的输出电压。12.根据权利要求9所述的光伏功率优化系统，其特征在于，所述电压转换电路是降压型的Buck电路，每个电压转换电路均单独对一个光伏电池串进行最大功率点追踪演算，从而每一级电压转换电路都将与其对应的一级光伏电池串实现最大功率的输出。13.根据权利要求11所述的光伏功率优化系统，其特征在于，在每个光伏组件所配置的一个功率优化器中还包括：设置在它的任意一级或多级电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31