一种旁通二极管分布优化的光伏组件和方法技术

本发明专利技术公开了一种旁通二极管分布优化的光伏组件和方法，其光伏组件包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆，每一排电池串包括自左而右依次串联的若干个太阳能电池片；还包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管；所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布，即至少有一个旁通二极管所并联保护的电池串数量不同于剩余旁通二极管所并联保护的电池串数量。解决光伏组件因电池片被遮挡存在的功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旁通二极管分布优化的光伏组件和方法，属于光伏发电

技术介绍
近年太阳能光伏产业发展迅速，光伏组件实际其发电性能也备受关注。实际应用中单个太阳电池片电压较低，通常需要将数十个电池片通过焊带将其串联起来，并采用保护材料与配件将其封装成光伏组件。目前，光伏组件通常采用一个或多个接线盒，接线盒粘接在太阳电池组件背部，内设置有多个旁通二极管。光伏组件正常运行时，旁通二极管处于反向偏置而不工作；当太阳电池组件中部分电池片出现阴影遮挡时，与被遮挡电池串并联的旁通二极管导通，从而避免电池热斑效应产生高温而损害光伏组件。一般，一个旁通二极管可以保护至多20-24个电池片，这20-24个电池片我们定义为1个子串，通常一个组件由3个子串组成，如图1所示。图1所示为普通光伏组件的旁通二极管连接示意图，从图1中可以看出每个子串中的串联电池数量相同，即每个旁通二极管保护的电池片数量相同，均为24片；然而，当出现阴影遮挡时，通常1个电池片被遮挡，光伏组件功率将直接损失三分之一。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种旁通二极管分布优化的光伏组件和方法，可解决因电池片被遮挡，光伏组件功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种旁通二极管分布优化的光伏组件，包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆，每一排电池串包括自左而右依次串联的若干个太阳能电池片；还包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管；所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布，即至少有一个旁通二极管所并联保护的电池串数量不同于剩余旁通二极管所并联保护的电池串数量。本专利技术进一步设置为：所述旁通二极管自上而下依次包括一个顶部旁通二极管、若干个中间旁通二极管、以及一个底部旁通二极管；所述顶部旁通二极管和底部旁通二极管各自所并联保护的电池串数量均少于任意一个中间旁通二极管所并联保护的电池串数量。本专利技术进一步设置为：所述电池串自上而下依次为第一排电池串、第二排电池串、……、第N排电池串，N为自然数；位于顶排的电池串即为第一排电池串，位于底排的电池串即为第N排电池串；每排电池串的太阳能电池片为4-12片，每一个旁通二极管并联保护的太阳能电池片上限数为30片。其中，所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串，或并联保护第一排电池串与第二排电池串；所述底部旁通二极管并联保护第N排电池串，或并联保护第N排电池串与第N-1排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管中任意一者所保护的电池串数量为两排，则中间旁通二极管并联保护至少三排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管均并联保护一排电池串，则中间旁通二极管并联保护至少两排电池串。本专利技术进一步设置为：所述电池串为十二排、即N＝12，每排电池串的太阳能电池片为6片，共为72片太阳能电池片；所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串与第二排电池串，所述底部旁通二极管并联保护第十二排电池串与第十一排电池串；所述中间旁通二极管为两个，分别并联保护第三排电池串至第六排电池串、并联保护第七排电池串至第十排电池串。本专利技术还提供一种旁通二极管分布优化的方法，包括以下步骤：1)根据光伏组件安装角度，结合天空各向异性散射模型和典型阴影分布，获取光伏组件中自上而下每排电池串中每一个太阳能电池片的电池片被遮挡概率；2)将每排电池串中所有太阳能电池片的电池片被遮挡概率进行平均计算，得到每排电池串的电池串被遮挡概率；3)根据电池串被遮挡概率的大小进行旁通二极管的不均匀分布；将电池串被遮挡概率大于设定概率阈值的该排电池串仅当前一排反向并联一个旁通二极管、或与相邻排电池串共两排反向并联一个旁通二极管；将电池串被遮挡概率小于或等于设定概率阈值的剩余排电池串至少两排反向并联一个旁通二极管。本专利技术的方法进一步设置为：所述步骤3)进行旁通二极管的不均匀分布，对于电池串为十二排、每排电池串的太阳能电池片为6片的共为72片太阳能电池片的光伏组件，自上而下依次包括一个顶部旁通二极管、两个中间旁通二极管、以及一个底部旁通二极管；所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串与第二排电池串，所述底部旁通二极管并联保护第十二排电池串与第十一排电池串，两个中间旁通二极管分别并联保护第三排电池串至第六排电池串、并联保护第七排电池串至第十排电池串。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术提供的旁通二极管分布优化的光伏组件，采用了不均匀分布的旁通二极管并联保护设计，并根据实际使用中光伏组件下端位置较容易被遮挡、中部位置被遮挡可能性相对较小的概率情况，使接近光伏组件底端的旁通二极管所并联保护的总太阳能电池片数量少，实现底部一个电池片被遮挡而大幅降低光伏组件功率损失，从而解决光伏组件因电池片被遮挡存在的功率损失较大、热斑风险较高、可靠性较低等问题。2、本专利技术提供的旁通二极管分布优化的方法，根据电池串被遮挡概率的大小进行旁通二极管的不均匀分布，不仅可大幅降低光伏组件功率损失，提高发电性能，而且便于根据具体布设场地进行灵活分布旁通二极管，确保长期可靠性。上述内容仅是本专利技术技术方案的概述，为了更清楚的了解本专利技术的技术手段，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。附图说明图1为现有技术中普通光伏组件的旁通二极管连接示意图；图2为本专利技术光伏组件的旁通二极管连接示意图；图3为普通光伏组件正常无遮挡的电流电压输出曲线；图4为普通光伏组件上部、下部各被遮挡1片太阳能电池片后的电流电压输出曲线；图5为本专利技术光伏组件上部、下部各被遮挡1片太阳能电池片后的电流电压输出曲线。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。如图2所示，本专利技术提供一种旁通二极管分布优化的光伏组件，包括自上而下并排分布的若干排电池串1、将电池串1依次串联的连接焊带2、分别连接于正极输出端3和负极输出端4的正极接线盒(图中为示出)和负极接线盒(图中为示出)、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆5和负极连接电缆6，每一排电池串1包括自左而右依次串联的若干个太阳能电池片11；还包括保护电池串1发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旁通二极管分布优化的光伏组件，其特征在于：包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆，每一排电池串包括自左而右依次串联的若干个太阳能电池片；还包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管；所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布，即至少有一个旁通二极管所并联保护的电池串数量不同于剩余旁通二极管所并联保护的电池串数量。

【技术特征摘要】
1.一种旁通二极管分布优化的光伏组件，其特征在于：包括自上而下并排分布的若干排电池串、将电池串依次串联的连接焊带、分别连接于正极输出端和负极输出端的正极接线盒和负极接线盒、以及分别从正极接线盒和负极接线盒引出的正极连接电缆和负极连接电缆，每一排电池串包括自左而右依次串联的若干个太阳能电池片；
还包括保护电池串发生故障或电池串中的太阳能电池片被障碍物遮挡时将故障电池串短路的旁通二极管；所述旁通二极管采用自上而下不均匀分布，即至少有一个旁通二极管所并联保护的电池串数量不同于剩余旁通二极管所并联保护的电池串数量。
2.根据权利要求1所述的一种旁通二极管分布优化的光伏组件，其特征在于：所述旁通二极管自上而下依次包括一个顶部旁通二极管、若干个中间旁通二极管、以及一个底部旁通二极管；所述顶部旁通二极管和底部旁通二极管各自所并联保护的电池串数量均少于任意一个中间旁通二极管所并联保护的电池串数量。
3.根据权利要求2所述的一种旁通二极管分布优化的光伏组件，其特征在于：所述电池串自上而下依次为第一排电池串、第二排电池串、……、第N排电池串，N为自然数；位于顶排的电池串即为第一排电池串，位于底排的电池串即为第N排电池串；每排电池串的太阳能电池片为4-12片，每一个旁通二极管并联保护的太阳能电池片上限数为30片；
所述顶部旁通二极管并联保护第一排电池串，或并联保护第一排电池串与第二排电池串；所述底部旁通二极管并联保护第N排电池串，或并联保护第N排电池串与第N-1排电池串；
若顶部旁通二极管和底部旁通二极管中任意一者所保护的电池串数量为两排，则中间旁通二极管并联保护至少三排电池串；若顶部旁通二极管和底部旁通二极管均并联保护一排电池串，则中间旁通二极管并联保护至少两排电池串。

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，吴军，张臻，祝曾伟，毛昭辉，白建波，周道恩，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32