一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，涉及光伏发电领域，其通过将排布于矩形阵列长边方向光伏电池片区域等分为至少两个组件单元，每个组件单元均由矩形短边方向的电池片串联的电池片串，并在一方面地由两个组电池片串等功率地并联后再串联构成，并独立的受控于光伏功率优化器，使组件可采用低成本高效率的竖装，使光伏组件输入电压降低和输出电流升高，可在电缆、汇流箱、支架和桩基等方面降低成本；并利用光伏功率优化器跟踪组件单元的最大功率点，配合电池片阵列结构有效减少遮挡失配，并能挽回失配的功率损失，最终达到能在大型光伏电站中大幅降低LCOE成本的目的，弥补组件内增加功率优化器功能所带来的成本增加。来的成本增加。来的成本增加。

【技术实现步骤摘要】
一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统


[0001]本专利技术涉及发电领域，具体涉及光伏发电领域，尤其涉及一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统。

技术介绍

[0002]光伏功率优化器，是可调配太阳能电池输出端的电压和电流，跟踪其最大功率点的元器件。相比于传统通过简单的旁路二极管，带功率优化器的太阳能电池可获取更多电能。目前，光伏功率优化器较多地应用于户用与中小型工商业光伏电站等场景，周边复杂环境而导致的遮挡或不一致的辐照。参照图2，太阳能电池伏安特性和功率特性是与照度高度相关的非线性特征。其中，最大功率输出电流随照度的上升而增大，基本是线性关系，在光伏组件或电池片串联结构当中，存在着木桶效应，即串联的光伏电池其中一块因遮挡等原因照度下降，会是的整串电池的电流下降，并且使串联的其他光伏电池的工作电压不在最大功率的工作电压下，产生光伏组件或子电池片串的失配效应。如电池片串中一光伏电池片被遮挡超过95%，整个串联电池片的电流将下降，未被遮挡的光伏电池片均运行在不匹配的电压下，则整串的功率将下降87.3%。而光伏功率优化器可通过可实现最大功率跟踪（MPPT）的DC/DC电路模块，通过调节占空比配置太阳能电池输出端和功率优化器输出端的电压电流关系，使被阴影等影响的输出电流与组串其他组件电流匹配一致，挽回失配发电损失。
[0003]但是，功率优化器只能挽回其连接太阳能电池两个端的失配，对于太阳能电池内部的所发生的失配挽回的效果有限。参照图1，是传统的光伏组件，沿矩形长边方向12块太阳能电池片全部串联形成电池片串，沿短边的6串电池片串全部串联，每两个串电池片串间设有旁路二极管。传统的遮挡问题可归类到一下几种问题：1）在意外情况下局部光伏电池被长期遮挡；2）随太阳入射角的降低，前排组串将遮挡后排组串；3）双面发电的光伏组件其背面照度不均匀；4）光伏组件的安装支撑结构的檩条会遮挡双面组件的背面；5）大气变换移动的云层呈现不规律的遮挡。而大型的光伏发电系统中，为降低成本需要组件采用如图3所示的竖装方式，在4块光伏组件的安装比较上，竖装需要4条横向的檩条支撑，而横装则需要5条以上檩条支撑，且安装效率极大的降低。传统的光伏组件在采用成本更低的竖装方式下，如面临前后排遮挡的问题，3串电池片串均有电池片被遮挡，因而整串的电流将下降，串内其电池片的运行电压将升高，并离开最大功率点，当遮挡超过95%，组件损失87.3%的功率。如面临局部遮挡的问题，其中1串电池片串有电池片被遮挡，而该串电流下降，串内其他电池片离开最大功率点。如双面组件的背部辐照不均匀情况下，各电池片串均有部分电池片电流较高，而部分较低，最终电池片将以较低的电流运行，而各电池片均在失配的电压状态下运行。以上问题，增加功率优化器可重新调高串内电流，挽回部分功率损失，但大部分的电池片所接收的辐照与其输出的功率仍然是不相配的，依然存在发电量的损失。
[0004]此外，光伏电站固定支架安装时，有主要有C字与一字型两个种连线方式。C字可直接连接上下相邻两个排光伏组件构成串组，而一字型则将一排的光伏组件构成串组。将一
字型的串组两个端连接到逆变器，需要更多的电缆和更高的线损；而C字型则可直接从其中输出的一端连接到逆变器。但是，C字型在下排发生前后排遮挡时，以及背面照幅不同情况，上下排的发电量会影响，继而造成串组的电参量失配。
[0005]综上，光伏功率优化器应用于组件装机容量在1MW的大型光伏电站还很少。原因在于当前在大型光伏电站应用带功率优化器的光伏组件的LCOE成本(平准化度电成本，即对项目生命周期内的成本和发电量进行平准化后计算得到的发电成本)仍然很高。在一方面，不同于中小型工商业和户用光伏电站，大型光伏电站周边环境比较一致首先，出现阴影遮挡情况很少。在另一方面，在大型光伏电站场景的组件安装和连接方式中，传统组件即使增加功率优化器，其能挽回的失配功率有限。因此，应用功率优化器带来成本的增加与功率挽回有限的形成了难以调和的矛盾，限制了大型光伏电站是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，可解决应用功率优化器带来成本的增加与功率挽回有限的形成了难以调和的矛盾，有效地从容量增加、失配挽回及稳定性增加等方面提高发电的效能，以及从减省安装、接线及设备配置数量等多方面降低成本，使应用带功率优化器组件的大型光伏电站在项目生命周期内的成本较大幅降低，使光伏发电系统在效能上获得极大的突破。
[0007]主要应用于地面、水面及大型工商业屋顶场景的集中式光伏发电系统，其具备环境较为单一，光伏阵列朝向基本一致、各个光伏组串的组件数量一致的特点。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，包括光伏组件和光伏逆变器，所述光伏组件包括呈矩形阵列排布的光伏电池片，多个所述光伏组件串联成光伏组串，多个所述光伏组串连接于光伏逆变器；所述光伏组件包括至少两个组件单元，以及与之数量对应的功率优化器；所述组件单元包括多串由矩形短边方向呈行排布的光伏电池片相互串联而成的电池片串，且所述组件单元包含的电池片串数量相同；在所述组件单元中均有，各所述电池片串相互串联和/或并联连接构成组件单元的输出端，且该输出端连接到功率优化器的输入端；各所述功率优化器的输出端串联，且串联的两个端作为光伏组件的输出端。
[0009]上述发电系统，优选地有，所述光伏电池片为双面光伏发电，所述光伏组件包括沿矩形长边方向排布的两个或者三个光伏组件单；或者，所述光伏电池片为单面光伏发电，所述光伏组件包括沿矩形长边方向排布的两个组件单元。
[0010]上述发电系统，优选地有，所述光伏电池片为整片电池片，或者半片电池片，或者由整片划片而成的多片电池片；所述光伏电池片通过叠瓦、叠焊、拼片或焊带串焊工艺串联成电池片串，优选地，所述光伏电池片为半片电池片。该方案的有益效果在于，降低电池片串的内阻，减少电能在电池片中的损耗。
[0011]上述发电系统，优选地有，所述光伏组串包括长边竖向安装的光伏组件，若干所述光伏组件沿横向排列并相串联构成组件排；两所述组件排沿纵向排列，排列的其中一端两所述组件排串联，排列的另一端作为光伏组串的输出端。该方案有益效果在于，利用光伏组串C字型的连接方式，降低线缆的使用。
[0012]上述发电系统，光伏组件的控制方面，优选地有，所述光伏逆变器还包括控制模块，所述功率优化器为设置主控模块的DC/DC转换模块，所述主控模块可优化输入及输出端的电参量，所述控制模块连接于各DC/DC转换模块，所述控制模块在光伏逆变器的输入端设定推荐输入电压，并根据推荐输入电压在光伏组串中的各DC/DC转换模块中设定一推荐占空比，使光伏逆变器的实际输入电压维持在推荐输入电压的浮动范围。该方案有益效果在于，进一步利用功率优化器控制其输出电压在运行在较窄范围，使得光伏组串均有较窄而较高的输出电压，使光伏逆变器的输入电压稳定在高位，降低其交流输出的线损，增加组串中组件的配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，包括光伏组件(10)和光伏逆变器(50)，其特征在于，所述光伏组件(10)包括呈矩形阵列排布的光伏电池片(20)，多个所述光伏组件(10)串联成光伏组串(40)，多个所述光伏组串(40)连接于光伏逆变器(50)；所述光伏组件(10)包括至少两个组件单元(11)，以及与之数量对应的功率优化器(30)；所述组件单元(11)包括多串由矩形短边方向呈行排布的光伏电池片(20)相互串联而成的电池片串(21)，且所述组件单元(11)包含的电池片串(21)数量相同；在所述组件单元(11)中均有，各所述电池片串(21)相互串联和/或并联连接构成组件单元(11)的输出端，且该输出端连接到功率优化器(30)的输入端；各所述功率优化器(30)的输出端串联，且串联的两个端作为光伏组件(10)的输出端。2.根据权利要求1所述的组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，其特征在于，所述光伏电池片(20)为双面光伏发电，所述光伏组件(10)包括沿矩形长边方向排布的两个或者三个光伏组件(10)单；或者，所述光伏电池片(20)为单面光伏发电，所述光伏组件(10)包括沿矩形长边方向排布的两个组件单元(11)。3.根据权利要求1所述的组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，其特征在于，所述光伏电池片(20)为整片电池片，或者半片电池片(20a)，或者由整片划片而成的多片电池片；所述光伏电池片(20)通过叠瓦、叠焊、拼片或焊带串焊工艺串联成电池片串(21)。4.根据权利要求1所述的组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，其特征在于，所述光伏组串(40)包括长边竖向安装的光伏组件(10)，若干所述光伏组件(10)沿横向排列并相串联构成组件排；两所述组件排沿纵向排列，排列的其中一端两所述组件排串联，排列的另一端作为光伏组串(40)的输出端。5.根据权利要求1所述的组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统，其特征在于，所述光伏逆变器(50)还包括控制模块(60)，所述功率优化器(30)为设置主控模块的DC/DC转换模块(31)，所述主控模块可优化输入及输出端的电参量，所述控制模块(60)连接于各DC/DC转换模块(31)，所述控制模块(60)在光伏逆变器(50)的输入端设定推荐输入电压，并根据推荐输入电压在光伏组串(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋悦，陈泽熙，
申请(专利权)人：广州中旭新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：