[实用新型]带有分布式MPPT单元的光伏发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光伏发电系统，尤其涉及一种带有分布式MPPT单元的光伏发电系统。

背景技术

近年来，为了发展可替代能源，太阳电池技术获得巨大突破，光伏发电系统也具有越来越广泛的应用前景。光伏发电系统一般是由多个太阳电池组件经过串并联并与一些辅助设备结合从而将太阳能转变为电能。

太阳电池是一个非线性的电源，在轻负载的情况下它可以看作是一个恒压源，在重负载的情况下它可以看作是一个恒流源，在恒压源和恒流源的交界处就是太阳电池最大功率工作点Pmax。图1为太阳电池的最大输出功率与负载的关系图，由图1可以看出，如果忽略温度的影响，在不同太阳辐射条件下，Pmax所对应的太阳电池工作电压Um基本是一个恒定值，它们相对应a′、b′、c′、d′及e′点，如果负载的阻抗能够随着太阳辐射的变化始终保持在Um附近，太阳电池的能量就能够完全传送给负载。但是，在通常的太阳能光伏系统中，太阳电池的负载的阻抗一般都是恒定值，那么此时太阳电池的工作点将偏离Um，分别对应为a、b、c、d及e点，此时太阳电池的输出不是其最大功率输出。

另外，太阳电池的最大功率点还随着太阳电池的工作温度的变化而变化。对于硅晶体太阳电池，最大功率是负的温度系数，对于单体的太阳电池温度系数是-2mv/℃，对于由多片太阳电池串联的太阳电池组件，温度每上升1℃，太阳电池的开路电压Voc下降0.4％；短路电流Isc上升0.04％。图2示出了太阳电池的输出与温度变化特性关系图。

光伏发电系统中的太阳电池单元由多个太阳电池组件串并联而成，由于太阳电池组件参数的离散性和太阳辐射条件的差异性，会造成太阳电池组件串在并联情况下能量的损失。

太阳电池组件参数的离散性是指太阳电池自身电参数的差异。根据国家标准GB/T--9535规定，太阳电池组件的最大输出功率在规定条件下试验后检测，其衰减不得超过8％。另外，太阳电池在25年的使用寿命内会有不超过20％的衰减。对于每一个组件来讲，衰减不可能是同步的，因此太阳电池组件的最大输出功率是有差异的。

太阳辐射条件的差异性是指太阳电池组件实际接受到的太阳辐射量的差异。在相同的大环境里，由于障碍物的造成的阴影、灰尘分布的不均匀等，会使得太阳电池组件的实际发电量有差异。尤其在光伏建筑一体化(BIPV)中，如玻璃光伏幕墙等，为了和建筑风格相协调，不同太阳电池组件串的方向可能会不一样。在这种情况下，太阳辐射的强度不一样，虽然用同一型号太阳电池组件，实际应用中最大输出功率的差异仍然很大。

为了解决这个问题，出现了目前广泛应用的带有最大功率点跟踪(MPPT)电路的光伏发电系统。如图3所示，通常MPPT电路和逆变器一体安装在逆变器机箱中，这样的结构中MPPT电路只能对整个太阳电池发电系统进行调整，而无法对太阳电池发电系统中并联的各太阳电池组件串分别进行调节，所以并联的每一个太阳电池组件串不能保证输出最大的功率。太阳电池组件在直流汇接时已经偏离了各自的最大功率输出点，各组串联的太阳电池组件只要存在着差异，它们之间就会互相影响，输出电压就会被箝位在一个不合理的数值上，造成能量损失。差异越大，造成的能量损失就越大，这种能量损失是逆变器中的MPPT电路无法挽回的。因此太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异仍然会造成太阳电池组件串并联情况下较多的能量损失。

另一种现有技术是在太阳电池组件串的每一个太阳电池组件都连接一个MPPT电路，这样的缺陷是成本过高，且功率有限，尤其不适合大型光伏发电系统的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以保证每个太阳电池组件串都达到最大功率输出，且成本较低，且适合大功率应用的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统。

为此本实用新型提供一种带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，包括太阳电池单元，所述太阳电池单元包括多个并联的太阳电池组件串，每一太阳电池组件串包括串联连接的一个所述MPPT单元及至少两个太阳电池组件，且串联的太阳电池组件的输出端连接至所述MPPT单元的输入端。

作为优选，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的隔离电路。

作为优选，所述MPPT单元的隔离电路包括整流二极管或者肖特基二极管。

作为优选，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的稳压电路。