[发明专利]一种具有自补偿功能的光伏组件

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种具有自补偿功能的光伏组件。

背景技术

光伏发电技术以清洁的太阳能为能源，得到了全世界范围的广泛关注。来自材料、建筑、电力系统、电力电子、控制等领域的学者都纷纷投身光伏发电领域的研究，推动着它的发展和应用。目前，光伏发电已成为装机容量仅次于风力发电系统的第二大发电方式，具有广阔的应用前景。值得注意的是，由于光伏发电技术的发电单元(通常为一个光伏组件)体积小，污染小，无噪声，是最理想的分布式发电方式。采用单个光伏组件的分布式光伏发电系统可以方便地置于屋顶或嵌入墙壁，对应到每户人家，工作于离网或并网模式，为更多的人提供清洁能源。这种方式是光伏发电应用和推广的一个重要方向。

图1为现有分布式光伏发电系统中光伏组件的示意图。一个光伏组件由许多光伏电池芯片串、并联而成，这些光伏电池芯片单体先经过串/并联组成三个光伏芯片组，光伏芯片组再通过串联形成光伏组件，每个光伏芯片组都并联一个旁路二极管。图2为光伏电池的等效电路，众所周知，光伏电池的物理特性由半导体材料决定，其基本工作原理是光伏效应，即当一定能量的光线照射光伏电池时，半导体材料吸收能量，发生电子跃迁，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生电动势和电流。根据光伏电池物理特性及其等效电路，可以建立光伏电池的数学模型，如下式所示：

ISC-ID-VDRp-IPV=0]]>ID=IO(eVD/VT-1)]]>V_PVcell＝V_D-R_SI_PV

图3是光伏电池模块输出特性曲线，I_SC为光伏电池的短路电流，U_OC为光伏电池的开路电压，P_MP、U_MP和I_MP分别为光伏电池最大功率点的功率、电压和电流。光伏电池的输出特性由材料的物理特性以及光照、温度、湿度等环境因素决定。在特性曲线确定后，光伏电池的实际工作点则根据负载的变化，在这条曲线上变动。图4是不同光照强度下的光伏电池输出特性曲线，结合图3的特性曲线可看出：光伏电池受光照强度变化而产生的输出特性变化非常明显，其短路电流随光照强度增加而增加，最大输出功率随光照强度增加而增加。鉴于此，光伏电池最大功率跟踪问题的研究就成为提升能量转换效率的最重要的问题。所谓的最大功率点(Maximum Power Point，MPP)即在一定的太阳辐照度和环境温度下，光伏电池运行在最大输出功率状态，而最大功率点跟踪即为充分利用光伏电池，实时调整光伏电池的等效负载，使得光伏电池运行始终工作在最大功率点附近的过程。

局部阴影问题是光伏发电当中常见而且较难处理的问题，它是指光伏电池某部分的光照被环境中的其他物体遮挡，使得光伏电池各部分接收的光照强度不同的现象。阴影问题有多个层次，可分为光伏电池芯片阴影问题、光伏组件阴影问题和光伏阵列阴影问题。在小功率分布式光伏发电系统应用越来越广泛的情况下，由树木、建筑物、鸟兽排泄物造成的光伏组件阴影问题的影响不可小觑；图5所示了一种光伏组件阴影问题。