[发明专利]一种光伏DMPPT系统最大功率跟踪区域的优化设计方法

说明书

【技术领域】

本发明属于太阳能光伏发电研究领域，特别涉及一种光伏DMPPT系统最大功率跟踪区域的优化设计方法。

【背景技术】

太阳能发电作为清洁能源供能的主要方法，其自身具有能源总量巨大，清洁无污染以及地理上不受限制等优势，同时，太阳能发电系统安全稳定，易于实施和维护。近十几年里，在工业界和学术界的努力推广下，光伏发电的效率显著提高，成本不断降低，从而使得整个产业链快速成长，成为全球增速最快的高新技术产业之一，太阳能发电也逐渐由补充能源转变为了可替代能源。然而，在实际的光伏系统应用环境中，周围物体阴影的遮挡和太阳能板的具体安装朝向不同会导致光伏系统电产率严重下降(10-20％)，上述问题通常被称为光伏系统的失配问题。失配问题会导致光伏阵列整体的输出静态特性曲线呈现出“多个最大功率点(MultipleMaximumPowerPoint，MMPP)”的现象，对传统集中式最大功率跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)控制算法也提出了挑战。即便采用某种复杂先进的算法，可以找到多个最大功率点中的全局最高点，整个系统仍旧无法保证所有光伏板都工作在自身的最大功率点。因此传统光伏系统对光伏组件的电气参数和运行环境的一致性要求高，日常系统维护和清理较为麻烦，人工成本高昂，限制了光伏产业的进一步发展。

为了解决这一问题，在传统光伏系统中引入了光伏优化模块，构成了基于DMPPT的光伏系统。分布式最大功率跟踪(DistributedMaximumPowerPointTracking，DMPPT)的概念是将一个DC-DC变换器与一块标准光伏板相连构成一个模块(称之为“光伏优化模块”)，再以该模块为基本单元进行串并联构成一个光伏阵列。通过引入光伏优化模块：缓解了传统光伏系统因为失配现象引发的能量损失，提高了光伏系统电产率，缩短了光伏系统投资回报周期；扩大了光伏系统的最大功率区域，解决了失配情况下系统多个最大功率点的问题；对于DMPPT光伏系统，后级并网变流器仍然需要最大功率跟踪的功能，但是由于引入DMPPT，后级的最大功率跟踪算法更为简单和快速；光伏系统的设计和安装更为灵活，简单，对于光照区域的利用率也大大提高。然而在某些失配条件下，即使采用DMPPT，也无法确保每块光伏板输出自身的最大功率。如何衡量分布式光伏系统在不同光照条件下是否总是可以保证最大功率输出以及如何扩大其最大功率输出的范围成为亟需解决的问题。

【发明内容】

本发明基于分布式光伏发电系统，分析了不同组成结构的DMPPT光伏系统的整体输出特性，提出了一种光伏DMPPT系统最大功率跟踪区域的优化设计方法，用于衡量光伏DMPPT系统在不同光照条件下是否总是可以保证最大功率输出，并研究了最大功率区域的范围与光照条件系数、光伏板额定输出功率、光伏电池串(组)中的模块数、光伏优化模块的限压值和限流值等参数之间的关系；在判断光伏DMPPT系统在不同光照条件下不能总是保证最大功率输出时，调整其参数设置，保证其在不同光照条件下是否总是可以保证最大功率输出。

本发明采用如下技术方案：

一种光伏DMPPT系统最大功率跟踪区域的优化设计方法，所述光伏DMPPT系统由若干组基于DMPPT结构的光伏电池串并联而成，每组光伏电池串由n个光伏优化模块串联而成；所述判别方法包括：采集光伏优化模块本身的电流限流值I_limit、光伏优化模块本身的限压值V_limit和光伏优化模块中光伏板的额定输出功率P_S；然后判断下式是否成立：

I_limit·V_limit≥n·P_s

如果公式成立，那么该光伏DMPPT系统在任何光照条件下都能够让所有光伏板工作在各自的最大功率点；如果公式不成立，那么该光伏DMPPT系统在任何光照条件下都不能让所有光伏板工作在各自的最大功率点。

进一步的，如果公式不成立，通过调整每组光伏电池串中光伏优化模块的数量n、光伏优化模块本身的电流限流值I_limit、光伏优化模块本身的限压值V_limit和光伏优化模块中光伏板的额定输出功率P_S中的一个或多个，使公式成立。