[发明专利]一种阴影遮挡状态下的光伏组串输出功率点优化方法

说明书

本发明公开了一种阴影遮挡状态下的光伏组串输出功率点优化方法，属于光伏发电输出功率优化跟踪技术领域。现有MPPT控制策略基本都是直接控制组串输出使其工作在全局最大功率点。若组串中某些组件出现阴影遮挡，该组串输出会出现多峰，此时若仍控制组串长时间工作在全局最大功率点，势必会对受遮挡组件造成损伤，从而降低其发电效率。本发明然后通过光生电流和工作电流的比较，对组串输出功率点进行优化筛选，通过输出功率和消耗功率的比较确定组串的最佳功率点。既保证了组串的输出，又一定程度上降低了受遮挡组件的损耗，提高了组件寿命和长时间发电效益。

技术领域

本发明涉及一种阴影遮挡状态下的光伏组串输出功率点优化方法，属于光伏发电输出功率 优化跟踪技术领域。

背景技术

在光伏发电系统中，为最大效率地将太阳能转变成电能，保证系统工作在功率曲线的最大 峰值点，即最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)一直以来都是研究者们 较为关注的问题。

光伏组件在受光均匀以及工作温度恒定的条件下，其P-U特性曲线为单峰，存在唯一最大 功率点，且该点为光伏组件的最理想工作点，然而在局部阴影遮挡状态下，P-U特性曲线为多 峰，当光伏组件仍工作在全局最大功率点时，全局最大功率点处的电流通常大于受遮挡组件的 光生电流，故这些组件或组件内部受遮挡部分的电池片工作在“过劳”状态，表现为组件内部 负载，在该情况下长时间工作会导致其发热和温度升高，形成所谓的“热斑效应”，无论其是 否有对外输出，都会导致内部材料特性受到影响，从而对外表现为发电效率下降，即组件衰减， 该现象被称为“遮挡衰减”(由于遮挡导致的组件额外功率衰减)。

本发明考虑到阴影遮挡条件下工作在全局最大功率点时产生的“热斑效应”会影响组件寿 命从而提出最优功率点(OPP Optimal Power Point)和最优功率点跟踪(OPPTOptimal Power Point Tracking)的概念，通过最优功率点跟踪使组件工作在最优功率点，在保证组件输出功率 尽量高的前提下，避免了组件遮挡衰减的发生，提高了组件的使用寿命。

发明专利《一种光伏组件定电压范围工作点控制消除热斑损害的方法》(申请号：CN201110163159.1，公开号：CN102244139A)通过在组件输出端依次串联MPPT功能模块和DC-DC模块来在设定的工作电压范围内寻找组件最大功率点，该方法虽然实现了消除热斑损 害，但在每个组件后都串联MPPT模块和DC-DC模块需要投入大量的资金，现实中难以推广。

发明内容

本发明的目的在于避免遮挡导致的组件功率衰减并克服现有方法的不足，提出了阴影遮挡 状态下的光伏组串输出功率点优化方法，该方法用于高大建筑障碍物及组件前后排遮挡等阴影 情况下组件输出功率点的优化，这类遮挡导致的阴影通常较为均匀，且随太阳位置的变化而缓 慢移动，本发明所述方法旨在实现：对组串输出功率点进行优化选择，在现有P-U输出曲线的 多个(或一个)波峰中，通过电流比较和功率比较的方法判断出当前状态下的组串最优输出波 峰功率点，既保证组件输出尽量大，又保证受遮挡组件的衰减尽量小，从而实现长期利益最大 化。

由于组件内各电池片相互串联，组串内各组件相互串联(构成光伏组串)，故单块组件与 光伏组串等效电路规律相同，二者在相同遮挡状态下的I-U及P-U输出特性曲线规律也相同， 如图1及图2所示分别为光伏组串和单块光伏组件受到非全区域遮挡时，其阴影遮挡情况与其 输出特性曲线的对应关系，可见在同一种遮挡情况下，单块光伏组件和光伏组串的输出特性曲 线特征及规律是相同的，所以下述输出功率点优化方法既适用于单块组件，也适用于串联光伏 组串，由于在光伏电站的发电环境下，实际使用的光伏组件均串联为光伏组串然后接入逆变器 或直流汇流箱，所以实际中光伏组串是功率调节及MPPT的对象及基本单位，因此为实现该方 法的清晰叙述，下述方法说明中仅以单块光伏组件为例进行，但所述方法及步骤均可无差的适 用于光伏组串中。