[实用新型]一种组件带优化功能的低LCOE光伏发电系统

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及发电领域，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。

背景技术

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。

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。

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。