[发明专利]一种光伏系统控制器、光伏系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种光伏系统控制器、光伏系统及控制方法，用于将异常的光伏组件从电池组串中脱离，所述光伏系统控制器包括：采集模块，采集所述光伏组件上的运行参数，包括IV数值；通信模块，与所述采集模块连接，将所述采集模块采集到的数据通过无线或有线的方式进行传输至云端，接收云端发出的选通指令；选通模块，与所述云端连接，根据云端发出的选通指令，对光伏组件的任一一端进行择一选通，并将选通到的一端连接至连接端；主控和电源模块，与所述光伏组件、采集模块、通信模块和选通模块连接，对各模块操作进行调度和管理，并从所述光伏组件上取电。本发明提供的一种光伏系统控制器、光伏系统及控制方法具有提升电池组串效率等优点。

技术领域

本发明涉及光伏板的技术领域，尤其涉及其一种光伏系统控制器、光伏系统及控制方法。

背景技术

在光伏平价上网与国家的可再生能源战略的大趋势下，光伏发电在能源系统中的占比逐年提高。然而，传统光伏系统结构复杂，维护成本较高。光伏系统由大量单块光伏板构成，在串联组串情况下，一块光伏板的输出都会对整条支路造成非常大的影响。因此对系统的监控尤为重要，而目前最新型的智能光伏系统也只能做到对逆变器组串级别的监控预警。尤其是在工商业分布式的应用场景下，如工业厂房等，无法配备大型光伏地面电站的驻场运维人员，从发现到处理问题组件往往需要较长的时间。长时间的不仅降低了光伏系统的输出效率，对工商业业主利益造成损害，严重情况下甚至会因光伏板热斑效应引发火灾，造成生命财产的损失。

目前传统光伏系统只有通过旁路二极管触发被动防御，并且其效果并不能使得效率提升，还需要人为进行问题排查。而相对比较先进的智能运维也只能做到逆变器组串级别的监控，就算远程定位到可疑组串数据也需要人工进行排查，不仅费时费力而且效率低下。同时对于光伏电站业主而言，其中耽误的时间也意味着收入的减少。不及时排查的损坏组件因热斑效应还可能造成火灾引发严重的后果。

请参阅图1，现有的光伏电站通过以串联的形式将各个光伏组件C连接起来，形成电池组串Z；光伏组件C的光电性能可以用伏安特性曲线图表示，多个串联光伏组件C的伏安特性曲线可以看作是多个单组件特性曲线的累加。请参阅图2，实线a是单个光伏组件C的伏安特性曲线，点划线b是N个相同组件串联后的伏安特性曲线，虚线c是在此基础上再串联一个相同组件后的伏安特性曲线。

由于环境或自身原因的影响，光伏组件C内太阳能电池片会产生电流或电压不均衡的现象，因此每一块光伏组件C都会并联一个或几个旁路二极管。所以当其中一块光伏组件C被阴影遮挡的时候，光伏组件的伏安特性曲线大致如图3的实线d所示，另外，相同的N个没有被阴影遮挡的电池串联后的伏安特性曲线仍然如虚线e所示。

被遮挡的光伏组件C与另外相同的N个组件串联的时候，所组成的电池组串的伏安特性曲线如图4中实线g所示。根据伏安特性曲线，可以找到电池组串Z最大的输出功率。其中，虚线f所围起来的面积是这N个没有被遮挡的光伏组件C串联而成的电池组串的最大输出功率；实线g所围起来的面积是这N个没有被遮挡的电池加上被阴影遮挡一半面积的光伏组件的电池组串的最大输出功率。虚线区域比实线区域大；而二者的差异，就是电池组串所损失的能源，通常以热量的形式消耗，而温度对升高会对组件输出功率造成影响，进一步降低发电效率。

造成上述情况的原因有很多种情况，主要分成外在和内在因素两大类原因。这两类情况，都会使得单块光伏组件C的伏安特性曲线呈现异常并最终导致整个电池组串Z的伏安特性曲线出现阶梯状或者凹陷等偏离正常曲线的现象，进而降低了电池组串Z的输出功率。因此，在N+1个光伏组件C串联的组串中，其中一块光伏组件C发生了上述现象时，整体电池组串的功率不仅仅比N+1个正常的电池组串Z的功率低，而且比N个正常的电池组串Z的功率还也要低。因此把发生异常的光伏组件C从电池组串Z中脱离出去，可以提升电池组串的整体效率。

发明内容

本发明提供了一种光伏系统控制器、光伏系统及控制方法，旨在解决现有的光伏系统存在的问题。