CN106452352A - 双面光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了的一种双面光伏组件，包括主体、多串双面电池片和多个优化模块，该多串双面电池片和多个优化模块设置在该主体上,一串或者多串该电池片与一个优化模块并联，组成电池单元，多个该电池单元串联连接；每个该优化模块对于与之并联的该一串或者多串电池片先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。本发明提供的双面光伏组件，由于采取设置多个优化模块，并且每个优化模块对于与之并联的所述电池串先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化，可以消除电池背面功率、电流失配和背面光强失配，避免串联在同一电路中的各电池串相互影响，减小功率损失。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种用于光伏发电的双面光伏组件。
背景技术
随着环境污染的日益严重和人们对于生活环境要求的日益提高，不产生污染的新能源越来越多的受到人们、政府和全社会的关注。太阳能发电，作为一种理论上取之不尽用之不竭的能源，具有无污染无公害、不受资源分布地域的限制、可在用电处就近发电、使用者从感情上容易接受、获取能源花费的时间短等优点，正越来越多的被世界各国所接受。因此，太阳能发电站正在广泛的建设起来。同时，基于上述优点，在许多诸如围墙，雨棚，建筑物幕墙等位置设置光伏组件也日益为人们所欢迎。然而，不同于大型太阳能发电站，在这些相对狭小而零星的位置设置光伏组件，受安装条件的限制，其光照情况十分复杂，如果只使用单面光伏组件，则势必导致发电时间短，太阳能的利用效率低。所以，在这些区域更多的使用双面光伏组件。
当前的双面光伏组件具有以下问题：
1、双面组件在生产时只按正面功率、电流和缺陷检测进行分档，其背面功率、电流和缺陷情况可能并不匹配。因此，在实际使用中存在功率、电流失配，导致发电量损失。
2、双面组件在安装时一般保证正面无遮挡，但背面由于有安装支撑，不可避免地会造成组件背面光强不均匀。
3、双面组件的背面主要吸收反射光和散射光，由于实际地表环境通常较为复杂，组件背面电池离地高度也不尽相同，因而光强变化较大，不同的双面组件背面功率波动也较大。
故现有的双面组件相比单面组件存在两种额外失配，即电池背面功率、电流失配和背面光强失配；这两种失配造成了组件发电量的大幅下降。当前的使用二极管优化的双面电池组件在面对这样的失配时，优化效果较差，严重时还会造成二极管开启造成整串功率的损失。而且这两种失配在大规模生产和应用中几乎无法避免，所以非常有必要发明出合理的解决方案。
发明内容
本发明提供一种匹配好、功率损失小的双面光伏组件。
本发明提供的一种双面光伏组件，包括主体、多串双面电池片和多个优化模块，该多串双面电池片和多个优化模块设置在该主体上,一串或者多串该电池片与一个优化模块并联，组成电池单元，多个该电池单元串联连接；每个该优化模块对于与之并联的该一串或者多串电池片先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。
根据本发明的一个实施例，每两串由该电池片组成的电池串与一个优化模块并联，组成电池单元。
根据本发明的一个实施例，还包括第一玻璃层和第二玻璃层；
该多串双面电池片以设置在该第一玻璃层和第二玻璃层之间的方式设置在该主体上。
根据本发明的一个实施例，该优化模块层压在该第一玻璃层和第二玻璃层之间。
根据本发明的一个实施例，还设有一线盒，该线盒设置在该第一玻璃层和第二玻璃层之外，该多个优化模块设置在该线盒中。
根据本发明的一个实施例，还设有多个线盒，该多个线盒都设置在该第一玻璃层和第二玻璃层之外，该多个优化模块中的每一个都设置在一个独立的线盒中。
根据本发明的一个实施例，该多串双面电池片之间、该多个优化模块之间、该多串双面电池片和该多个优化模块之间，通过镀铜锡带连接；该光伏组件还设有第一电极和第二电极，该多串双面电池片和多个优化模块与该第一电极和第二电极通过镀铜锡带连接。
根据本发明的一个实施例，该多个优化模块电连接，以该多串双面电池片中电流最大的双面电池串产生的电流值为参考值，将该每个电池串的电流优化为该参考值。
根据本发明的一个实施例，该优化模块包括功率优化部件、关断部件和通信部件。
本发明还提供一种光伏发电***，包括多个上述的光伏组件，该多个光伏组件具有相同档位的正面功率、电流和缺陷检测结果。
本发明提供的双面光伏组件，由于采取设置多个优化模块，并且每个优化模块对于与之并联的所述电池串先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化，可以消除电池背面功率、电流失配和背面光强失配，避免串联在同一电路中的各电池串相互影响，减小功率损失。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的双面光伏组件的结构图；
图2是根据本发明的一个实施例的双面光伏组件的分解示意图；
图3是根据本发明的另一个实施例的双面光伏组件的结构图；
图4是根据本发明的又一个实施例的双面光伏组件的结构图；
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
首先参考图1来说明本发明的一个可选的实施例的结构。本发明提供一种双面光伏组件，包括：主体1、多串双面电池片3和多个优化模块2。其中，多串双面电池片3，包含第一到第六双面电池串31-36。多个优化模块2，包括第一到第三优化模块21-23。多串双面电池片3，和多个优化模块2都设置在该主体1上。主体1可以是各种已知的一种双面光伏组件的主体结构，例如框架式、栅栏式等。双面电池串31和32串联后与优化模块21并联形成第一电池单元41，双面电池串33和34串联后与优化模块22并联形成第二电池单元42，双面电池串35和36串联后与优化模块23并联形成第三电池单元43。电池单元41、42和43串联连接。优化模块21对串联连接的电池串31、32先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。同样的，优化模块22对串联连接的电池串33、34先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化，优化模块23对串联连接的电池串35、36先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。
值得注意的是，在本实施例中给出了6个电池串和3个优化模块的方案并不是对本发明的限制，本发明还可以有其他数目的电池串和优化模块的方案，在这些方案中，一串或者多串该电池串与一个优化模块，组成电池单元，电池单元串联连接。优化模块对于与之并联的述电池串先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。
参考图2，根据一个非限制性的例子，本发明的双面光伏组件还包括第一玻璃层11和第二玻璃层13。多串双面电池片3以设置在所述第一玻璃层11和第二玻璃层13之间的方式设置在所述主体1上。其具体方式可以是，多串双面电池片3和多个优化模块2与连接线一起组成一个电路层12，然后将电路层12设置在第一玻璃层11和第二玻璃层13之间。也可以是，多串双面电池片3独立的设置到第一玻璃层11和第二玻璃层13之间。此外，第一玻璃层11和第二玻璃层13之间还可以具有其他层。例如，可以具有一聚合物层，以填充第一玻璃层11和第二玻璃层13之间的空隙。第一玻璃层11和第二玻璃层13可以通过各种方式固定，例如，第一玻璃层11和第二玻璃层13可以通过热压结合在一起，或者通过粘结剂结合。或者第一玻璃层11和第二玻璃层13可以通过分别与主体1固定的方式固定两者的相对位置。
多个优化模块2可以具有多种设置方式，例如，参考图1，在一个非限制性的例子中，多个优化模块2以层压的方式设置在第一玻璃层11和第二玻璃层13之间。或者，参考图3，在一个其他的例子中，本发明提的双面光伏组件还设有一线盒5。该线盒5设置在所述第一玻璃层和第二玻璃层之外，多个优化模块2都设置在所述线盒中。该线盒5可以设置于双面光伏组件的背面边缘位置，以尽量减少对该双面光伏组件所接受的光照强度的影响。也可以设置在例如主体1与该双面光伏组件的基座固定的结构上。具体的，当该作为幕墙设置在建筑表面时，线盒5可以设置在主体1与该建筑连接的固定的结构上。
参考图4给出了另一种多个优化模块2的设置方式，在这个非限制性的例子中，并不具有一个统一容纳全部多个优化模块2的线盒5，而是设有多个线盒51-53，这些多个线盒都设置在所述第一玻璃层和第二玻璃层之外，每个线盒都只容纳一个优化模块。
参考图1，根据一个非限制性的例子，多串双面电池片3之间，多串双面电池片3和多个优化模块2之间，多个优化模块2之间，都通过镀铜锡带连接。在其他的实施例中，例如参考图3所示的实施例，多串双面电池片和多个优化模块与第一电极61和第二电极62也通过镀铜锡带连接。
在此说明本发明实施例的双面光伏组件的工作原理。多个优化模块2，以多串双面电池片3中电流最大的双面电池串产生的电流值为参考值，将所述每个电池串的电流优化为所述参考值。在这个例子中，假设电池串31和32完全无遮挡，同时33-36则被部分遮挡。此时，优化模块21对电池串31和32仅做最大功率点跟踪，保持电池串31和32的输出电压和电流不变。由于优化模块21、22、23相互连接，优化模块22、23首先各自对自身电池单元内的双面电池串最大功率点跟踪，消除功率失配。然后，优化模块22、23再根据接收到的来自优化模块21的电池串31和32的电流信息，分别将电池串33、34和电池串35、36进行电流优化，使电池串33、34和电池串35、36的输出电流与电池串31和32的输出电流相同(电池串33、34和电池串35、36的输出电压相应降低)。这样，优化模块21、22、23使所有电池串都以同一电流来输出功率，从而消除电池串了33、34和电池串35、36与电池串31和32的电流失配，实现较低的电流失配损失。
可选的，优化模块2除包括实现最大功率点跟踪和电流优化的功率优化部件外，还可以具有其他功能。例如，可以具有关断部件和通信部件。当与某一优化模块并联的电池串的遮挡率过高时，可以将该电池串关断，降低功率损失，并通过通信部件向控制中心发送信号，以便于维护人员前来维护。或者，当双面光伏组件的某一个电池串损坏或者其他部位发生损坏，导致某优化模块接收的电流和/或电压发送异常时，通过通信部件向控制中心发送信号，以便维护人员前来维护。
下面以一块具有60个电池片的双面光伏组件来举例，比较本发明所揭示的双面光伏组件与传统的双面光伏组件在功率提升方面的区别。在这个例子中，组件功率为300W，每两串电池片的功率为100W。所有的电池串满负荷时工作时电流为8A。此时每两串电压12.5V。
以其中一串的其中一片电池发生20％遮挡的情况作用以比较的例子。同时，以常规的双面光伏组件作为比较例。常规的双面光伏组件也采取多个电池串串联发电的模式。同时为实现一定程度的优化，常规的双面光伏组件通常采取在每两串电池串配一个二极管进行优化的方式进行有限的优化。在上述例子中，当常规的双面光伏组件中一个电池串中的其中一片电池发生20％遮挡时，常规线盒中的二极管会开启，受到遮挡的电池串短路。此时，这两串输出功率为0，同时并联的二极管会消耗约3W，这样整个组件输出功率为0+100+100-3＝197W。
与之相对的，当本发明所提供的双面光伏组件中一个电池串中的其中一片电池发生20％遮挡时，组件仍工作在最大功率点。具体的，被遮挡的电池串串电流衰减20％降为6.4A，电压基本不变仍为12.5V，功率约80W，同时，电流优化功能会将电流转化为8A，电压降低为10V，然后输出。这样串4串5总功率降为80W，输出电流仍为8A，对其他串联的电池串和组件不会有影响，整块组件功率变为80+100+100＝280W，仅仅是输出电压由37.5V降为35V。但是功率相对普通线盒的双面组件高了约40％，功率提升效果非常明显。
本发明事实上还公开了一种光伏发电***，包括多个上述的光伏组件。并且，在上述发电组成***的组件的单片电池或是整个组件在批量生产时都只按电池片正面功率、电流和缺陷检测结果进行分档，将同一分档的单片电池组成组件，将同一档的组件连接成发电通路。从而，光伏发电***的多个光伏组件具有相同档位的正面功率、电流和缺陷检测结果。即使仅对正面进行分档，完全不考虑双面光伏组件的背面光强匹配、功率匹配和电流匹配问题。连接在一起的双面光伏组件任然能够在各发电单元的最佳的功率状态工作，以较小的功率损失协同工作。
具体的连接方式、接口结构等都可以根据实际情况灵活的设置，例如，参考图3，在这一非限制性的例子中，光伏组件包含6个电池串和3个优化模块，同时，还具有两个电极61和62。在建设发电***时，将所有的光伏组件按照功率分为三档，档间功率差设定为2％。并将同一档的光伏组件的电极相连以形成串联结构。例如以一个光伏组件的一个电极61为输出端，另一电极62与相邻设置的另一光伏组件的一个电极61连接，并不断重复，直至将所有同一档的光伏组件全部连接，以最后一个组件的另一电极62作为另一输出端。然后，将各档的最终输出进行整合后并网发电。
这一光伏发电***能够在尽量使用现有的单片电池和组件生产线、供应商、生产组织模式的情况下，实现较高的发电效率，无需对现有的片电池和组件生产模式进行根本性的变化，以较低的成本实现发电效率的提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，只是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同的变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双面光伏组件，包括主体、多串双面电池片和多个优化模块，所述多串双面电池片和多个优化模块设置在所述主体上,其特征在于：
一串或者多串所述电池片与一个优化模块并联，组成电池单元，多个所述电池单元串联连接；
每个所述优化模块对于与之并联的所述一串或者多串电池片先进行最大功率点跟踪，再进行电流优化。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：每两串由所述电池片组成的电池串与一个优化模块并联，组成电池单元。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：还包括第一玻璃层和第二玻璃层；
所述多串双面电池片以设置在所述第一玻璃层和第二玻璃层之间的方式设置在所述主体上。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于：所述优化模块层压在所述第一玻璃层和第二玻璃层之间。
5.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于：还设有一线盒，所述线盒设置在所述第一玻璃层和第二玻璃层之外，所述多个优化模块设置在所述线盒中。
6.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于：还设有多个线盒，所述多个线盒都设置在所述第一玻璃层和第二玻璃层之外，所述多个优化模块中的每一个都设置在一个独立的线盒中。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述多串双面电池片之间、所述多个优化模块之间、所述多串双面电池片和所述多个优化模块之间，通过镀铜锡带连接；
所述光伏组件还设有第一电极和第二电极，所述多串双面电池片和多个优化模块与所述第一电极和第二电极通过镀铜锡带连接。
8.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述多个优化模块电连接，以所述多串双面电池片中电流最大的双面电池串产生的电流值为参考值，将所述每个电池串的电流优化为所述参考值。
9.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述优化模块包括功率优化部件、关断部件和通信部件。
10.一种光伏发电***，其特征在于包括多个如权利要求1-9中任意一项所述的光伏组件，所述多个光伏组件具有相同档位的正面功率、电流和缺陷检测结果。
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