CN111726075B - 一种智能光伏组件及光伏发电*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供的智能光伏组件及光伏发电***，通过检测控制单元检测智能光伏组件的参数，并在所述参数满足预设切换条件时，控制开关单元内各个开关的通断，改变电池单元内各个电池子串之间的连接关系，进而代替功率优化器实现对于自身电压的调整；提高组串的最大组件串联数量的同时，避免了因采用功率优化器而导致成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种智能光伏组件及光伏发电***。
背景技术
作为新能源产业的光伏发电，降本提效以实现平价上网是趋势。其中，提高***组串的最大组件串联数量是一种常用方式；比如，对于常规1000V***电压的组件，依据安装地的历史最低气温计算组件的开路电压Voc，然后用1000V除以该开路电压Voc获得***组串的最大组件串联数N；为提高组件串联数，可以通过提高组件的绝缘耐压等级，使***电压等级由1000V提高至1500V，进而在同等条件下可使最大组件串联数量增加50％，显著降低***成本。
但是，受制于封装材料、接线盒和线缆的绝缘耐压等级要求，想要再进一步提高组件***电压的等级难度较大，且投入成本可能会大于收益。在此基础之上，现有技术通常采用功率优化器来对1500V***电压下的组件进行电压调节，进而进一步提高组串的最大组件串联数量；但是，功率优化器的成本过高，普遍应用性较低。
发明内容
本发明提供一种智能光伏组件及光伏发电***，以解决现有技术中采用功率优化器导致成本高的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
本发明一方面提供一种智能光伏组件，包括：检测控制单元、开关单元、电源模块以及电池单元；其中：
所述电池单元包括至少两个电池子串，每个电池子串包括至少一个最小电池单元；
所述开关单元包括多个开关；
所述检测控制单元用于检测所述智能光伏组件的参数，并在所述参数满足预设切换条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，改变所述电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整所述智能光伏组件的电压；
所述电源模块用于为所述检测控制单元供电。
优选的，所述参数为：电流、电压、温度及辐照度中的任意一种；
所述预设切换条件包括：限压条件和恢复条件；
所述限压条件为表征所述智能光伏组件所连接的逆变器处于开路状态的条件；
所述恢复条件为表征所述智能光伏组件所连接的逆变器处于正常工作状态的条件。
优选的，所述参数为电压；
所述限压条件为所述电压大于限压阈值；
所述恢复条件为所述电压小于恢复阈值。
优选的，所述检测控制单元用于在所述参数满足预设切换条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，改变所述电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整所述智能光伏组件的电压，具体用于：
在所述参数满足所述限压条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，使所述电池单元内至少部分电池子串之间为并联关系或者至少一个电池子串被短路，以降低所述智能光伏组件的电压；
在所述参数满足所述恢复条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，使所述电池单元内全部电池子串之间为依次串联的关系，以提升所述智能光伏组件的电压。
优选的，所述电池单元内至少部分电池子串之间为并联关系，包括：
所述电池单元内全部电池子串之间为均等并联关系；或者，
所述电池单元内全部电池子串之间为非均等并联关系。
优选的，所述电池单元包括：第一电池子串和第二电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关及第三开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第二开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第三开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第三开关的另一端与所述第二电池子串的正极和所述电池单元的正极相连。
优选的，所述电池单元包括：第一电池子串、第二电池子串和第三电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关及第三开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第二开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第三开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第三开关的另一端与所述第二电池子串的正极和所述第三电池子串的负极相连；
所述第三电池子串的正极与所述电池单元的正极相连。
优选的，所述电池单元包括：第一电池子串、第二电池子串、第三电池子串、第四电池子串、第五电池子串及第六电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关及第九开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关连接于所述第五电池子串的正极和所述第六电池子串的负极之间；
所述第三开关连接于所述第三电池子串的正极和所述第四电池子串的负极之间；
所述第四开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第四开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第五开关的一端与所述第六电池子串的正极和所述电池单元的正极相连，所述第五开关的另一端与所述第五电池子串的正极相连；
所述第六开关的一端与所述第六电池子串的负极相连，所述第六开关的另一端与所述第五电池子串的负极相连；
所述第七开关的一端与所述第三电池子串的正极相连，所述第七开关的另一端与所述第四电池子串的正极相连；
所述第八开关的一端与所述第三电池子串的负极相连，所述第八开关的另一端与所述第四电池子串的负极相连；
所述第九开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第九开关的另一端与所述第二电池子串的正极相连。
优选的，还包括：至少两个二极管；
各个二极管分别与各个电池子串一一对应反向并联连接。
优选的，各个二极管均设置于接线盒内，所述检测控制单元、所述开关单元以及所述电源模块集成封装在所述智能光伏组件内部；或者，
各个二极管与所述检测控制单元、所述开关单元以及所述电源模块集成封装在所述智能光伏组件内部。
优选的，所述检测控制单元还用于根据接收的指令，控制所述开关单元内各个开关的通断，改变所述电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整所述智能光伏组件的电压。
优选的，还包括：封装结构；所述封装结构包括：前板玻璃、第一封装胶膜、第二封装胶膜、第三封装胶膜、导电膜和后板材料；其中：
所述检测控制单元、所述开关单元及所述电源模块被封装为一体的贴片超薄型的集成电路器件；
所述集成电路器件通过所述导电膜与所述电池单元实现连接；
所述第一封装胶膜设置于所述电池单元的上表面；
所述前板玻璃设置于所述第一封装胶膜的表面；
所述第二封装胶膜设置于所述电池单元的下表面和所述导电膜之间；
所述第三封装胶膜设置于所述导电膜之下；
所述后板材料设置于所述第三封装胶膜之下。
优选的，所述第二封装胶膜、所述导电膜、所述第三封装胶膜和所述后板材料复合为一体化的功能背板。
本发明另一方面还提供一种光伏发电***，包括：逆变器，以及，与所述逆变器直流侧相连的至少一个光伏组串；其中：
所述光伏组串中包括至少一个如上述任一所述的智能光伏组件。
本发明提供的智能光伏组件，通过检测控制单元检测自身的参数，并在所述参数满足预设切换条件时，控制开关单元内各个开关的通断，改变电池单元内各个电池子串之间的连接关系，进而代替功率优化器实现对于自身电压的调整；提高组串的最大组件串联数量的同时，避免了因采用功率优化器而导致成本高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明申请实施例提供的智能光伏组件的结构示意图；
图2是现有技术提供的组件输出特性曲线图；
图3是本发明申请另一实施例提供的智能光伏组件封装结构的组成示意图；
图4a至图4c是本发明申请另一实施例提供的智能光伏组件的三种结构示意图；
图5是本发明申请另一实施例提供的光伏发电***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种智能光伏组件，以解决现有技术中采用功率优化器导致成本高的问题。
具体的，该智能光伏组件，包括：检测控制单元、开关单元、电源模块以及电池单元；其中：
电池单元包括至少两个电池子串；，每个电池子串包括至少一个最小电池单元(电池片)，也即每个电池子串包含的电池片数量可以任意选择，如每个电池子串包含的电池片为1、2、3、4……n等任意数量。
开关单元包括多个开关，开关的数量视其具体应用环境而定，可以为1、2、3、4……x等任意数量；该开关以可控的电子开关为佳，比如MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,MOSFET，金属-氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)以及三极管，实际应用中也可以采用继电器等，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
检测控制单元用于检测智能光伏组件的参数，并在参数满足预设切换条件时，控制开关单元内各个开关的通断，改变电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整智能光伏组件的电压。实际应用中，该参数可以为：电流、电压、温度及辐照度中的任意一种；而该预设切换条件包括：限压条件和恢复条件；其中，限压条件为表征智能光伏组件所连接的逆变器处于开路状态的条件；恢复条件为表征智能光伏组件所连接的逆变器处于正常工作状态的条件。优选的，该参数为电压；该限压条件为电压大于限压阈值；而该恢复条件为电压小于恢复阈值。实际应用中，当参数为电流时，该限压条件为电流小于限压电流值；而该恢复条件为电流大于恢复电流值。各个阈值的设置，以及，其他参数选择下的条件设置，均可视其具体应用环境而定，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
电源模块用于为检测控制单元供电，其可以从智能光伏组件本身进行取电，也可以由外部电源进行供电，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
图1所示为一种可选方案的结构展示，其中，电池单元包括两个电池子串，开关单元包括三个开关K1、K2和K3；检测控制单元可以实现对于智能光伏组件相应参数的检测和判断，并控制三个开关K1、K2和K3的通断。
以图1为例进行说明：
当智能光伏组件所连接的逆变器处于开路状态时，比如早晚逆变器未启动时，智能光伏组件的电压为图2中的开路电压Voc，超过限压阈值；此时检测控制单元将会判定满足限压条件，进而控制开关K1断开、K2和K3闭合，两个电池子串之间的电路连接由串联关系变为并联关系；使得整个组串的电压得以降低，进而能够在提高组串的最大组件串联数量的基础上，确保组串电压低于***要求(比如1500V)。并且，此时***不向外输出电流，所以增加的电流不影响整个***工作，***安全。
当逆变器逐步启动，逆变器处于正常工作状态，比如带负载状态或者并网状态，检测控制单元检测到的电压仍然超过限压阈值，各个开关的状态保持不变；此时，***向外输出电流，电流翻倍，但***组串电压工作在图2所示的最大功率点电压Vmmp与开路电压Voc之间的区间，电流较低，在未超过***额定电流时，***安全。
当逆变器处于带负载状态或者并网状态，且工作于最大功率点，检测控制单元检测到的电压低于恢复阈值，此时检测控制单元将会判定满足恢复条件，进而控制开关K1闭合、K2和K3断开，两个电池子串之间的电路连接由并联关系恢复为串联关系；进而能够提高***组串电压。并且，此时***向外输出的电流比之前减小，***安全。
需要说明的是，图1仅为一种示例，实际应用中，各个开关与各个电池子串之间的连接关系并不仅限于图1所示；比如，当智能光伏组件所连接的逆变器处于开路状态时，还可以通过检测控制单元对相应开关的控制，使至少一个电池子串被短路，同样也能够实现降低组串电压的目的。但是由于电池子串短路后该电池子串不发电，且该电池子串处于短路工作模式，将会导致热斑电池片发热严重，这不仅降低了***发电量，同时降低组件寿命。
因此，优选的，检测控制单元具体用于：
在参数满足限压条件时，控制开关单元内各个开关的通断，使电池单元内至少部分电池子串之间为并联关系，以降低智能光伏组件的电压；在参数满足恢复条件时，控制开关单元内各个开关的通断，使电池单元内全部电池子串之间为依次串联的关系，以提升智能光伏组件的电压。
当相应参数满足限压条件时，检测控制单元控制至少部分电池子串之间为并联关系，不仅其发电量损失可以忽略不计，间接增加***收益，同时也不会造成发热问题。
值得说明的是，现有技术中，尽管通过使用1500V***电压的组件可以提高组串的最大组件串联数量，但是，在***设计时，组串内最大串联组件数量N的计算公式为N＝1500/Voc，其中Voc是当地历史最低气温时组件的开路电压。而实际逆变器输出的工作场景主要为开路状态，和，负载或并网状态，开路状态时逆变器输入侧两端的电压为组串的开路电压Voc；负载或并网状态时逆变器输入侧两端的电压为最大功率点跟踪状态所对应的电压Vmpp，如图2所示。开路状态时***不向外发电，不产生收益。负载或并网状态时***向外发电，产生收益。也就是对发电有益的是Vmpp点电压，Voc点仅是基于安全考虑(在逆变器无负载或并网时，组串最大电压也不超过组件最大***电压要求)。所以，处于Vm和Voc之间的电压被认为是对发电无益的无效电压区间，如果可以通过***设计，既能满足***在开路状态和负载或并网状态下组件的最大***电压要求，又能显著削减最大功率点电压Vmpp与开路电压Voc之间的无效电压区间，可以进一步增加***组串的最大组件串联数量。目前，主要通过功率优化器来实现以上目的，但是，功率优化器的成本过高，普遍应用性较低。
而本实施例提供的该智能光伏组件，在逆变器输出处于开路状态时，降低自身输出电压，提高输出电流，来降低该种状态下***的组串电压，满足组件的最大***电压要求；并在逆变器输出处于带负载状态或者并网状态时，增加自身输出电压，降低输出电流，来提高该种状态下***的组串电压，但不超过组件的最大***电压要求；即通过x个开关的通断控制与电路走线的连接设置，实现对智能光伏组件内部n个电池子串之间连接的串并联切换，进而实现组件输出电压和电流的变化，从而使***在不同状态时既能满足组件的最大***电压要求，又能显著削减Vm与Voc之间的无效电压区间，增加***的最大串联组件数量，进一步降低***初期安装成本。并且，因无需DCDC变换电路，避免了因采用功率优化器而导致成本高的问题，具有显著的成本优势。
优选的，该检测控制单元还能够根据接收的指令，比如逆变器检测到***出现串并联失配问题之后所发出的控制指令，控制开关单元内各个开关的通断，改变电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整智能光伏组件的电压；进而使得该智能光伏组件可以通过组件输出电压和电流调节来优化***的串并联失配问题。
优选的，该智能光伏组件还包括：至少两个二极管；各个二极管分别与各个电池子串一一对应反向并联连接。
可选的，各个二极管均设置于接线盒内，而检测控制单元、开关单元以及电源模块集成封装在智能光伏组件内部；
或者，各个二极管与检测控制单元、开关单元以及电源模块集成封装在智能光伏组件内部。
关于该智能光伏组件内各个器件的具体设置方式，可以视其应用环境而定，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
为显著提高组件输出电压和电流的控制调节范围，本申请通过在智能光伏组件中引入一层导电膜和控制电路来实现串并联切换，也就是所有控制电路均封装在智能光伏组件内部。
因此，在上述实施例的基础之上，本实施例提供的智能光伏组件还包括：封装结构；该封装结构如图3所示，包括：前板玻璃101、第一封装胶膜102、第二封装胶膜103、第三封装胶膜105、导电膜104和后板材料106。
图3示意了智能光伏组件的封装结构图，其中，第一封装胶膜102设置于电池单元107的上表面；前板玻璃101设置于第一封装胶膜102的表面；第二封装胶膜103设置于电池单元107的下表面和导电膜104之间；第三封装胶膜105设置于导电膜104之下；后板材料106设置于第三封装胶膜105之下。也就是说，该智能光伏组件封装完成之后从上到下依次为前板玻璃101、第一封装胶膜102、电池单元107、第二封装胶膜103、导电膜104、第三封装胶膜105、后板材料106。
实际应用中，第二封装胶膜103、导电膜104、第三封装胶膜105和后板材料106可以复合在一起，成为一体化的功能背板。
此外，导电膜104需要依据电池片排布，以及内部串并联切换关系进行开槽走线设计，也就是在导电膜104上制作串并联切换所需要的电路连接线。然后利用导电膜104将上文提到的电池单元107、检测控制单元、开关单元及电源模块进行电路互连。其中的检测控制单元、开关单元及电源模块被封装为一体的贴片超薄型的集成电路器件，作为一个集成串并联切换控制单元；此时，导电膜104实现了集成串并联切换控制单元与电池单元107之间的连接。
需要说明的是，该导电膜104优选为铜箔、铝箔、石墨烯薄膜等。实际应用中，也可以使用涂锡铜带或导电胶带替代，实现部分简单的串并联切换控制，但是，对于更复杂的串并联切换控制就比较难。因此，对于复杂的串并联控制，最好采用铜箔、铝箔、石墨烯薄膜等导电膜，通过在整层导电膜上灵活设计开槽走线，来实现更加灵活精细的串并联切换控制，组件的输出电压和电流范围也更大。
其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
在上述实施例的基础之上，本发明另一实施例还提供了几种智能光伏组件的具体结构：
如图4a所示，其电池单元包括：第一电池子串201和第二电池子串202；每20个电池片构成一个电池子串，两个电池子串之间的电路连接经串联或并联后构成一个智能光伏组件。其开关单元包括：第一开关K1、第二开关K2及第三开关K3。该开关单元结合检测控制单元和电源模块，构成集成串并联切换控制单元。利用智能光伏组件内部经过开槽走线设计的导电膜，将电池子串与集成串并联切换控制单元连接，其中的集成串并联切换控制单元封装在智能光伏组件内部。实际应用中，在每个电池子串上分别并联旁路二极管D1、D2，旁路二极管可以设置在接线盒中，也可以进一步整合在集成串并联切换控制单元中，改善智能光伏组件的抗热斑性能。
具体的，第一开关K1连接于第一电池子串201的正极和第二电池子串202的负极之间；第二开关K2的一端与第一电池子串201的负极和电池单元的负极相连，第二开关K2的另一端与第二电池子串202的负极相连；第三开关K3的一端与第一电池子串201的正极相连，第三开关K3的另一端与第二电池子串202的正极和电池单元的正极相连。
开关K1、K2、K3的状态由检测控制单元控制，当检测到电压参数大于限压阈值Va时，执行串联向并联的切换，也就是K1打开，K2和K3闭合；当检测电压参数小于恢复阈值Vb时，执行并联向串联的切换，也就是K1闭合，K2和K3打开。当开关K1闭合，开关K2和K3打开时，两个电池子串之间的电路连接是串联关系，输出电压为V1，输出电流为I1；当开关K1打开，开关K2和K3闭合时，两个电池子串之间的电路连接是并联关系，输出电压为V1/2，输出电流为2I1。
如图4b所示，其电池单元包括：第一电池子串201、第二电池子串202和第三电池子串203；每20个电池片构成一个电池子串，三个电池子串之间的电路连接经串联或并联后构成一个智能光伏组件。开关单元包括：第一开关K1、第二开关K2及第三开关K3。开关单元，结合检测控制单元和电源模块，构成集成串并联切换控制单元。利用智能光伏组件内部经过开槽走线设计的导电膜，将电池子串与集成串并联切换控制单元连接，其中的集成串并联切换控制单元封装在智能光伏组件内部。在每个电池子串上分别并联旁路二极管D1、D2、D3，旁路二极管可以设置在接线盒中，也可以进一步整合在集成串并联切换控制单元中，改善智能光伏组件的抗热斑性能。
具体的，第一开关K1连接于第一电池子串201的正极和第二电池子串202的负极之间；第二开关K2的一端与第一电池子串201的负极和电池单元的负极相连，第二开关K2的另一端与第二电池子串202的负极相连；第三开关K3的一端与第一电池子串201的正极相连，第三开关K3的另一端与第二电池子串202的正极和第三电池子串203的负极相连；第三电池子串203的正极与电池单元的正极相连。
开关K1、K2、K3的状态由检测控制单元控制，当检测到电压参数大于限压阈值Va时，执行串联向并联的切换，也就是K1打开，K2和K3闭合；当检测电压参数小于恢复阈值Vb时，执行并联向串联的切换，也就是K1闭合，K2和K3打开。当开关K1闭合，开关K2和K3打开时，三个电池子串之间的电路连接是串联关系，输出电压为V1，输出电流为I1；当开关K1打开，开关K2和K3闭合时，其中两个电池子串之间的电路连接是并联关系，然后再与另外一个电池子串进行串联，输出电压为V1/2，输出电流为2I1，此时，由于电池子串间的失配导致旁路二极管D3导通，流过的电流为I1。
如图4c所示，其电池单元包括：第一电池子串201、第二电池子串202、第三电池子串203、第四电池子串204、第五电池子串205及第六电池子串206；每10个电池片构成一个电池子串，六个电池子串之间的电路连接经串联或并联后构成一个智能光伏组件。开关单元包括：第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7、第八开关K8及第九开关K9。该开关单元配合检测控制单元和电源模块，构成集成串并联切换控制单元。利用智能光伏组件内部经过开槽走线设计的导电膜，将电池子串与集成串并联切换控制单元连接，其中的集成串并联切换控制单元封装在智能光伏组件内部。在每个电池子串上分别并联旁路二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，旁路二极管可以设置在接线盒中，也可以进一步整合在集成串并联切换控制单元中，改善智能光伏组件的抗热斑性能。
具体的，第一开关K1连接于第一电池子串201的正极和第二电池子串202的负极之间；第二开关K2连接于第五电池子串205的正极和第六电池子串206的负极之间；第三开关K3连接于第三电池子串203的正极和第四电池子串204的负极之间；第四开关K4的一端与第一电池子串201的负极和电池单元的负极相连，第四开关K4的另一端与第二电池子串202的负极相连；第五开关K5的一端与第六电池子串206的正极和电池单元的正极相连，第五开关K5的另一端与第五电池子串205的正极相连；第六开关K6的一端与第六电池子串206的负极相连，第六开关K6的另一端与第五电池子串205的负极相连；第七开关K7的一端与第三电池子串203的正极相连，第七开关K7的另一端与第四电池子串204的正极相连；第八开关K8的一端与第三电池子串203的负极相连，第八开关K8的另一端与第四电池子串204的负极相连；第九开关K9的一端与第一电池子串201的正极相连，第九开关K9的另一端与第二电池子串202的正极相连。
开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9的状态由检测控制单元控制，当检测到电压参数大于限压阈值Va时，执行串联向并联的切换，也就是K1、K2、K3打开，K4、K5、K6、K7、K8、K9闭合；当检测电压参数小于恢复阈值Vb时，执行并联向串联的切换，也就是K1、K2、K3闭合，K4、K5、K6、K7、K8、K9打开。当开关K1、K2、K3闭合，开关K4、K5、K6、K7、K8、K9打开时，六个电池子串之间的电路连接是串联关系，输出电压为V1，输出电流为I1；当开关K1、K2、K3打开，开关K4、K5、K6、K7、K8、K9闭合时，每两个电池子串之间的电路连接是并联关系，然后再串联在一起，也就是先并联再串联，智能光伏组件输出电压为V1/2，输出电流为2I1。
由图4a至图4c所示结构及原理可以得到，智能光伏组件内各个电池子串之间可以均等并联(如图4a和图4c所示)，也可以非均等并联，也就是电池子串之间先并联，然后再与其中一个或多个电池子串进行串联(如图4b所示)。需要说明但是，在均等并联情况下，其旁路二极管无电流流过；而在非均等并联情况下，旁路二极管有电流流过。
需要说明的是，组件版型设计可以灵活设置，接线盒可以设置在组件一端，也可以设置在中间。接线盒数量可以是多个，这依据所要实现输出电压和电流的变化大小及特征。
并且，智能光伏组件内电池子串的串并联数量可以灵活选择，每个电池子串包含的电池片数量可以任意选择，如每个电池子串包含的电池片为1、2、3、4……n等任意数量，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
此外，该智能光伏组件还可以包含多个串并联切换电路，每个串并联切换电路均包括不同的开关；此时，每个串并联切换电路可以同时切换，也可以独立切换，以实现更灵活的输出电压值控制；具体可以通过检测控制单元对不同开关进行单独控制来实现。
其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种光伏发电***，如图5所示，包括：逆变器，以及，与逆变器直流侧相连的至少一个光伏组串；其中：
光伏组串中包括至少一个如上述任一实施例所述的智能光伏组件。
图5示意了由上述的智能光伏组件构成的光伏发电***，多个含串并联切换电路的智能光伏组件经串联或并联后接入逆变器。当逆变器输出处于开路状态时，每块智能光伏组件内部的检测控制单元检测到参数满足限压条件时，通过开关控制实现智能光伏组件内部电池子串之间的电路连接由串联向并联的切换，降低组件电压，使得整个***的开路电压降低；当逆变器输出处于负载或并网状态时，每块智能光伏组件内部的检测控制单元检测到参数满足恢复条件时，通过开关控制实现智能光伏组件内部电池子串之间的电路连接由并联向串联的切换，提高组件电压，使逆变器工作于最佳电压范围，且***组串的MPP电压也不超过组件最大***电压。
值得说明的是，本申请涉及的组件可以是整片电池组件、切片电池组件、MWT(Metal Wrap Through，金属穿孔卷绕技术)电池组件等所有光伏发电产品，此处不做限定，所述的电池片为组件内部最小的不可分割的最小发电单元。
该智能光伏组件的结构和工作原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (13)
1.一种智能光伏组件，其特征在于，包括：检测控制单元、开关单元、电源模块以及电池单元；其中：
所述电池单元包括至少两个电池子串，每个电池子串包括至少一个最小电池单元；
所述开关单元包括多个开关；
所述检测控制单元用于检测所述智能光伏组件的参数，并在所述参数满足限压条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，使所述电池单元内至少部分电池子串之间为并联关系或者至少一个电池子串被短路，以降低所述智能光伏组件的电压；在所述参数满足恢复条件时，控制所述开关单元内各个开关的通断，使所述电池单元内全部电池子串之间为依次串联的关系，以提升所述智能光伏组件的电压；使***在不同状态时既能满足组件的最大***电压要求，并削减最大功率点电压与开路电压之间的无效电压区间，增加了***的最大串联组件数量；其中，所述限压条件为表征所述智能光伏组件所连接的逆变器处于开路状态的条件；所述恢复条件为表征所述智能光伏组件所连接的逆变器处于正常工作状态的条件；
所述电源模块用于为所述检测控制单元供电。
2.根据权利要求1所述的智能光伏组件，其特征在于，所述参数为：电流、电压、温度及辐照度中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的智能光伏组件，其特征在于，所述参数为电压；
所述限压条件为所述电压大于限压阈值；
所述恢复条件为所述电压小于恢复阈值。
4.根据权利要求1所述的智能光伏组件，其特征在于，所述电池单元内至少部分电池子串之间为并联关系，包括：
所述电池单元内全部电池子串之间为均等并联关系；或者，
所述电池单元内全部电池子串之间为非均等并联关系。
5.根据权利要求4所述的智能光伏组件，其特征在于，所述电池单元包括：第一电池子串和第二电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关及第三开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第二开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第三开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第三开关的另一端与所述第二电池子串的正极和所述电池单元的正极相连。
6.根据权利要求4所述的智能光伏组件，其特征在于，所述电池单元包括：第一电池子串、第二电池子串和第三电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关及第三开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第二开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第三开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第三开关的另一端与所述第二电池子串的正极和所述第三电池子串的负极相连；
所述第三电池子串的正极与所述电池单元的正极相连。
7.根据权利要求4所述的智能光伏组件，其特征在于，所述电池单元包括：第一电池子串、第二电池子串、第三电池子串、第四电池子串、第五电池子串及第六电池子串；
所述开关单元包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关及第九开关；
所述第一开关连接于所述第一电池子串的正极和所述第二电池子串的负极之间；
所述第二开关连接于所述第五电池子串的正极和所述第六电池子串的负极之间；
所述第三开关连接于所述第三电池子串的正极和所述第四电池子串的负极之间；
所述第四开关的一端与所述第一电池子串的负极和所述电池单元的负极相连，所述第四开关的另一端与所述第二电池子串的负极相连；
所述第五开关的一端与所述第六电池子串的正极和所述电池单元的正极相连，所述第五开关的另一端与所述第五电池子串的正极相连；
所述第六开关的一端与所述第六电池子串的负极相连，所述第六开关的另一端与所述第五电池子串的负极相连；
所述第七开关的一端与所述第三电池子串的正极相连，所述第七开关的另一端与所述第四电池子串的正极相连；
所述第八开关的一端与所述第三电池子串的负极相连，所述第八开关的另一端与所述第四电池子串的负极相连；
所述第九开关的一端与所述第一电池子串的正极相连，所述第九开关的另一端与所述第二电池子串的正极相连。
8.根据权利要求1所述的智能光伏组件，其特征在于，还包括：至少两个二极管；
各个二极管分别与各个电池子串一一对应反向并联连接。
9.根据权利要求8所述的智能光伏组件，其特征在于，各个二极管均设置于接线盒内，所述检测控制单元、所述开关单元以及所述电源模块集成封装在所述智能光伏组件内部；或者，
各个二极管与所述检测控制单元、所述开关单元以及所述电源模块集成封装在所述智能光伏组件内部。
10.根据权利要求1所述的智能光伏组件，其特征在于，所述检测控制单元还用于根据接收的指令，控制所述开关单元内各个开关的通断，改变所述电池单元内各个电池子串之间的连接关系，以调整所述智能光伏组件的电压。
11.根据权利要求1-10任一所述的智能光伏组件，其特征在于，还包括：封装结构；所述封装结构包括：前板玻璃、第一封装胶膜、第二封装胶膜、第三封装胶膜、导电膜和后板材料；其中：
所述检测控制单元、所述开关单元及所述电源模块被封装为一体的贴片超薄型的集成电路器件；
所述集成电路器件通过所述导电膜与所述电池单元实现连接；
所述第一封装胶膜设置于所述电池单元的上表面；
所述前板玻璃设置于所述第一封装胶膜的表面；
所述第二封装胶膜设置于所述电池单元的下表面和所述导电膜之间；
所述第三封装胶膜设置于所述导电膜之下；
所述后板材料设置于所述第三封装胶膜之下。
12.根据权利要求11所述的智能光伏组件，其特征在于，所述第二封装胶膜、所述导电膜、所述第三封装胶膜和所述后板材料复合为一体化的功能背板。
13.一种光伏发电***，其特征在于，包括：逆变器，以及，与所述逆变器直流侧相连的至少一个光伏组串；其中：
所述光伏组串中包括至少一个如权利要求1-12任一所述的智能光伏组件。
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