一种点装组件级优化器的光伏系统及其安装方法与流程

1.本技术涉及光伏系统领域，尤其涉及一种点装组件级优化器的光伏系统及其安装方法。


背景技术：

2.光伏电站的建设易受环境条件制约，使电池组件工作时容易产生阴影遮挡。光伏电站中采用集中逆变的方式，逆变器的mppt(maximum power point tracking，最大功率点跟踪)调节并不能保证每一块电池组件处在理想条件，无法输出最大功率，造成部分电能损失。针对该问题采用安装组件mppt控制器的方式进行解决。目前组件mppt控制器的安装方式是针对光伏系统的光伏组件全部安装，虽然可以挖掘损耗电量，但是安装成本大，同时随着硬件的增加，容易出现故障点的数量增加。还有针对存在异常组件的光伏系统，全部安装组件mppt控制器后的控制自损耗抵消了降低光伏系统异常损耗所获得的电量增量。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本技术提供了一种点装组件mppt控制器的光伏系统及其安装方法。本技术的技术方案如下：
4.根据本技术实施例的第一方面，提供一种点装组件mppt控制器的安装方法，包括：
5.根据预设的组件mppt控制器的安装比例，从光伏系统中确定目标组件；
6.对所述目标组件安装组件mppt控制器。
7.在本技术的一些实施例中，预设所述组件mppt控制器的安装比例，包括：
8.基于安装组件mppt控制器后的发电增量和安装组件mppt控制器的成本，确定所述组件mppt控制器的安装比例。
9.在本技术的一些实施例中，所述对所述目标组件安装组件mppt控制器，包括：
10.每个所述目标组件安装一个组件mppt控制器，或者多个所述目标组件安装一个组件mppt控制器，或者，对于功率超过预设范围的所述目标组件，安装多个组件mppt控制器。
11.在本技术的一些实施例中，如图3所示，所述从光伏系统中确定目标组件，包括：
12.针对所述光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件，所述目标组件包括所述异常组件之中满足故障类型要求的异常组件。
13.在本技术的一些实施例中，所述从光伏系统中确定目标组件，还包括：
14.获取所述异常组件的数量信息；
15.如果所述数量信息小于所述安装比例，则预测随着季节变化或者环境变化会出现遮挡的预测组件集合；所述目标组件包括所述异常组件和所述预测组件集合。
16.在本技术的一些实施例中，所述针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件，包括：
17.通过无人机巡检系统对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件；其中，所述异常组件包括产生热斑的组件和外观损坏的组件。
18.在本技术的一些实施例中，所述针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件，包括：
19.针对所述光伏系统，进行组件iv检测、组串iv检测以及el检测，锁定异常组件，所述异常组件包括出现功率衰减的组件。
20.在本技术的一些实施例中，所述针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件前，还包括：
21.针对光伏系统，通过发电量分析以及pr值分析，判断所述光伏系统是否存在功率损失；
22.如果存在功率损失，则判断所述光伏系统存在异常组件。
23.在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：
24.获取安装组件mppt控制器后的异常组件所属组串的第一功率，并将所述第一功率与所述所属组串的组件未出现异常时的正常时期的第二功率进行对比；
25.如果对比结果满足预设条件，则所述异常组件上的组件mppt控制器一直处于安装状态；
26.如果对比结果不满足预设条件，则进一步分析所述异常组件的故障点，进行对应处理，直到所述异常组件的故障点解决后，拆除与所述异常组件连接的所述组件mppt控制器。
27.根据本技术实施例的第二方面，提供一种点装组件级优化器的光伏系统，所述光伏系统包括多个组件，所述多个组件采用第一方面所述的方法实现组件mppt控制器的安装。
28.本技术实施例提供的点装组件mppt控制器的安装方法及光伏系统，针对整个光伏系统，按照安装比例，只对部分组件安装组件mppt控制器，在提高发电增量的同时大幅度降低光伏系统的组件mppt控制器安装成本和无效能量损耗，有效提高经济收益。有效减少硬件安装数量，减少时间和成本的投入，减少硬件安装数量可以带来更少的故障点，更少的待机功耗。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，并不构成对本技术的不当限定。
31.图1是根据实施例示出的一种点装组件mppt控制器的安装方法的流程图。
32.图2是根据实施例示出的一种光伏系统的架构图。
33.图3是根据实施例示出的一种确定目标组件的方法的示意性流程图。
具体实施方式
34.为了使本领域普通人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必
用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
36.本技术中的术语解释：
37.mppt(maximum power point tracking，最大功率点跟踪)控制器的全称“最大功率点跟踪”太阳能控制器。
38.pr(performance ratio)值：是国际通用的光伏系统质量评价指标，指实发电量与应发电量的比值，无量纲。
39.光伏电站的建设易受环境条件制约，使电池组件工作时容易产生阴影遮挡。例如：光伏阵列间距不够大，在日出日落阶段前排光伏组件(简称为组件)会遮挡后排光伏组件；电站附近有山峰或建筑物形成阴影遮挡；多云天气，部分光伏阵列被乌云遮挡。
40.光伏电站中采用集中逆变的方式，逆变器的mppt调节并不能保证每一块电池组件处在理想条件，无法输出最大功率，造成部分电能损失。
41.组件mppt控制器(功率优化器或者组件优化器)内部具有升降压电路和传感器，对电池板输出电压、电流进行实时采样，通过先进的mppt算法控制升降压电路，保持电池板工作在最大功率的状态，输出匹配组串电压电流关系，最大限度地提高发电量。
42.输出电压越高时，输出电流越小；输出电流越大时，输出电压越低。只有电压电流得到理想的匹配关系时，电池组件才能输出最大功率。当辐照度降低时，最高功率电流随着变低，最大功率点向低压转移。
43.组件mppt控制器实现的就是，组件电流不够大，被组串短路时，组件mppt控制器进行降压变换，输出更大电流；组件电流偏高功率输不出来时，进行升压变换，组件mppt控制器输出端电压保持高位，电流匹配组串电流，组件输入端电压降到mppt位置，从而输出最大功率。
44.目前组件mppt控制器的安装方式是针对光伏系统的光伏组件全部安装组件mppt控制器，定义这种安装方式为满装。满装方式的缺点是：组件mppt控制器造价高，全面安装投入的成本高；对于功率损失，全面安装组件mppt控制器的发电量增加带来的收益并不一定会高；组件mppt控制器对于需要“优化”的组件(例如阴影遮挡、或者组件衰减严重等)是有意义的，安装后有较高的意义，但是对于不存在阴影遮挡或者严重衰减的组件，不但没有进行优化的作用，反而增加了额外的待机功耗，同时也增加了整个光伏系统的复杂程度，进而增加了故障隐患。
45.因此针对该问题，本技术提出了一种更科学的对于组件mppt控制器的安装策略，即针对部分组件进行组件mppt控制器的安装，即定点安装，实现点装。
46.图1是根据本技术实施例的一种点装组件mppt控制器的安装方法的流程图。如图1所示，所述方法可以包括如下步骤。
47.s101，根据预设的组件mppt控制器的安装比例，从光伏系统中确定目标组件；
48.在设置安装比例的时候，需要考虑很多因素，例如安装组件mppt控制器后的发电增量、安装组件mppt控制器的成本、输出功率以及光伏系统的损耗等，考虑因素不限于此。安装比例不同，光伏系统的安装组件mppt控制器后的发电增量不同，安装组件mppt控制器
的成本不同。
49.在本实施例中，可选的，基于安装组件mppt控制器后的发电增量和安装组件mppt控制器的成本，确定所述组件mppt控制器的安装比例。
50.从光伏系统中确定将要安装组件mppt控制器的目标组件的筛选条件可以有很多，例如异常组件、易出现遮挡的组件、均匀分布组件等。
51.s102，对所述目标组件安装组件mppt控制器。
52.每个所述目标组件安装一个组件mppt控制器，或者多个所述目标组件安装一个组件mppt控制器，或者，对于功率超过预设范围的所述目标组件，安装多个组件mppt控制器。例如，对于功率比较大的目标组件，安装两个组件mppt控制器。
53.本技术实施例的点装组件mppt控制器的安装方法，针对整个光伏系统，按照安装比例，只对部分组件安装组件mppt控制器，在提高发电增量的同时大幅度降低光伏系统的组件mppt控制器安装成本和无效能量损耗，有效提高经济收益。有效减少硬件安装数量，减少时间和成本的投入，减少硬件安装数量可以带来更少的故障点，更少的待机功耗。
54.在一些实施例中，所述从光伏系统中确定目标组件的方法，包括：
55.针对所述光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件，所述目标组件包括所述异常组件之中满足故障类型要求的异常组件。
56.异常组件的输出功率受损，需要安装组件mppt控制器进行优化。
57.可以理解为，如果检测到的异常组件比较多，即超过安装比例，则需要把所有异常组件都进行安装的。
58.而在一般情况下，异常组件的数量远远小于所述安装比例，例如异常组件只有1％。此时可以按照预设的安装比例进行安装，安装点覆盖所有异常组件。对于还未处于异常的组件的安装点的选择，可以从多个角度考虑。例如，在确定目标组件的时候可以考虑容易出现遮挡的组件进行安装，或者随机选择，或者预测哪些组件比较容易出现异常。例如，对于还未处于异常的组件的安装点的选择，预测那些光伏组件最容易出现遮挡、缺陷等。有的光伏组件夏季没有遮挡，但是冬季有可能会出现遮挡，有的位置容易长草、树木等等因素，可以现场判断预测。还可以根据历史数据判断，哪些组件容易老化、损坏等。
59.其中，对于预测的组件集合，安装组件mppt控制器可以选择动态安装，例如根据时间变化定期安装拆卸组件mppt控制器，实现动态变化。
60.在一些实施例中，可选的，所述从光伏系统中确定目标组件的方法，还包括：
61.获取所述异常组件的数量信息；
62.如果所述数量信息小于所述安装比例，则预测随着季节变化或者环境变化会出现遮挡的预测组件集合；所述目标组件包括所述异常组件和所述预测组件集合。
63.对于目前还未处于异常的组件进行安装组件mppt控制器后，后面如果出现了缺陷，也会起到优化作用。
64.需要说明的是，针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件的方法有很多，巡检的方式不同，可能巡检到的异常组件也不同，异常组件即故障点。
65.在一种实现方式中，所述针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件，包括：
66.通过无人机巡检系统对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件；其中，所述异常组件包括产生热斑的组件和外观损坏的组件。
67.在又一种实现方式中，针对所述光伏系统，进行组件iv检测、组串iv检测以及el检测，锁定异常组件，所述异常组件包括出现功率衰减的组件。
68.需要说明的是，异常组件的异常类型(即故障类型)有很多种，针对不同的异常类型，可以采取不同的处理策略。
69.因为所述异常组件的故障因素多，无法一次性找到故障原因，隐形故障难以发觉处理，可以采用设置远程诊断故障的办法。故障原因可以包括a)阵列断电、b)阵列输入功率偏低、c)逆变器效率偏低、d)逆变器损坏、e)空开故障、f)数据采集器损坏。
70.针对不同的故障类型，所述目标组件包括所述异常组件之中满足故障类型要求的异常组件，即不是针对所有的故障类型的异常组件均安装组件mppt控制器。例如，如果所述异常组件属于外观损坏的组件，则直接短接异常组件，立即进行故障处理。如果外观存在明显损毁，危及到组串甚至站区的安全运行，可以直接短接异常组件。如果异常组件无外观异样，直接安装组件mppt控制器，把组串快速的临时修复。例如，如果组件上存在鸟粪或者粘住的树叶，这样的遮挡物会造成热斑，但是不会危害组串的安全，现场处理又会比较麻烦，一般光伏电站的运维都不会做处理，甚至都不会做记录，等待组件清洗或者下雨清理掉异常点。而光伏电站一般都会在少雨地区，下雨的频率都不高，组件清洗的频率更低。这样异常状态的周期会比较长，持续降低组串的功率，长时间影响发电量。这类没有外观损坏、外观上又有异常的组件，可以直接安装组件mppt控制器，快速改善热斑等问题带来的功率下降，提升组串的发电量。待到组件清洗后，无人机巡检发现组件恢复正常，即可拆除组件mppt控制器。
71.例如组件的衰减比预期的要大，点装组件mppt控制器的方案可以改善组串的功率，保持一直较高的组串发电量。如果异常组件持续快速衰减，达到需要更换的水平。组件的更换周期一般都比较长，特别是在光伏电站运行的中后期，相同版型的备用组件已经用完，市场上的组件产品迭代速度快，可以正常买到迭代的组件匹配度又比较低，那么采购、更换周期就会变长，在这段时间内，点装组件mppt控制器就可以继续把组串维持在一个较高的功率水平。
72.在上述实施例的基础上，所述针对光伏系统中的组件进行巡查，锁定异常组件前，还包括：
73.针对光伏系统，通过发电量分析以及pr值分析，判断所述光伏系统是否存在功率损失；如果存在功率损失，则判断所述光伏系统存在异常组件。
74.本技术实施例通过对光伏系统进行初步评估，分析光伏系统的功率损失情况，影响因素等，判断光伏系统是否存在异常组件，即是否需要对存在异常的组件安装组件mppt控制器。
75.在上述实施例的基础上，可选的，所述点装组件mppt控制器的安装方法还可以包括：
76.获取安装组件mppt控制器后的异常组件所属组串的第一功率，并将所述第一功率与所述所属组串的组件未出现异常时的正常时期的第二功率进行对比；
77.如果对比结果满足预设条件，则所述异常组件上的组件mppt控制器一直处于安装状态；
78.如果对比结果不满足预设条件，则进一步分析所述异常组件的故障点，进行对应
处理，直到所述异常组件的故障点解决后，拆除与所述异常组件连接的所述组件mppt控制器。
79.举例而言，分析mppt安装后的组串与该组串正常时期的功率对比，若是达到正常时期的98％以上，mppt一直安装，完成维修。如果达不到正常时期的98％，mppt则作为临时提升组串功率的手段。进一步分析异常组件的故障点，如果没有安全隐患，mppt可以作为临时的解决措施来使用，待完全解决故障点，再取下mppt。一般更换组件的周期较为漫长，在更换之前的这个周期内，mppt可作为一种有效的临时解决方案，有效的改善异常组串功率，提升幅度在3.2％以上。
80.本技术实施例的点装组件mppt控制器的安装方法，针对整个光伏系统，按照安装比例，只对部分组件安装组件mppt控制器，在提高发电增量的同时大幅度降低光伏系统的组件mppt控制器安装成本和无效能量损耗,有效提高经济收益。有效减少硬件安装数量，减少时间和成本的投入，减少硬件安装数量可以带来更少的故障点，更少的待机功耗。进一步能对光伏电站异常组件进行精准判断，达到最佳优化效果。对于未安装组件mppt控制器的光伏组件，该组件出现故障后，安装在其他光伏组件上的组件mppt控制器也会发挥优化作用，降低光伏系统的失配带来的损失。
81.图2是根据本技术实施例的一种点装组件级优化器的光伏系统的架构图。如图2所示，所述光伏系统，包括多个组件，所述多个组件采用上述点装组件mppt控制器的安装方法实现组件mppt控制器的安装。
82.本技术实施例提出的点装组件级优化器的光伏系统，针对整个光伏系统，按照安装比例，只有部分组件安装组件mppt控制器，在提高发电增量的同时大幅度降低光伏系统的组件mppt控制器安装成本和无效能量损耗，有效提高经济收益。有效减少硬件安装数量，减少时间和成本的投入，减少硬件安装数量可以带来更少的故障点，更少的待机功耗。进一步能对光伏电站异常组件进行精准判断，达到最佳优化效果。对于未安装组件mppt控制器的光伏组件，该组件出现故障后，安装在其他光伏组件上的组件mppt控制器也会发挥优化作用，降低光伏系统的失配带来的损失。
83.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
84.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。