CN111725345A - 一种光伏组件电路、光伏组件及光伏电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的光伏组件电路、光伏组件及光伏电站，应用于电力电子技术领域，该电路包括多个由预设数量的电池片串联而成的第一光伏子串、至少一个第一单向导通支路和至少一个第二单向导通支路，各第一光伏子串串联连接，形成串联支路，各第一单向导通支路与串联支路中至少一个第一光伏子串反向并联，第二单向导通支路与第二光伏子串反向并联，且第二光伏子串由串联支路中处于预测遮挡区域内的电池片组成，当第二光伏子串被遮挡时，相应的第二单向导通支路会将其旁路掉，与现有技术中将整个第一光伏子串切除的方式相比，本电路仅将被遮挡的电池片切除，可以最大限度的保持光伏组件的发电能力，尽可能确保光伏组件的整体发电量。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种光伏组件电路、光伏组件及光伏电站。
背景技术
因遮挡而引起的热斑效应，一直以来都是光伏组件应用过程中影响最大、也是最为普遍的问题。参见图1，图1是现有技术中常见的光伏组件电路拓扑图，光伏组件中包括若干电池片，电池片依次串联，形成S1-S6所示的光伏子串，各光伏子串同样依次串联，构成光伏组件生成电能的核心部分。当光伏组件中各光伏子串的下部(图中以深色电池片示出)被遮挡时，被遮挡电池片的输出电压降低，输出电流减小，此种情况下，被遮挡电池片将等效为用电负载，消耗光伏子串中其他未被遮挡的电池片生成的电能，并产生大量的热，即形成热斑效应。热斑效应不仅会消耗大量的电能，同时还会严重影响光伏组件的使用寿命。
为改善遮挡问题，光伏组件还设置有图1中D1-D3所示的旁路二极管，各旁路二极管分别与相互串联、且相邻的光伏子串反向并联，当光伏组件的部分电池片被遮挡时，被遮挡电池片将变成负载，电压方向与相应的旁路二极管同向，与同一回路里的其他电池片的电压反向，因此，当被遮挡电池片的反向电压与该光伏子串剩余电池片的电压之和达到旁路二极管导通电压时，旁路二极管导通，将与其并联的两个光伏子串同时短路，不再参与组件的正常工作过程，从而降低热斑效应对整个光伏组件的影响。
然而，在光伏组件的实际使用中，不论是外部阴影造成的遮挡，还是光伏组件表面积灰造成的遮挡，往往都集中发生在光伏组件的底部边框处，并且呈长条状分布。如图1所示，这种局部小范围的遮挡，影响的只是光伏组件中的部分电池片，其余未被遮挡的电池片仍然可以正常工作，而现有技术中光伏组件的旁路二极管会将相关的整个光伏子串切除，甚至会造成整个光伏组件停止工作，这势必会严重影响光伏组件的发电量。
发明内容
本发明提供一种光伏组件电路、光伏组件及光伏电站，通过为处于预测遮挡区域内的电池片单独设置第二单向导通支路，减少电池片的切除数量，尽可能确保光伏组件的整体发电量。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种光伏组件电路，包括：多个由预设数量的电池片串联而成的第一光伏子串、至少一个第一单向导通支路，以及至少一个第二单向导通支路，其中，
各所述第一光伏子串串联连接，形成串联支路；
各所述第一单向导通支路与所述串联支路中至少一个所述第一光伏子串反向并联；
所述第二单向导通支路与第二光伏子串反向并联；其中，所述第二光伏子串由所述串联支路中处于预测遮挡区域内的电池片组成。
可选的，所述第二光伏子串根据光伏组件的安装方向以及各所述第一光伏子串的布设位置确定。
可选的，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串由第i个和第i+1个所述第一光伏子串中、靠近所述光伏组件底部的多个所述电池片构成，其中，i取≥1的奇数。
可选的，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串由第m个和第m+1个所述第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。
可选的，在所述光伏组件横向安装的情况下，所述第二光伏子串由靠近所述光伏组件底部的第一光伏子串中的至少一个电池片构成。
可选的，若所述第二光伏子串由位于所述光伏组件底部的第一光伏子串中的全部电池片构成，与所述第二光伏子串相连的第一光伏子串所对应的第一单向导通支路的正极，与所述第二光伏子串的第二单向导通支路的负极相连。
可选的，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串包括I类光伏子串和II类光伏子串，其中，
所述I类光伏子串由第i个和第i+1个所述第一光伏子串中、靠近所述光伏组件底部的多个电池片构成，其中，i取≥1的奇数；
所述II类光伏子串由第m个和第m+1个所述第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。
可选的，在所述第i个和所述第i+1个第一光伏子串中，用于构成所述第二光伏子串的电池片的数量均不超过3个。
可选的，所述第一单向导通支路和所述第二单向导通支路均包括：一个二极管、多个二极管串联组成的单向导通电路、多个二极管并联组成的单向导通电路，以及能够实现单向导通的半导体器件中的一种。
可选的，一个或多个单向导通支路封装在同一封装体内，其中，所述单向导通支路包括所述第一单向导通支路和/或所述第二单向导通支路。
可选的，所述第二单向导通支路设置于所述光伏组件的底部。
可选的，在所述光伏组件横向安装的情况下，第n个和第n+1个所述第一光伏子串作为一组，与相应的第一单向导通支路反向并联；
第N个所述第一光伏子串作为所述第二光伏子串单独设置于所述光伏组件的底部，其中，其中，n、N均为奇数，且1≤n＜N。
第二方面，本发明提供一种光伏组件，包括:框架、接线盒，以及本发明第一方面任一项所述的光伏组件电路，其中，
所述接线盒和所述光伏组件电路均设置于所述框架内；
所述光伏组件电路中的串联支路的正极与所述接线盒的正极端相连；
所述串联支路的负极与所述接线盒的负极端相连。
可选的，所述接线盒包括分体接线盒,其中，
用于容纳所述光伏组件电路中第二单向导通支路的分体接线盒，设置于使得相应的第二单向导通支路的连接线路最短的预设位置。
第三方面，本发明提供一种光伏电站，包括：至少一个本发明第二方面任一项所述的光伏组件，其中，
所述光伏组件内的至少一个电池片处于预测遮挡区域内。
本发明提供的光伏组件电路，包括多个由预设数量的电池片串联而成的第一光伏子串、至少一个第一单向导通支路和至少一个第二单向导通支路，各第一光伏子串串联连接，形成串联支路，作为光伏组件电路生成电能的核心部件，各第一单向导通支路与串联支路中至少一个第一光伏子串反向并联，进一步的，第二单向导通支路与由串联支路中处于预测遮挡区域内的电池片组成的第二光伏子串反向并联。基于本发明提供的光伏组件电路，当光伏组件电路中的第二光伏子串被遮挡，并等效为负载时，相应的第二单向导通支路会将其旁路掉，由于第二光伏子串是由处于预测遮挡区域内的电池片构成的，对于实际应用中不可能被遮挡的电池片，第二单向导通支路不会将其旁路掉，与现有技术中通过第一单向导通支路将整个第一光伏子串切除的方式相比，本发明提供的光伏组件电路仅仅将被遮挡的电池片切除，正常工作的电池片仅减少一小部分，因此，可以最大限度的保持光伏组件的发电能力，尽可能确保光伏组件的整体发电量。
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是现有技术中常见的光伏组件电路的拓扑图；
图2是本发明申请提供的一种光伏组件电路的拓扑图；
图3是本发明申请中图2所示光伏组件电路的原理示意图；
图4是本发明申请提供的另一种光伏组件电路的拓扑图；
图5是本发明申请提供的再一种光伏组件电路的拓扑图；
图6是本发明申请提供的又一种光伏组件电路的拓扑图；
图7是本发明申请提供的另一种光伏组件电路的拓扑图；
图8是本发明申请提供的光伏组件电路中半导体器件的封装结构示意图；
图9是本发明申请提供的光伏组件的背面结构示意图。
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。
发明人研究发现，造成光伏组件被局部遮挡的原因大致可以分为两种情况，其一是外部阴影形成的遮挡，比如前后排光伏组件间距较小，或者光伏组件靠近女儿墙，排风口等，都有可能在光伏组件上形成条状阴影。其二是光伏组件表面积灰，如长时间灰尘堆积，在光伏组件边框底部附近会造成遮挡等。而在实际应用中，可以根据光伏组件在光伏电站中的具体位置、光伏电站的设计布局，以及光伏组件表面积灰位置的分布情况，提前预测出各光伏组件有可能被遮挡，或者更容易发生遮挡的区域，基于此，在本发明下述各个实施例中，将光伏组件中有可能被遮挡、或者更容易发生遮挡的区域定义为预测遮挡区域。同时，在同样的遮挡条件下，光伏组件安装方式的不同，遮挡对光伏组件的影响也会不同。
基于上述内容，本发明提供的光伏组件电路，包括多个由预设数量的电池片串联而成的第一光伏子串、至少一个第一单向导通支路，以及至少一个第二单向导通支路，其中，
电池片是光伏组件电路将太阳能转化为电能的基本单元，同样也是光伏组件实现发电功能的基本单元。各第一光伏子串由预设数量的电池片串联而成，在实际应用中，同一光伏组件中的各个第一光伏子串的电池片数量往往都是相同的，以使得各第一光伏子串的输出电压相同，当然，也可以根据实际的设计需求，采用不同数量的电池片构成各个第一光伏子串，本发明对于各第一光伏子串的具体构成方式不做限定。
可选的，各第一光伏子串按照预设的串联次序串联连接，形成一条串联支路，串联支路的正极作为光伏组件电路的正极，串联支路的负极作为光伏组件电路的负极。基于第一光伏子串的构成方式，可以看出，所得串联支路其实是由若干电池片依次串联而成的，各第一光伏子串也可以看作是对依次串联的电池片进行划分后得到的。
本发明实施例提供的光伏组件电路中至少包括一个第一单向导通支路，在实际应用中，第一单向导通支路的设置数量，与第一光伏子串的数量具有直接关系。比如，光伏组件电路中设置有2M个第一光伏子串，其中，M为≥1的整数，相应的，第一单向导通支路往往对应的设置M个，当然，也可以设置其他数量的第一单向导通支路。各第一单向导通支路与前述串联支路中的至少一个第一光伏子串反向并联，并且，各第一单向导通支路所反向并联的第一光伏子串互不相同。在实际应用中，第一单向导通支路和第二单向导通支路均可以是一个二极管、多个二极管串联组成的单向导通电路、多个二极管并联组成的单向导通电路，以及能够实现单向导通的半导体器件中的任意一种，构建电路时，可以根据需要选取任意一种实现方式。
可选的，可以参见图2，在图2所示实施例中，设置有S1-S6共计6个第一光伏子串，第一单向导通支路由一个二极管实现，即图2中示出的二极管D1-D3，具体的，D1与S1和S2反向并联，D2与S3和S4反向并联，D3与S5和S6反向并联。
在本发明提供的各个实施例中，根据光伏组件的安装方向以及各第一光伏子串的布设位置，在前述串联支路中进一步划分出至少一个第二光伏子串，可以想到的是，由于串联支路是由若干电池片串联而成的，因此，每一个第二光伏子串同样是由多个相邻的电池片串联而成，最为重要的是，第二光伏子串中的电池片还是在光伏组件的实际使用中处于预测遮挡区域内电池片。
本发明中提供的第二单向导通支路与第二光伏子串反向并联，并且，第二单向导通支路与第二光伏子串一一对应设置，一个第二单向导通支路对应一个第二光伏子串，各第二单向导通支路反向并联的第二光伏子串互不相同。基于这种设置，当第二光伏子串两端的反向电压达到第二单向导通支路的导通电压是，相应的第二单向导通支路会导通，从而将对应的第二光伏子串切除，避免第二光伏子串造成热斑效应。
如前所述，在确定的遮挡场景下，对于构成第二光伏子串的电池片的选择，需要结合光伏组件的安装方向以及组件电路中各光伏组串的布设位置确定，本发明后续的各个实施例，将主要针对不同场景下，第二光伏子串的选择进行介绍，此处暂不详述。
综上所述，本发明提供的光伏组件电路，当光伏组件电路中的第二光伏子串被遮挡，并等效为负载时，相应的第二单向导通支路会将其旁路掉，由于第二光伏子串是由串联支路中处于预测遮挡区域内的电池片构成的，对于实际应用中不可能被遮挡的电池片，第二单向导通支路不会将其旁路掉，与现有技术中通过第一单向导通支路将整个第一光伏子串切除的方式相比，本发明提供的光伏组件电路仅仅将被遮挡的电池片切除，正常工作的电池片仅减少一小部分，因此，可以最大限度的保持光伏组件的发电能力，尽可能确保光伏组件的整体发电量。
可选的，参见图2，图2是本发明申请提供的一种光伏组件电路的拓扑图，在本实施例中，设置S1-S6共计6个第一光伏子串，并呈6列布设，同时，还设置有D1-D3共计3个第一单向导通支路，第一单向导通支路与第一光伏子串的连接情况可以参照上述内容，此处不再复述。
图2所示实施例，给出的是光伏组件纵向安装的情况，在光伏组件纵向安装的情况下，遮挡大都发生在组件框架的底部，因此，本实施例中第二光伏子串由第i个和第i+1个第一光伏子串中、靠近光伏组件底部的多个电池片构成，其中，i取≥1的奇数。具体的，第一光伏子串S1和S2中位于光伏组件底部的两个电池片属于预测遮挡区域内的电池片，由S1和S2中这四个相邻的电池片构成第二光伏子串，D4作为本发明实施例提供的第二单向导通支路与其反向并联连接；以此类推，第二单向导通支路D5和第二单向导通支路D6分别与对应的第二光伏子串反向并联。
基于上述连接关系，参见图3，图3是本发明中图2所示光伏组件电路的原理示意图，当各第一光伏子串中位于光伏组件底部，即处于预测遮挡区域内的电池片(图3中以灰色电池片示出)被遮挡时，由相应电池片组成的第二光伏子串等效为负载，当第二光伏子串的反向电压达到相应第二单向导通支路的导通电压时，第二单向导通支路导通，第二光伏子串即被旁路掉，其他未被遮挡的电池片产生的电流将按照图3中虚线所示的流通路径流通，大部分未被遮挡的电池片仍能继续正常工作，从而大大降低对于光伏组件整体发电量的影响，并降低热斑效应对于光伏组件使用寿命的影响。
可选的，考虑到实际应用中，纵向安装的光伏组件中，各第一光伏子串被遮挡的电池片数量不会很多，因此，在图2和图3所示的实施例中，在第i个和第i+1个第一光伏子串中，用于构成第二光伏子串的电池片的数量均不超过3个。进一步的，构成第二光伏子串的电池片数量不多，相应的，对与第二光伏子串反向并联的第二单向导通支路的耐压要求也可以降低，选择耐压等级更小的二极管，可以有效控制光伏组件电路的整体成本。
可选的，参见图4，图4是本发明申请提供的另一种光伏组件电路的拓扑图，图4提供的光伏组件电路的基本结构与图2所示实施例提供的光伏组件电路基本相同，对于二者相同的构成部分，此处不再复述，具体可参照上述内容实现。
与图2所示实施例不同的是，在本实施例提供的光伏组件电路中，第二光伏子串是由第m个和第m+1个第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。具体的，S2和S3作为第二光伏子串，第二单向导通支路D4与其反向并联连接；S4和S5作为第二光伏子串，第二单向导通支路D5与其反向并联。同时，基于组件电路中的第一单向导通支路D1-D3，可以实现任意相邻的两个第一光伏子串之间都设置一个二极管。
结合图1所示的现有技术，一个第一单向导通支路负责保护两个第一光伏子串，当遮挡同时发生在一个第一单向导通支路所负责的两个第一光伏子串时，通过第一单向导通支路旁通这两个第一光伏子串即可，比如，通过第一单向导通支路D1旁路第一光伏子串S1和S2。但是，如果遮挡发生在两个第一单向导通支路负责的区域内时，比如，D1负责的S2和D2负责的S3被遮挡，现有技术中，D1和D2会同时导通，直接切除4个第一光伏子串，对于光伏组件而言，整体的发电能力直接损失2/3。
可以想到的是，图4实施例中增设的第二单向导通支路，负责保护的是两个完整的第一光伏子串，因此，第二单向导通支路的耐压水平与第一单向导通支路的耐压水平是一致的，可以参照现有技术中第一单向导通支路的选型标准选择。
图4中以灰色电池片示出第二光伏子串的构成情况，同时，以虚线示出第二单向导通支路导通后的电流流通路径。通过图4提供的光伏组件电路，在发生上述S2和S3被局部遮挡的情况时，D4将导通，将S2和S3切除，光伏组件整体的发电能力仅损失1/3，从而达到尽可能稳定光伏组件发电能力的目的。
进一步的，对于单个第一光伏子串被遮挡的情况，比如，第一光伏子串S2被部分遮挡，现有技术的组件电路会使D1旁路导通，S1和S2都不发电。而本发明实施例提供的光伏组件电路会有两种情形:一种是D1旁路导通，S1和S2都被切除，不发电，第二种是D4旁路导通，S2和S3都被切除不发电。具体是D1导通还是D4导通，会依据相对应的第一光伏子串的功率大小自动选择。从发生的概率来看，两种情况各有一半的可能性，因此，第二单向导通支路的设置降低了现有方案的发热情况，将热源等概率的分布在两侧，而不是集中在一个二极管的位置，有助于降低光伏组件的寿命损失。
考虑到图4所提供的实施例中，仍然是以两个完整的第一光伏子串构成第二光伏子串的，而实际应用中很可能只是部分电池片受到遮挡，特别是位于光伏组件底部的电池片，图4提供的实施例还可以进一步的做出改进。
可选的，可以将图2所示的电路拓扑与图4所示的电路拓扑结合到一起，综合两种电路拓扑的优点。具体的，在光伏组件纵向安装的情况下，任一第二光伏子串可以细分为I类光伏子串和II类光伏子串，其中，
I类光伏子串采用图2所示实施例的结构，由第i个和第i+1个第一光伏子串中、靠近光伏组件底部的多个电池片构成，其中，i取≥1的奇数。II类光伏子串采用图4所示实施例的结构，由第m个和第m+1个第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。
结合后的光伏组件电路，即可解决局部遮挡带来的问题，同时，还可以有效改善光伏组件的发热问题，在最大程度上维持光伏组件的发电量。
可选的，在上述任意一个光伏组件纵向安装的实施例中，第二单向导通支路均可以设置在光伏组件的底部，不与光伏组件上部的接线盒在一起，从而减少组件内部汇流线路的成本，简化制造工艺。
在光伏电站的实际建设中，为了节省连接线缆等BOS成本，会将光伏组件横向安装，本发明申请还针对横向安装的光伏组件提供了新的光伏组件电路。
可选的，参见图5，图5本发明申请提供的再一种光伏组件电路的拓扑图。在本实施例中，各电池片的布设、连接，以及第一单向导通支路的选型、连接，均可以参照上述各实施例实现，此处不再复述。
光伏组件横向安装时，靠近光伏组件最底部的一个第一光伏子串中的电池片属于处于预设遮挡区域内的电池片，具体的，根据实际应用场景，有可能最底部的整个第一光伏子串完全被遮挡，也有可能最底部第一光伏子串中的部分电池片被遮挡，当然，如果遮挡较为严重，甚至有可能遮挡从底部向上的第二个第一光伏子串的部分或全部电池片，因此，在本实施例中，第二光伏子串需要结合具体的应用场景，由靠近光伏组件底部的第一光伏子串中的至少一个电池片构成。
在图5所示的实施例中，第一光伏子串S6位于光伏组件底部，且S6中的全部电池片均属于处于预设遮挡区域内的电池片，因此，第二光伏子串即由第一光伏子串S6中的全部电池片构成，第二单向导通支路D4与S6反向并联。当S6被遮挡时，D4导通，将S6切除，与现有技术中直接将S5和S6全部切除的方式相比，光伏组件损失的发电功率显然更少一些。
可以想到的是，由于第二单向导通支路所反向并联的电池片不会超过相应第一单向导通支路反向并联的电池片数量，更多的情况下，甚至不会超过一个第一光伏子串中电池片的数量，因此，在本实施例中，第二单向导通支路的额定耐压值不会超过第一单向导通支路的额定耐压值，大都数情况下都会小于第一单向导通支路耐压值的一半。
进一步的，基于上述实施例，如果第二光伏子串由位于光伏组件底部的第一光伏子串中的全部电池片组成，那么与第二光伏子串相连的第一光伏子串所对应的第一单向导通支路的正极，可以直接与第二光伏子串的第二单向导通支路的负极相连。具体的，参见图6，图6是本发明申请提供的又一种光伏组件电路，如图6所示，第二光伏子串由S6中的全部电池片构成，第二单向导通支路D4与第二光伏子串(即第一光伏子串S6)反向并联连接。S5即为与第二光伏子串相连的第一光伏子串，D3即为与S5对应的第一单向导通支路，第一单向导通支路D3的正极可以直接与第二单向导通支路D4的负极相连。此种情况下，第一单向导通支路D3和第二单向导通支路D4所反并联的电池片均为一个第一光伏子串的电池片数量，因此，二者都可以选择耐压水平更低的二极管。
以此类推，可以为S2和S4设置第二单向导通支路，同时，将D1和D2的正极与相应的第二单向导通支路的负极相连，使得D1和D2同样也可以选择耐压水平更低的二极管。
随着光伏组件技术的发展，出现了包含奇数个第一光伏子串的光伏组件电路，如图7所示，示出一种布设有5个第一光伏子串的光伏组件电路。当然，各第一光伏子串依然是由多个电池片依次串联而成的，各第一光伏子串之间也呈串联关系。对于这类光伏组件电路，现有技术中大都将单独的一个第一光伏子串放在电路的中间位置，本发明实施例出于降低热斑效应影响，稳定光伏组件发电量的目的，提出图7所示的一种新的电路拓扑结构。
在光伏组件横向安装的情况下，如果光伏组件电路包括N个第一光伏子串，其中，N为奇数。按照由光伏组件顶部至光伏组件底部的顺序，本实施例将第n个和第n+1个第一光伏子串作为一组，并与相应的第一单向导通支路反向并联，其中，n为奇数，且1≤n＜N。比如，将S1和S2作为一组，与第一单向导通支路D1反向并联；将S3和S4作为一组，与第一单向导通支路D2反向并联。进一步的，将第N个第一光伏子串，即最后单独的一个光伏子串S5，作为第二光伏子串单独设置于光伏组件的底部。
当光伏组件被局部遮挡时，通过D3将底部的第二光伏子串旁通即可。与现有技术相比，第二单向导通支路的额定耐压值可以仅取第一单向导通支路的一半，将单独的第一光伏子串放在最底部作为第二光伏子串，还可以达到改善热斑效应，稳定光伏组件发电量的目的。
可以想到的是，在光伏组件横向安装的情况下，由于光伏组件的外观属于对称结构，为了防止将第二光伏子串置于光伏组件的顶部，可以在光伏组件的外部设置方向标识，指明光伏组件横向安装时，应该将哪一侧放置在底部。
需要说明的是，在上述任一实施例中，光伏组件底部这一概念，都是基于光伏组件的安装方向而定义的，因此，光伏组件底部的具体位置是相对的，光伏组件的安装方向不同，光伏组件底部的具体位置也会不同。
可选的，在上述任一实施例中，可以将一个或多个单向导通支路封装在同一封装体内，当然，此处的单向导通支路可以是前述第一单向导通支路，也可是前述第二单向导通支路，甚至，可以将第一单向导通支路和第二单向导通支路封装在一个封装体内。参见图8，图8是本发明申请提供的光伏组件电路中半导体器件的封装结构示意图，如图所示，通过将多个单向导通支路封装在一起，可以有效减少光伏组件内使用的半导体器件的数量，有助于减小光伏组件的体积，提高光伏组件的集成度和功率密度，进而降低光伏组件的整体生产成本。
可选的，本发明还提供一种光伏组件，包括:框架、接线盒，以及上述任一项实施例所提供的光伏组件电路，其中，
所述接线盒和所述光伏组件电路均设置于所述框架内；
所述光伏组件电路中的串联支路的正极与所述接线盒的正极端相连；
所述串联支路的负极与所述接线盒的负极端相连。
可选的，所述光伏组件包括半片光伏组件和叠瓦光伏组件。
可选的，所述接线盒包括分体接线盒。可以想到的是，在使用分体接线盒时，根据应用对象的不同，可以分为用于容纳第一单向导通支路的分体接线盒、用于容纳第二单向导通支路的分体接线盒，当然，还可以根据连接需要设置用于容纳其他对象的分体接线盒。需要强调的是，在本发明实施例中，用于容纳光伏组件电路中第二单向导通支路的分体接线盒，设置于预设位置，该预设位置可以使得相应的第二单向导通支路的连接线路最短。参见图9，图9是本发明实施例提供的光伏组件的背面结构示意图，如图9所示，用于容纳第一单向导通支路的分体接线盒布设于光伏组件的上部，与第一单向导通支路在电路拓扑的位置更为接近，用于容纳第二单向导通支路的分体接线盒布设于光伏组件的下部，同样与第二单向导通支路在电路拓扑中的位置更为接近。
比如，在图3或图4所示实施例的电路拓扑中，第二单向导通支路可以优选的设置于光伏组件底部，此种情况下，分体接线盒的设置应与电路拓扑所展示的位置基本一致，即将分体接线盒设置于光伏组件底部，从而使得其内部容纳的第二单向导通支路的连接线路最短，从而简化光伏组件的结构，同时，降低产品成本。
可选的，本发明还提供一种光伏电站，包括：至少一个上述任一项实施例提供的、设置有第二单向导通支路的光伏组件，并且，该光伏组件内的至少一个电池片处于预测遮挡区域内。比如，该预测遮挡区域可以是靠近女儿墙或排风口等有可能在光伏组件上形成条状阴影的区域。
可以想到的是，对于光伏电站中不符合上述情况的区域，可以选择现有技术中并未设置有第二单向导通支路的光伏组件，通过两种类型光伏组件的搭配使用，可以在确保光伏电站整体发电量的前提下，有效控制光伏电站的建设成本。对于光伏电站中的其他构成设备，比如，汇流箱、逆变器等设备，可以参照现有技术实现，本发明对此不做限定。
本说明书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。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (15)
1.一种光伏组件电路，其特征在于，包括：多个由预设数量的电池片串联而成的第一光伏子串、至少一个第一单向导通支路，以及至少一个第二单向导通支路，其中，
各所述第一光伏子串串联连接，形成串联支路；
各所述第一单向导通支路与所述串联支路中至少一个所述第一光伏子串反向并联；
所述第二单向导通支路与第二光伏子串反向并联；其中，所述第二光伏子串由所述串联支路中处于预测遮挡区域内的电池片组成。
2.根据权利要求1所述的光伏组件电路，其特征在于，所述第二光伏子串根据光伏组件的安装方向以及各所述第一光伏子串的布设位置确定。
3.根据权利要求2所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串由第i个和第i+1个所述第一光伏子串中、靠近所述光伏组件底部的多个所述电池片构成，其中，i取≥1的奇数。
4.根据权利要求2所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串由第m个和第m+1个所述第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。
5.根据权利要求2所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述光伏组件横向安装的情况下，所述第二光伏子串由靠近所述光伏组件底部的第一光伏子串中的至少一个电池片构成。
6.根据权利要求5所述的光伏组件电路，其特征在于，若所述第二光伏子串由位于所述光伏组件底部的第一光伏子串中的全部电池片构成，与所述第二光伏子串相连的第一光伏子串所对应的第一单向导通支路的正极，与所述第二光伏子串的第二单向导通支路的负极相连。
7.根据权利要求2所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述光伏组件纵向安装的情况下，所述第二光伏子串包括I类光伏子串和II类光伏子串，其中，
所述I类光伏子串由第i个和第i+1个所述第一光伏子串中、靠近所述光伏组件底部的多个电池片构成，其中，i取≥1的奇数；
所述II类光伏子串由第m个和第m+1个所述第一光伏子串中的电池片构成，其中，m取≥2的偶数。
8.根据权利要求3所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述第i个和所述第i+1个第一光伏子串中，用于构成所述第二光伏子串的电池片的数量均不超过3个。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光伏组件电路，其特征在于，所述第一单向导通支路和所述第二单向导通支路均包括：一个二极管、多个二极管串联组成的单向导通电路、多个二极管并联组成的单向导通电路，以及能够实现单向导通的半导体器件中的一种。
10.根据权利要求1-8任一项所述的光伏组件电路，其特征在于，一个或多个单向导通支路封装在同一封装体内，其中，所述单向导通支路包括所述第一单向导通支路和/或所述第二单向导通支路。
11.根据权利要求3-4任一项所述的光伏组件电路，其特征在于，所述第二单向导通支路设置于所述光伏组件的底部。
12.根据权利要求2、5-6任一项所述的光伏组件电路，其特征在于，在所述光伏组件横向安装的情况下，第n个和第n+1个所述第一光伏子串作为一组，与相应的第一单向导通支路反向并联；
第N个所述第一光伏子串作为所述第二光伏子串单独设置于所述光伏组件的底部，其中，其中，n、N均为奇数，且1≤n＜N。
13.一种光伏组件，其特征在于，包括:框架、接线盒，以及权利要求1-12任一项所述的光伏组件电路，其中，
所述接线盒和所述光伏组件电路均设置于所述框架内；
所述光伏组件电路中的串联支路的正极与所述接线盒的正极端相连；
所述串联支路的负极与所述接线盒的负极端相连。
14.根据权利要求13所述的光伏组件，其特征在于，所述接线盒包括分体接线盒,其中，
用于容纳所述光伏组件电路中第二单向导通支路的分体接线盒，设置于使得相应的第二单向导通支路的连接线路最短的预设位置。
15.一种光伏电站，其特征在于，包括：至少一个权利要求13-14任一项所述的光伏组件，其中，
所述光伏组件内的至少一个电池片处于预测遮挡区域内。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022089947A1 (de) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Solarzellenmodul |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633187A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-01 | 河海大学常州校区 | 一种高发电性能光伏组件 |
| CN205609538U (zh) * | 2016-02-26 | 2016-09-28 | 昆腾微电子股份有限公司 | 光伏组件 |
| CN206685394U (zh) * | 2017-05-02 | 2017-11-28 | 上海正硅实业发展有限公司 | 一种横向排布的光伏组件系统 |
| CN107690707A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-02-13 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种光伏组件的内部保护电路结构 |
| CN108615777A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-02 | 浙江晶科能源有限公司 | 光伏组件 |
| CN208189603U (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-04 | 浙江芯能光伏科技股份有限公司 | 一种纵向排列的光伏组件系统 |
| CN109817748A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-28 | 苏州亚傲鑫企业管理咨询有限公司 | 晶体硅光伏电池连接组及组件 |
| CN209016070U (zh) * | 2018-10-18 | 2019-06-21 | 江苏昊宇光伏科技有限公司 | 单晶硅太阳能电池光伏组件 |
| CN110365288A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-10-22 | 常州铭盟电力工程有限公司 | 一种随机遮光式最大功率输出的光伏组件 |
| CN110911512A (zh) * | 2019-09-11 | 2020-03-24 | 唐山海泰新能科技股份有限公司 | 一种光伏组件 |
-
2020
- 2020-06-29 CN CN202010609831.4A patent/CN111725345A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633187A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-01 | 河海大学常州校区 | 一种高发电性能光伏组件 |
| CN205609538U (zh) * | 2016-02-26 | 2016-09-28 | 昆腾微电子股份有限公司 | 光伏组件 |
| CN206685394U (zh) * | 2017-05-02 | 2017-11-28 | 上海正硅实业发展有限公司 | 一种横向排布的光伏组件系统 |
| CN107690707A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-02-13 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种光伏组件的内部保护电路结构 |
| CN208189603U (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-04 | 浙江芯能光伏科技股份有限公司 | 一种纵向排列的光伏组件系统 |
| CN108615777A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-02 | 浙江晶科能源有限公司 | 光伏组件 |
| CN209016070U (zh) * | 2018-10-18 | 2019-06-21 | 江苏昊宇光伏科技有限公司 | 单晶硅太阳能电池光伏组件 |
| CN109817748A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-28 | 苏州亚傲鑫企业管理咨询有限公司 | 晶体硅光伏电池连接组及组件 |
| CN110365288A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-10-22 | 常州铭盟电力工程有限公司 | 一种随机遮光式最大功率输出的光伏组件 |
| CN110911512A (zh) * | 2019-09-11 | 2020-03-24 | 唐山海泰新能科技股份有限公司 | 一种光伏组件 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022089947A1 (de) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Solarzellenmodul |
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