CN112636695A - 一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法 - Google Patents

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赵志国
秦校军
肖平
赵东明
邬俊波
董超
熊继光
王百月
冯笑丹
梁思超
王森
张�杰
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    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本发明提供的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法，包括补偿光源控制器，其中，补偿光源控制器用于采集每个串联电池组件子电池输出的实际电流密度；并计算实际电流密度与该串联电池组件子电池对应的标准电流密度之间的差值百分比；进而将该差值百分比与预设阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复；本发明在降低组件维护及更换成本的基础上，达到稳定且最高效率利用太阳能电池发电的目的。

Description

一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法。
背景技术
由于化石燃料的枯竭与其燃烧所造成的污染，人们亟需一种新型的清洁能源技术来解决目前人类所面临的能源紧缺问题，相比较而言，太阳能由于其储量丰富，材料易得，投资小且无污染而脱颖而出，近年来太阳能电池逐渐走进千家万户的生活。
为了降低生产成本，提高组件整体的光电转换效率，相当部分太阳能电池采用串联结构形成完整结构，然而由于高温或其他外界因素影响，太阳能电池组件中某一子电池易产生坏点等现象导致整个电池组件产生不可逆退化，极大提高了电池的实际成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法，解决了现有技术中存在的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，包括补偿光源控制器，其中，补偿光源控制器用于采集每个串联电池组件子电池输出的实际电流密度；并计算实际电流密度与该串联电池组件子电池对应的标准电流密度之间的差值百分比；进而将该差值百分比与预设阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复。
优选地，当该差值百分比大于等于预设阈值时，则对该串联太阳能电池的输出功率进行修复；否则，保持该串联太阳能电池的输出功率不变。
优选地，所述补偿光源控制器连接有用于产生光强的可控补偿光源产生器，所述可控补偿光源产生器设置有多个，每个所述串联电池组件子电池对应设置有一个可控补偿光源产生器。
一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，包括以下步骤：
采集每个串联电池组件子电池输出的实际电流密度；
计算实际电流密度与每个串联电池组件子电池对应的标准电流密度之间的差值百分比；
将该差值百分比与预设阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复。
优选地，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复，具体方法是：
当该差值百分比大于等于预设阈值时，对该串联太阳能电池输出功率的修复；否则，保持该串联太阳能电池的输出功率不变。
优选地，当该差值百分比大于等于预设阈值时，对该串联太阳能电池输出功率的修复，具体方法是：
通过下式计算类聚光强度倍数；
Figure BDA0002838025600000021
其中，X为类聚光强度倍数；α为不同类型太阳能电池聚光强度下的相应反应系数；其中，
Figure BDA0002838025600000022
为X个标准太阳光强下电池短路电流密度，
Figure BDA0002838025600000023
为1个标准太阳光强下电池短路电流密度；
根据类聚光强度倍数得到相对应的外加光强；将得到的外加光强作用于对应的串联电池组件子电池，实现对该串联电池组件子电池的短路电流进行补偿，进而实现对太阳能电池模组输出功率的修复。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统及方法，通过对每个电池组件子电池的实时监控并添加外加可控光源，在电池出现坏点或单一电池片出现效率波动时，通过外加光源照射方式，对损坏电池片进行电流补偿，消除损坏电池对整体输出功率的削减作用，使组件输出功率保持稳定，使得最终的太阳能电池的输出功率保持不变或增大，本发明在降低组件维护及更换成本的基础上，达到稳定且最高效率利用太阳能电池发电的目的。
附图说明
图1为串联太阳能电池最大功率修复方法的示意图；
其中，1、太阳光 2、串联电池组件子电池2 3、可控补偿光源产生器3 4、补偿光源控制器。
具体实施方式
在描述本发明的实施方案时，为了清楚起见，使用了特定的术语。然而，本发明无意局限于所选择的特定术语。应了解每个特定元件包括类似的方法运行以实现类似目的的所有技术等同物。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的一种用于控制串联太阳能电池输出功率的装置，包括串联电池组件子电池2、可控补偿光源产生器3和补偿光源控制器4，其中，补偿光源控制器4用于对串联电池组件子电池2电流密度进行实时监控，并对可控补偿光源产生器3进行控制信号；所述可控补偿光源产生器3用于产生光强，进而对光源强度进行控制。
每个串联电池组件子电池2对应设置有一个可控补偿光源产生器3。
可控补偿光源产生器包括商用太阳光模拟器及相应输出光强控制系统。
本发明涉及的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，包括以下步骤：
通过补偿光源控制器4实时采集每个串联电池组件子电池2输出的实际电流密度；
计算实际电流密度与每个串联电池组件子电池2对应的标准电流密度之间的差值百分比，之后将该差值百分比与预设阈值进行对比；
当某个串联电池组件子电池2的差值百分比大于等于预设阈值时，通过式(1)计算类聚光强度倍数，并通过可控补偿光源产生器3输出与类聚光强度倍数相对应的外加光强，调节该某个串联电池组件子电池2的短路电流，使其输出的实际电流密度达到标准电流密度，进而实现对光源强度的控制，完成对太阳能电池模组输出功率的调节修复及控制。
其中，通过光强修复方式在提高电路输出电流的同时，输出电压基本保持不变，满足了实际应用过程中的应用要求，保障了发电机组的正常运行。
外加光强对于子电池修复方式为下述公式，其中，子电池输出短路电流强度与光强之间满足线性关系：
Figure BDA0002838025600000041
其中，X为通过补偿光源实现的类聚光强度倍数；α为不同类型太阳能电池(如单晶硅电池、钙钛矿太阳能电池等)聚光强度下的相应反应系数；其中，
Figure BDA0002838025600000042
为X个标准太阳光强下电池短路电流密度，
Figure BDA0002838025600000043
为1个标准太阳光强下电池短路电流密度。
同时，电池开路电压Voc及填充因子FF在不同光强下满足：
Figure BDA0002838025600000044
其中，X为通过补偿光源实现的类聚光强度倍数，
Figure BDA0002838025600000045
为X个标准太阳光强下电池开路电压，
Figure BDA0002838025600000046
为1标准太阳光强下电池开路电压，k为玻尔兹曼常数，T为温度，q为单电子载荷量。
在不同光强下，开路电压及填充因子与光强之间满足对数关系，即开路电压及填充因子不会在外加光强情况下对组件整体输出功率产生较大波动影响，保证了组件运行使用的稳定性。
当串联电路中某节电池发生不可逆衰减时，电池模组电流密度Isc(标准电流密度)下降至Ico(衰减后实际电流密度)，模组总效率由Eff(标准电池输出功率)下降至Eco(衰减后电池输出功率)，其中，Eco/Eff≈Ico/Isc，通过控制4光源补偿器，调节所控制3LED光源，在串联电路衰减子电池上产生相应补偿电流Iadd(外加光强后所补偿的电池电流密度)，其中，Iadd≈Isc-Ico，则电池效率在外加光源控制下，实现由Eco向Eff提升的电池功率修复效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统，其特征在于，包括补偿光源控制器(4)，其中，补偿光源控制器(4)用于采集每个串联电池组件子电池(2)输出的实际电流密度；并计算实际电流密度与该串联电池组件子电池(2)对应的标准电流密度之间的差值百分比；进而将该差值百分比与预设阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复。
2.根据权利要求1所述的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统，其特征在于，当该差值百分比大于等于预设阈值时，则对该串联太阳能电池的输出功率进行修复；否则，保持该串联太阳能电池的输出功率不变。
3.根据权利要求1所述的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的系统，其特征在于，所述补偿光源控制器(4)连接有用于产生光强的可控补偿光源产生器(3)，所述可控补偿光源产生器(3)设置有多个，每个所述串联电池组件子电池(2)对应设置有一个可控补偿光源产生器(3)。
4.一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集每个串联电池组件子电池(2)输出的实际电流密度；
计算实际电流密度与每个串联电池组件子电池(2)对应的标准电流密度之间的差值百分比；
将该差值百分比与预设阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复。
5.根据权利要求4所述的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，其特征在于，根据对比结果判断是否进行该串联太阳能电池输出功率的修复，具体方法是：
当该差值百分比大于等于预设阈值时，对该串联太阳能电池输出功率的修复；否则，保持该串联太阳能电池的输出功率不变。
6.根据权利要求5所述的一种对串联太阳能电池输出功率进行修复的方法，其特征在于，当该差值百分比大于等于预设阈值时，对该串联太阳能电池输出功率的修复，具体方法是：
通过下式计算类聚光强度倍数；
Figure FDA0002838025590000021
其中，X为类聚光强度倍数；α为不同类型太阳能电池聚光强度下的相应反应系数；其中，
Figure FDA0002838025590000022
为X个标准太阳光强下电池短路电流密度，
Figure FDA0002838025590000023
为1个标准太阳光强下电池短路电流密度；
根据类聚光强度倍数得到相对应的外加光强；将得到的外加光强作用于对应的串联电池组件子电池(2)，实现对该串联电池组件子电池(2)的短路电流进行补偿，进而实现对太阳能电池模组输出功率的修复。
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