CN114326915B - 最大功率点追踪mppt控制器的安装方法和光伏系统 - Google Patents

最大功率点追踪mppt控制器的安装方法和光伏系统 Download PDF

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Abstract

本公开提出一种最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法和光伏系统，其中，安装方法包括：获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例；对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例；根据目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置；以及将MPPT控制器安装在目标位置。由此，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。

Description

最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法和光伏系统
技术领域
本公开涉及光伏系统技术领域，尤其涉及一种最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法和光伏系统。
背景技术
光伏发电系统是典型的电源串并联系统，串并联失配是影响其电量的一个非常重要的因素。失配在光伏系统中表现为“木桶效应”，即系统中少量组件的故障，会造成系统总发电量较大幅度的降低。最大功率点跟踪系统MPPT(Maximum Power Point Tracking)是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统。
目前，光伏发电系统常采用光伏组串级MPPT技术、阵列级MPPT技术和组件级MPPT技术，其中，光伏组串级MPPT技术和阵列级MPPT技术是通过优化组串及阵列的功率来提升电站效率，但不能解决光伏组件间的串并联失配；组件级MPPT技术是将每个光伏组件与MPPT控制器进行连接来解决光伏组件间的电学失配，但MPPT仅在光伏板有遮挡等故障时才会起到优化功率的作用，且在光伏组件正常工作时会有一定的电量损耗，减少了组件输出功率。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本公开的一个目的在于提出一种最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。
本公开的第二个目的在于提出一种光伏系统。
为达到上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，包括：获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例；对所述遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例；根据所述目标遮挡面积比例，从所述光伏组串中确定目标位置；以及将MPPT控制器安装在所述目标位置。
本公开实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，首先获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例，然后对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例，并根据目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置，最后将MPPT控制器安装在目标位置。由此，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。
另外，根据本公开上述实施例提出的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本公开的一个实施例，所述获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例，包括：基于所述光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定所述遮挡面积比例。
根据本公开的一个实施例，所述对所述遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例，包括：获取安装偏差值；根据所述安装偏差值对所述遮挡面积比例进行优化，以生成所述目标遮挡面积比例。
根据本公开的一个实施例，所述根据所述目标遮挡面积比例，从所述光伏组串中确定目标位置，包括：基于所述光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定所述光伏组串的遮挡位置；根据所述遮挡位置和所述目标遮挡面积比例，从所述光伏组串中确定所述目标位置。
根据本公开的一个实施例，所述根据所述遮挡位置和所述目标遮挡面积比例，从所述光伏组串中确定所述目标位置，包括：根据所述目标遮挡面积比例和所述光伏组串中光伏组件的数目，计算安装数目；根据所述安装数目和所述遮挡位置，从所述光伏组串中确定目标光伏组件，并将所述目标光伏组件上的位置作为所述目标位置。
根据本公开的一个实施例，还包括：若所述目标遮挡面积比例大于或等于比例阈值，则从所述光伏组串中确定目标线路，并将所述目标线路上的位置作为所述目标位置。
根据本公开的一个实施例，所述MPPT控制器包括组件级MPPT控制器和组串级MPPT控制器，所述将MPPT控制器安装在所述目标位置，包括：将所述组件级MPPT安装在所述目标光伏组件上；将所述组串级MPPT控制器安装在目标线路上。
根据本公开的一个实施例，所述目标光伏组件为光伏面板，所述目标线路为所述光伏组串中光伏组件的串联线路。
为达到上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种光伏系统，所述光伏系统包括光伏组串，所述光伏组串采用前述最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法实现最大功率点追踪MPPT控制器的安装。
本公开实施例的光伏系统，通过采用上述最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法实现最大功率点追踪MPPT控制器的安装，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本公开一个实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法的流程示意图；
图2为根据本公开一个实施例的光伏系统的示意图；
图3为根据本公开另一个实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法的流程示意图；
图4为根据本公开另一个实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法的流程示意图；
图5为根据本公开另一个实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法的流程示意图；
图6为根据本公开一个实施例的完成MPPT控制器安装的光伏系统的示意图；以及
图7为根据本公开另一个实施例的完成MPPT控制器安装的光伏系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
下面参照附图描述本公开实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法和光伏系统。
图1为根据本公开一个实施例的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法的流程示意图。
如图1所示，该最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，可包括：
步骤101，获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例。其中,光伏组串可为多个。
需要说明的是，该实施例中所描述的光伏系统可参见图2，图2是本公开实施例所涉及的一种光伏系统的示意图，该光伏系统可包括：逆变器和多个发电组件，其中，多个发电组件中的每个发电组件可包括汇流箱和多个光伏组串，其中，多个光伏组串中的每个光伏组串可由多个光伏组件(例如，光伏面板)串联构成。参见图2，发电组件中的多个光伏组串可在并联后与汇流箱的一端相连，该汇流箱的另一端可与逆变器相连。其中，多个发电组件中的各个汇流箱的另一端可在并联后与逆变器相连。
在本公开实施例中，上述的遮挡面积比例可以是预先设置好的，其中，在设置该遮挡面积比例的时候，需要考虑很多因素，例如，光伏系统所在电站的地形、光伏系统所在电站的布置特点等。其中，可将预先设置好的遮挡面积比例预存在PC(Personal Computer，个人计算机)电脑、手机、平板电脑等电子设备的存储空间中，以便于使用时获取。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例，可包括可基于光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定遮挡面积比例。
在本公开实施例中，受光伏系统所在电站的地形和布置的局限性(即，布置特点，例如，电站中光伏系统的光伏组串布置的高度、形状等)影响，光伏组串中的光伏面板可能会被遮挡，例如，光伏面板可能会被山峰、草木和建筑等物体遮挡，从而影响发电效率。相关工作人员可根据光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定(预测)光伏组串的遮挡面积，并获取光伏组串的总面积，然后根据该光伏组串的遮挡面积和总面积计算出遮挡面积比例。
作为一种可能的情况，可通过安装在光伏系统中的相关传感器(例如，光线传感器)检测光伏组串是否被遮挡，若是，则将遮挡的阴影信息发送至电子设备，由电子设备根据该阴影信息计算出遮挡面积，并根据该遮挡面积和光伏组串的总面积计算出遮挡面积比例。应说明的是，该实施例中所描述的电子设备可为计算机或服务器等，此处不做任何限定。
步骤102，对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例。
在本公开实施例中，可根据预设的优化策略对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例。其中，预设的优化策略可根据实际情况进行标定。
具体地，在获取到光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例后，可根据预设的优化策略对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图3所示，对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例，可包括：
步骤301，获取安装偏差值。
其中，安装偏差值可根据实际情况进行标定。
需要说明的是，该实施例中所描述的安装偏差值可以是预先设定好的，并将其预存在电子设备的存储空间中，以便于需要时获取。
步骤302，根据安装偏差值对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例。
在本公开实施例中，在获取上述安装偏差值后，可通过下述公式(1)对遮挡面积比例进行优化，以计算出目标遮挡面积比例。
S′＝Z*S   (1)
其中，S′可为目标遮挡面积比例，Z可为安装偏差范围，80％≤Z≤120％，S可为光伏组串的遮挡面积。
具体地，在获取到安装偏差值和光伏组串的遮挡面积比例后，可通过上述公式(1)计算出目标遮挡面积比例，以实现对遮挡面积的优化。
步骤103，根据目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图4所示，根据目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置，可包括：
步骤401，基于光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定光伏组串的遮挡位置。
在本公开实施例中，相关工作人员可根据光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定(预测)光伏组串的遮挡位置。
作为一种可能的情况，可通过安装在光伏系统中的相关传感器(例如，光线传感器)检测光伏组串是否被遮挡，若是，则获取光伏组串的遮挡位置。
步骤402，根据遮挡位置和目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置。
在本公开实施例中，可基于预设的确定策略并根据遮挡位置和目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置。其中，预设的确定策略可根据实际情况进行标定。
具体地，在获取到上述遮挡位置和目标遮挡面积比例后，可基于预设的确定策略并根据该遮挡位置和目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置。
为了清楚说明上一实施例，在本公开的一个实施例中，如图5所示，根据遮挡位置和目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置，可包括：
步骤501，根据目标遮挡面积比例和光伏组串中光伏组件的数目，计算安装数目。其中，光伏组件和目标光伏组件可为光伏面板。
在本公开实施例中，可通过下述公式(2)计算安装数目。
N＝S′*n   (2)
其中，S′可为目标遮挡面积，n可为光伏组件的数目，N可为安装数目。
具体地，在获取上述目标遮挡面积比例和光伏组串中光伏组件的数目后，可通过上过上述公式(2)计算安装数目，其中，安装数目N可为不小于S′*n的最大整数，例如，当S′*n＜1时，安装数目N可为1。此外，当S′＝0时，说明光伏组件未被遮挡，此时可不需要安装最大功率点追踪MPPT控制器，则N＝0。
步骤502，根据安装数目和遮挡位置，从光伏组串中确定目标光伏组件，并将目标光伏组件上的位置作为目标位置。其中，目标位置的数目等于安装数目。
具体地，在获取上述安装数目和遮挡位置后，可将光伏组串中被遮挡的组件作为待确定光伏组件，而后可从该待确定光伏组件中任意取出安装数目个光伏组件作为目标光伏组件，并可将该目标光伏组件上的位置作为目标位置。
进一步地，在本公开的一个实施例中，该最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法可包括若目标遮挡面积比例大于或等于比例阈值，则从光伏组串中确定目标线路，并将目标线路上的位置作为目标位置。其中，目标线路可为光伏组串中光伏组件的串联线路。应说明的是，该实施例中所描述的比例阈值(一般为50％)可根据实际情况进行标定。
具体地，在获取到上述目标遮挡面积比例后，可判断该目标遮挡面积比例是否大于或等于比例阈值，若是，则可从被遮挡的光伏组串中确定目标线路(即，将被遮挡的光伏组中光伏组件的串联线路确定目标线路)，并将该目标线路上的位置作为目标位置；若否，则说明该被遮挡的光伏组中光伏组件的串联线路上不需要安装MPPT控制器。
步骤104，将MPPT控制器安装在目标位置。
为了清楚说明上一实施例，在本公开一个实施例中，MPPT控制器可包括组件级MPPT控制器和组串级MPPT控制器，将MPPT控制器安装在目标位置，可包括将组件级MPPT安装在目标光伏组件上，并将组串级MPPT控制器安装在目标线路上。
在本公开实施例中，若上述目标遮挡面积比例小于比例阈值，则将组件级MPPT安装在上述的目标光伏组件(光伏面板)上；若上述目标遮挡面积比例大于或等于比例阈值，则还需将组串级MPPT控制器安装在上述目标线路上。由此，能够根据目标遮挡的比例采用不同的安装方式，使得MPPT控制器的安装更加合理，从而有效地提高光伏系统的发电效率。
具体地，在确定上述的目标位置后，其中，该目标位置可包括目标光伏组件上的位置和目标线路上的位置，首先可在将组件级MPPT安装在上述目标光伏组件上，并可将组串级MPPT控制器安装在上述目标线路上。其中，可基于本公开实施例提供的最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法为光伏系统中的每个光伏组串进行MPPT控制器的安装，其中，完成MPPT控制器安装的光伏系统可参见图6。
进一步地，在本公开实施例中，参见图7，对于安装有组件级MPPT控制器的光伏组串，可在该光伏组串中安装光伏组串功率管理器，并将该光伏组串功率管理器与该光伏组串中所有的组件级MPPT控制器连接，使得该光伏组串中所有的组件级MPPT控制器相互连接，其中，MPPT控制器的输出参数可设置为组串功率最大。其中，光伏组串功率管理器可用于采集该光伏组串的电流、电压和功率数据，并将采集到的电流、电压和功率数据反馈至该光伏组串内的组件级MPPT控制器，从而使得组件级MPPT控制器不仅对单个组件的功率起到优化作用，还能够优化整个光伏组串的功率。
更进一步地，在本公开实施例中，光伏组串内的组件级MPPT控制器的DC(DirectCurrent，直流)端可以以光伏组串功率管理器的功率最大为依据，调节自身的电流电压输出，从而达到更好优化效果。在本公开实施例中，首先获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例，然后对遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例，并根据目标遮挡面积比例，从光伏组串中确定目标位置，最后将MPPT控制器安装在目标位置。由此，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种光伏系统，其可包括光伏组串，该光伏组串可采用上述的方法实现最大功率点追踪MPPT控制器的安装。
本公开实施例的光伏系统，通过采用上述最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法实现最大功率点追踪MPPT控制器的安装，能够提高光伏系统的整体发电效率，并节省光伏系统的成本，提高收益率。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种最大功率点追踪MPPT控制器的安装方法，其特征在于，包括：
获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例；
通过下述公式对所述遮挡面积比例进行优化，以生成目标遮挡面积比例，所述公式的表达式为：
S′＝Z*S
其中，S′为目标遮挡面积比例，Z为安装偏差值，80％≤Z≤120％，S为光伏组串的遮挡面积比例；
根据所述目标遮挡面积比例和所述光伏组串中光伏组件的数目，计算MPPT控制器的安装数目，根据所述安装数目和所述光伏组串的遮挡位置，从所述光伏组串中确定目标位置；以及
将MPPT控制器安装在所述目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取光伏系统中光伏组串的遮挡面积比例，包括：
基于所述光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定所述遮挡面积比例。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述光伏系统所在电站的地形和布置特点，确定所述光伏组串的遮挡位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述安装数目和所述光伏组串的遮挡位置，从所述光伏组串中确定目标位置，包括：
根据所述安装数目和所述遮挡位置，从所述光伏组串中确定目标光伏组件；
将所述目标光伏组件上的位置作为所述目标位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述目标遮挡面积比例大于或等于比例阈值，则从所述光伏组串中确定目标线路，并将所述目标线路上的位置作为所述目标位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述MPPT控制器包括组件级MPPT控制器和组串级MPPT控制器，所述将MPPT控制器安装在所述目标位置，包括：
将所述组件级MPPT控制器安装在所述目标光伏组件上；
将所述组串级MPPT控制器安装在目标线路上。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，所述目标光伏组件为光伏面板，所述目标线路为所述光伏组串中光伏组件的串联线路。
8.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括光伏组串，所述光伏组串采用权利要求1至7中任一所述的方法实现最大功率点追踪MPPT控制器的安装。
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