新型的太阳能发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及太阳能发电领域，具体地，设及一种新型的太阳能发电系统。
【背景技术】
[0002] 目前，太阳能作为清洁能源的一种，正受到世界范围内的广泛关注。在欧洲，美洲 都建立了大型的光伏电站。光伏发电还很灵活，可W在楼房屋顶，广场或是直接替代楼宇外 墙搭建小型的发电站，不仅可W起到美观的作用，还能有效的利用太阳能。目前的太阳能发 电系统有如下几种，如图1所示；太阳能电池板串联起来接组串式逆变器。图1所示方案 的优点为是系统成本低，只用一个大功率的组串式逆变器连接组件，组成太阳能发电系统， 装配简单。而该种系统的缺点也很明显，由于组件的串联结构，单个逆变器无法做到每个太 阳能电池板工作于最大输出功率条件下，发电量受阴影，遮挡等影响比较大，而且将所有组 件串联在一起，其输出电压很高，系统存在安全隐患，需要额外的增加灭弧装置于高压直流 侧。
[0003] 现有的太阳能发电系统的方案2,如图2所示，在方案1的系统上增加优化器，该方 案弥补了方案1中单个逆变器无法保证每个太阳能电池板都工作于最大功率点的弊端，每 个太阳能电池板都连接了一个直流优化器，用于追踪太阳能电池板的最大功率点，做到最 大化太阳能系统发电。方案2相对方案1的进步是明显的，但是他并没有解决方案1中高 压直流电来的安全问题，同时增加的直流优化器也比方案1的成本要高。整个系统的造价 要高于方案1，但是考虑到增加的发电量，对于投资回报率来说，反而优于传统的电池板直 接连接组串式逆变器的方案。
[0004] 现有的太阳能发电系统的方案3,如图3所示，是最近开始越来越受到人们重视的 方案。每个太阳能电池板输出直接连接微型逆变器，将太阳能电池板所发电直接转化为交 流电，并网发电。微型逆变器内部已经包含了最大功率跟踪策略，能够优化连接的太阳能电 池板，做到最大功率输出运行。由于单块太阳能电池板的输出电压最高不大于50V，因此该 样的系统相对方案1和方案2来说，优点也非常清晰，即安全性高。对于太阳能发电系统，投 资回报率是建立在电站可W长期，稳定，持续发电的基础上的，如果因为安全的原因，导致 了电站损坏，火灾等事故，得不偿失。因此在美国，欧洲，方案3越来越受到人们的青睐，特 别是美国，也已经初步在设定法规，在不久的将来，太阳能发电系统中的系统电压要求将低 于80V的安全范围，W保证太阳能电站安全，可靠，长期的运行。当然，方案3的缺点也非常 明显，由于每个电池板都连接了逆变器，而且每个逆变器都包含了传统逆变器所需要的升 压，逆变，最大功率跟踪等电路和控制方法，微型逆变器方案是3个方案里面成本最高的。
[0005] 综上所述，现有的太阳能发电系统各有优缺点，并没有一个太阳能发电系统既便 宜，发电量又多，而且还安全可靠。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种新型的太阳能发电系统，W实现安全 可靠且发电效率高的优点。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[000引一种新型的太阳能发电系统，包括太阳能电池板、直流优化器和逆变器，所述太阳 能电池板和直流优化器均为N个，所述逆变器的个数为M个，每个太阳能电池板的输出都连 接一个直流优化器，直流优化器的主要功能为追踪太阳能电池板的最大功率点和稳定输出 电流的作用，实现最大化太阳能电池板的输出功率，且所有直流优化器的输出并联在一起， 构建起直流总线，M个逆变器的输入并联在一起，输入并联在一起的M个逆变器从直流总线 上抽取电流，且M个逆变器的输出也并联于同一个电网。
[0009] 优选的，所述直流优化器集成在太阳能电池板接线盒内或作为一个独立的外置 设备连接到太阳能电池板上，且该直流优化器集成通信，通过远程通信，调节直流优化器的 输入功率。
[0010] 优选的，上述逆变器的控制方式采用自均流控制和冗余控制，
[0011] 所述自均流控制，直流总线能够提供总的输出功率为Pm。,，M个逆变器并联连接并 从直流总线上抽取电流，则每台逆变器处理的功率为Pm?/M;
[0012] 所述冗余控制，设定每个逆变器的工作点VwtpMM，N台直流优化器输出电流相加， 开始向直流总线充电，一旦直流总线电压冲高到其中一台逆变器的工作点，该台逆变器开 始转换能量，输出功率，一旦有能量向电网端流动，则直流总线电压又会被拉低下来，该时 存在两种情况，一种是直流优化器提供的功率大于该台逆变器能够输出的功率，则直流总 线电压会被继续冲高，当电压升高达到另外一台逆变器的工作点时，第二台逆变器开始输 出功率即开始抽取直流总线的电流，如果直流总线的功率还是大于两台逆变器输出功率的 和，则第S台逆变器再加入工作，如此循环，直到直流总线提供的功率小于在运行的逆变器 输出的功率，此时，最开始工作的几台逆变器工作于最高转换效率条件，而最后一台逆变器 工作于适当的功率；第二种情况是，当直流总线提供的功率小于逆变器功率，则只有一台逆 变器工作，而其他逆变器处于待机状态；可将多个逆变器设置相同的工作点，且设置相同的 工作点的多个逆变器一起工作，工作点相同的多个逆变器一起工作时，多个逆变器起用自 均流控制。
[0013] 优选的，所述逆变器的个数为M+1个，即按照功率满额的情况下多配置一台逆变 器。
[0014] 优选的，所述直流总线上电连接低压直流设备，为低压直流设备提供能量，供低压 直流设备运行。
[0015] 优选的，所述直流总线上连接蓄电池，逆变器兼容蓄电池的管理控制策略具体为， 当蓄电池没电的时候，直流优化器追踪太阳能电池板最大功率，并向低压直流总线上输出 功率，此时由于蓄电池电量较低，直流总线上的电流优先给蓄电池充电，直到直流总线的电 压冲到逆变器的工作电压，逆变器开始工作，逆变器把直流总线上多余的电并网发给电网， 需要蓄电池放电的时候，调整逆变器的工作电压小于蓄电池的输出电压，即可让蓄电池放 电，为了保护蓄电池，逆变器的工作电压不能低于蓄电池的安全电压；
[0016] 且为了弥补直流总线上蓄电池能量的不足，直流总线上外接交流转低压直流整流 器，该交流转低压直流整流器在直流总线上的能量不足时给蓄电池充电。
[0017] 优选的，还包括离网型逆变器和切换开关，在电网停电时，使用切换开关切断电网 对内部负载的供电，而只留下离网型逆变器给内部负载供电，起到应急供电的作用。
[001引优选的，所述逆变器的个数M为1到N之间的任何一个数，根据M和N的比例来调 节DC功率对AC功率的比例。
[0019] 优选的，所述太阳能电池板至少包括多晶娃电池板、单晶娃电池板和薄膜电池板。
[0020] 优选的，所述逆变器至少包括，微型逆变器或低输入电压并网型逆变器；
[0021] 所述微型逆变器是单路输入、两路输入或多路输入，所述低输入电压并网型逆变 器是单路输入、两路输入或多路输入。
[0022] 本发明的技术方案具有W下有益效果：
[0023] 本发明将直流优化器的输出全部并联，共享一个直流总线避免了传统组串式方案 中的高压，系统中只有低电压的存在，因此系统无需考虑高压系统中的安全问题，减少了灭 弧器，直流断路器等保护元器件的使用。而采用自均流控制和冗余控制，延长太阳能发电系 统的寿命，提高整个系统的转换效率。从而达到安全可靠且发电效率高的目的。而通过增 加蓄电池W及离网型逆变器进一步增强了系统的灵活性。由于直流总线和蓄电池的存在， 还可