功率优化方法及其装置、光伏设备和光伏系统与流程

本公开涉及光伏控制领域，特别涉及一种功率优化方法及其装置、光伏设备和光伏系统。

背景技术：

随着全球能源需求的日益增长，光伏发电因其清洁、便利、安全、适合分布式组网等优势，受到了越来越广泛的关注，并已成为最有前途的可再生能源发电方式之一。

光伏发电系统对外部环境变化和组件的一致性较为敏感，当遭遇局部阴影遮挡或光伏组件个体差异形成的失配问题时，系统的输出功率将显著下降。这一问题已经成为制约光伏发电进一步推广应用的重要因素之一。

在现有的光伏发电系统中，根据光伏功率和母线电压的不同需求，单个组件间采用串联的方式形成光伏组串后接入光伏dc(directcurrent，直流)、逆变器或储能逆变系统，为最大化利用光伏发电能量，通常采用mppt(maximumpowerpointtracking，最大功率点跟踪)算法保证光伏组串工作在最大发电能力状态。

技术实现要素：

发明人通过研究发现，单个组件间简单串联的光伏发电系统在失配条件下存在较大的输出功率衰减，其主要原因有两个方面：一是由于输出特性曲线呈现多峰值现象，现有的mppt算法受到多个极值点干扰，无法寻到真正的最大功率点；二是由于特性失配，系统各部分的最大功率点工作电流不同，即便工作在系统特性曲线的最大功率点，也存在发电潜能的浪费。

为此，本公开提供一种通过优化光伏组件功率状态以保证光伏组件在最大发电能力下工作的方案。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种功率优化方法，所述方法由功率优化装置执行，包括：根据与所述功率优化装置一一对应的光伏组件的工作参数，对所述光伏组件进行最大功率点跟踪mppt处理；根据mppt处理结果对所述光伏组件进行控制，以便优化所述光伏组件的功率状态。

在一些实施例中，上述方法还包括：识别所述光伏组件的连接架构；

在所述光伏组件采用串联架构的情况下，执行对所述光伏组件进行mppt处理的步骤。

在一些实施例中，在所述光伏组件采用并联架构的情况下，进一步识别所述光伏组件是否具有恒压输出需求；若所述光伏组件具有恒压输出需求，则进入恒压输出模式，以便将恒定电压输出到母线。

在一些实施例中，若所述光伏组件不具有恒压输出需求，则执行对所述光伏组件进行mppt处理的步骤。

在一些实施例中，上述方法还包括：检测所述光伏组件的工作参数是否低于参数门限；若所述光伏组件的工作参数低于参数门限，则进入恒压保护模式，以便控制所述光伏组件输出恒压。

在一些实施例中，在进入恒压保护模式后，还包括：延迟预定时间后，检测所述光伏组件的工作参数是否仍低于参数门限；若所述光伏组件的工作参数不低于参数门限，则退出恒压保护模式，以执行对所述光伏组件进行mppt处理的步骤。

在一些实施例中，若所述光伏组件的工作参数仍低于参数门限，则控制所述光伏组件停机。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种功率优化装置，包括：优化处理模块，被配置为根据与所述功率优化装置一一对应的光伏组件的工作参数，对所述光伏组件进行最大功率点跟踪mppt处理；控制模块，被配置为根据mppt处理结果对所述光伏组件进行控制，以便优化所述光伏组件的功率状态。

在一些实施例中，上述功率优化装置还包括：第一识别模块，被配置为识别所述光伏组件的连接架构；优化处理模块被配置为在所述光伏组件采用串联架构的情况下，执行对所述光伏组件进行mppt处理的操作。

在一些实施例中，上述功率优化装置还包括：第二识别模块，被配置为在所述光伏组件采用并联架构的情况下，进一步识别所述光伏组件是否具有恒压输出需求；控制模块还被配置为若所述光伏组件具有恒压输出需求，则进入恒压输出模式，以便将恒定电压输出到母线。

在一些实施例中，优化处理模块还被配置为若所述光伏组件不具有恒压输出需求，则执行对所述光伏组件进行mppt处理的操作。

在一些实施例中，控制模块还被配置为检测所述光伏组件的工作参数是否低于参数门限，若所述光伏组件的工作参数低于参数门限，则进入恒压保护模式，以便控制所述光伏组件输出恒压。

在一些实施例中，控制模块还被配置为在进入恒压保护模式后，延迟预定时间，检测所述光伏组件的工作参数是否仍低于参数门限，若所述光伏组件的工作参数不低于参数门限，则退出恒压保护模式，以执行对所述光伏组件进行mppt处理的操作。

在一些实施例中，若所述光伏组件的工作参数仍低于参数门限，则控制所述光伏组件停机。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种功率优化装置，包括：存储器，被配置为存储指令；处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例涉及的方法。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种光伏设备，包括如上述任一实施例涉及的功率优化装置，以及与所述功率优化装置一一对应的光伏组件。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种光伏系统，包括多个如上述任一实施例涉及的光伏设备，其中所述光伏设备采用串联架构或并联架构。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例涉及的方法。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一个实施例的功率优化方法的示例性流程图；

图2为本公开另一个实施例的功率优化方法的示例性流程图；

图3为本公开一个实施例的功率优化装置的示例性框图；

图4为本公开另一个实施例的功率优化装置的示例性框图；

图5为本公开又一个实施例的功率优化装置的示例性框图；

图6为本公开一个实施例的光伏设备的示例性框图；

图7为本公开一个实施例的光伏系统的示例性框图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本公开一个实施例的功率优化方法的示例性流程图。在一些实施例中，上述功率优化方法可由功率优化装置执行，功率优化装置与光伏组件一一对应。

在步骤101，根据与功率优化装置一一对应的光伏组件的工作参数，对光伏组件进行mppt处理。

由于mppt处理本身并不是本公开的发明点所在，因此这里不展开描述。

在步骤102，根据mppt处理结果对光伏组件进行控制，以便优化光伏组件的功率状态。

在本公开上述实施例提供的功率优化方法中，通过为每个光伏组件设置一个功率优化装置，由该功率优化装置针对该对应的光伏组件进行mppt处理，从而可有效避免发生功率失配的情况。此外上述方法对光伏组件的连接架构没有限定，在光伏组件采用串联架构或并联架构时均可实现光伏组件的功率优化。

图2为本公开另一个实施例的功率优化方法的示例性流程图。在一些实施例中，上述功率优化方法可由功率优化装置执行，功率优化装置与光伏组件一一对应。

在步骤201，识别光伏组件的连接架构。

在步骤202，根据识别结果，判断光伏组件是否采用串联架构。

在光伏组件采用串联架构的情况下，执行步骤203；在光伏组件采用并联架构的情况下，执行步骤204。

在步骤203，采用组件级mppt模式，对光伏组件的功率状态进行优化。

在一些实施例中，可采用图1所示实施例对对光伏组件的功率状态进行优化。

在步骤204，识别光伏组件是否具有恒压输出需求。

若光伏组件具有恒压输出需求，则执行步骤205；若光伏组件不具有恒压输出需求，则执行步骤206。

在步骤205，进入恒压输出模式，以便将恒定电压输出到母线。

例如，若光伏组件具有恒压输出需求，首先判定是否有指定电压(如48v)恒压需求。若有48v恒压需求，则进入48v输出恒压模式。若没有48v恒压需求，则进入输出预定电压的恒压模式。

在步骤206，采用组件级mppt模式，对光伏组件的功率状态进行优化。

在一些实施例中，可采用图1所示实施例对对光伏组件的功率状态进行优化。

在上述实施例中，无论光伏组件采用串联架构还是并联架构，均可采用mppt算法进行相应的功率优化。

在一些实施例中，在采用组件级mppt模式进行功率优化的过程中，检测光伏组件的工作参数是否低于参数门限。若光伏组件的工作参数低于参数门限，表明此时光伏组件的输出功率存在较为显著的功率衰减。在这种情况下进入恒压保护模式，控制光伏组件输出恒压，以便对系统进行保护。在延迟预定时间后，再次检测光伏组件的工作参数是否仍低于参数门限，若光伏组件的工作参数不低于参数门限，则表明光伏设备并未发生故障，可能是所采集的工作参数发生偏差，在这种情况下退出恒压保护模式，以便继续执行对光伏组件进行mppt处理。若光伏组件的工作参数仍低于参数门限，则表明此时光伏设备出现故障，由此控制光伏组件停机。

在一些实施例中，检测光伏组件的工作参数包括检测光伏组件的电压或电流值。相应地，上述参数门限也为相应的电压或电流值。

图3为本公开一个实施例的功率优化装置的示例性框图。如图3所示，功率优化装置包括优化处理模块31和控制模块32。

优化处理模块31被配置为根据与功率优化装置一一对应的光伏组件的工作参数，对光伏组件进行mppt处理。

控制模块32被配置为根据mppt处理结果对光伏组件进行控制，以便优化光伏组件的功率状态。

在本公开上述实施例提供的功率优化装置中，通过该功率优化装置针对该对应的光伏组件进行mppt处理，其中为每个光伏组件设置一个功率优化装置，从而可有效避免发生功率失配的情况。此外上述方案对光伏组件的连接架构没有限定，在光伏组件采用串联架构或并联架构时均可实现光伏组件的功率优化。

图4为本公开另一个实施例的功率优化装置的示例性框图。图4与图3的不同之处在于，在图4所示实施例中，功率优化装置还包括第一识别模块33和第二识别模块34。

第一识别模块33被配置为识别光伏组件的连接架构。

优化处理模块31被配置为在光伏组件采用串联架构的情况下，执行对光伏组件进行mppt处理的操作。

第二识别模块34被配置为在光伏组件采用并联架构的情况下，进一步识别光伏组件是否具有恒压输出需求。

控制模块32还被配置为若光伏组件具有恒压输出需求，则进入恒压输出模式，以便将恒定电压输出到母线。

在一些实施例中，优化处理模块31还被配置为若光伏组件不具有恒压输出需求，则执行对光伏组件进行mppt处理的操作。

在上述实施例中，无论光伏组件采用串联架构还是并联架构，均可采用mppt算法进行相应的功率优化。

在一些实施例中，控制模块32还被配置为检测光伏组件的工作参数是否低于参数门限，若光伏组件的工作参数低于参数门限，则进入恒压保护模式，以便控制光伏组件输出恒压。

在一些实施例中，控制模块32还被配置为在进入恒压保护模式后，延迟预定时间，检测光伏组件的工作参数是否仍低于参数门限，若光伏组件的工作参数不低于参数门限，则退出恒压保护模式，以执行对光伏组件进行mppt处理的操作。若光伏组件的工作参数仍低于参数门限，则控制模块32还被配置为控制光伏组件停机。

图5为本公开又一个实施例的功率优化装置的示例性框图。如图5所示，功率优化装置包括存储器51和处理器52。

存储器51用于存储指令，处理器52耦合到存储器51，处理器52被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图1或图2中任一实施例涉及的方法。

如图5所示，该功率优化装置还包括通信接口53，用于与其它设备进行信息交互。同时，该装置还包括总线54，处理器52、通信接口53、以及存储器51通过总线54完成相互间的通信。

存储器51可以包含高速ram存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器51也可以是存储器阵列。存储器51还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。

此外，处理器52可以是一个中央处理器cpu，或者可以是专用集成电路asic，或者是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。

本公开同时还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图1或图2中任一实施例涉及的方法。

图6为本公开一个实施例的光伏设备的示例性框图。

如图6所示，光伏设备包括光伏组件61和功率优化装置62。功率优化装置62为图3至图5中任一实施例涉及的功率优化装置。通过给光伏组件配置功率优化装置，以便对光伏组件的功率状态进行优化。

本公开还提供一种光伏系统，包括多个如图6所示的光伏设备。其中每个光伏设备可采用串联架构或并联架构。

在一些实施例中，光伏系统中包括的多个光伏设备可采用串联架构，即这些光伏设备串联连接。

在另一些实施例中，光伏系统中包括的多个光伏设备还可采用并联架构，即这些光伏设备并联连接。

在又一些实施例中，光伏系统中包括的多个光伏设备可分为两部分，第一部分中的光伏设备采用串联连接，第二部分中的光伏设备采用并联连接，即可采用串联加并联的拓扑形式。

图7为本公开一个实施例的光伏系统的示例性框图。如图7所示，每个光伏组件设置有优化器，优化器为图3至图5中任一实施例涉及的功率优化装置。光伏组件pv1、pv2、…、pvn通过串联组成串联子系统，光伏组件pvi、pvii、…、pvm通过并联组成并联子系统。由此图中所示的m+n个光伏组件通过串联和并联方式组成光伏组串系统。安装在各光伏组件处的功率优化器输出侧直流母线可在并联后独立供给直流负载，也可接入光伏dc、逆变器或储能逆变系统的直流母线。

通过实施本公开所涉及的方案，能够根据实际需求，解决常规光伏发电系统失配条件所带来的弊端；还能够通过可自由串并联组件架构的设计方式，拓展常规光伏发电系统的拓扑结构和工作模式。由此可保证系统的功能上的可拓展性和性能上的优化完善。

在一些实施例中，在上面所描述的功能单元模块可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，简称：plc)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称：dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称：asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称：fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。