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智能光伏接線盒解決困擾光伏行業(yè)的三大難題

   2016-07-22 陽(yáng)光工匠光伏網(wǎng)27760
核心提示:最近10年來(lái),光伏發(fā)電產(chǎn)品在全球各地變的越來(lái)越普及,圍繞著光伏產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新層出不窮,這些創(chuàng)新措施推動(dòng)了光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷提高效
最近10年來(lái),光伏發(fā)電產(chǎn)品在全球各地變的越來(lái)越普及,圍繞著光伏產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新層出不窮,這些創(chuàng)新措施推動(dòng)了光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷提高效率,降低成本,使光伏系統(tǒng)能更接地氣,更加靠近居民生活。

這些創(chuàng)新舉措中,光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化研發(fā)成為了全球技術(shù)創(chuàng)新的核心關(guān)注點(diǎn)之一。一些先行的光伏企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),傳感器技術(shù),大數(shù)據(jù)分析等等將一個(gè)個(gè)孤立的光伏電站系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái),幫助投資人進(jìn)行更加便捷的日常安全維護(hù)和投資收益分析決策。

構(gòu)成太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心—太陽(yáng)能電池板,它承擔(dān)了接受光照并將光能轉(zhuǎn)化為電能的基本作用。然而具有諷刺意味的是。多年來(lái)大多數(shù)聲稱已安裝了智能性管理平臺(tái)的所謂的智能光伏發(fā)電站,在發(fā)電核心模塊(電池板)這一基礎(chǔ)層級(jí)面上,依然沒(méi)有看到任何“智能化”的痕跡。電池板被安裝人員簡(jiǎn)單地串接在一起形成一個(gè)組串,幾個(gè)組串連接成光伏陣列,最終組成電站系統(tǒng)。

一切看起來(lái)都很正常,不是嗎?每一塊電池板(特性實(shí)際上是不一樣的)就像服從命令的士兵一樣被無(wú)條件、無(wú)差別地手拉手肩并肩地安排在哪怕它不適合的位置。這種安排有什么問(wèn)題嗎?

第一,每塊光伏電池板的電壓并不高,只有幾十伏,但兩兩串聯(lián)起來(lái)電壓就高達(dá)1000V左右。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)遭遇火災(zāi)時(shí),即便消防隊(duì)員可以將總線路回路開(kāi)關(guān)斷開(kāi),但整個(gè)系統(tǒng)依然非常危險(xiǎn),因?yàn)殛P(guān)斷的只是回路中的電流,電池板因?yàn)楸贿B接器互相連接著,系統(tǒng)對(duì)地的電壓依然是1000V,當(dāng)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的消防隊(duì)員端起高壓水槍向這些高達(dá)1000V的發(fā)電板噴水滅火時(shí),因?yàn)樗菍?dǎo)電的,巨大的電壓差通過(guò)水柱直接加載到消防隊(duì)員身上,災(zāi)難發(fā)生了。

第二,每一塊光伏板的輸出特征是不一致的,比如電流,電壓和最佳工作點(diǎn)。隨著光伏系統(tǒng)在戶外的長(zhǎng)期使用和自然老化,這種不一致會(huì)越來(lái)越明顯。而串聯(lián)發(fā)電的特征符合“木桶效應(yīng)”。也就是說(shuō):一串電池板總發(fā)電量的大小更多地取決于組串中最弱的電池板的輸出特性,所以拯救這個(gè)“弱者”,使這個(gè)“弱者”不拖“團(tuán)隊(duì)”的后腿就變的非常重要。

第三,太陽(yáng)能電池板最怕的是陰影遮擋(這些遮擋因素常常是樹(shù)蔭,鳥(niǎo)糞,灰塵,煙囪,異物等等),所以一般會(huì)安裝在陽(yáng)光充足的地方,但是在分布式屋頂發(fā)電系統(tǒng)中,業(yè)主常常為了考慮整體房屋、院落建筑結(jié)構(gòu)的美觀和協(xié)調(diào),會(huì)將電池板均勻地鋪設(shè)在整個(gè)屋頂上,盡管這些屋頂?shù)哪承┎课粫?huì)引起陰影遮擋,有些時(shí)候,業(yè)主并不是十分了解陰影遮擋對(duì)電板的嚴(yán)重影響和危害,調(diào)查中發(fā)現(xiàn),他們常常會(huì)說(shuō):“那沒(méi)什么,它只是一個(gè)陰影”。而實(shí)際情況卻不容樂(lè)觀,因?yàn)殡姵匕灞魂幱罢趽鯐r(shí)會(huì)誘發(fā)了電池板背后的接線盒內(nèi)的旁路保護(hù)元件(通常是二極管)的啟動(dòng),電池串中高達(dá)9A左右的直流電流會(huì)瞬間加載到旁路器件上,使的接線盒內(nèi)將產(chǎn)生100多度的高溫,這種高溫短期內(nèi)對(duì)電池板和接線盒均影響甚微,但如果陰影影響不消除而長(zhǎng)期存在的話,將嚴(yán)重影響到接線盒和電池板的使用壽命。

更要命的是,有一些陰影屬于高頻率反復(fù)遮擋(比如家庭光伏屋頂前的樹(shù)枝會(huì)隨著風(fēng)的吹動(dòng),反復(fù)遮擋電池板,執(zhí)行一個(gè):遮擋~挪開(kāi)~遮擋的循環(huán)。這個(gè)高頻率交變的遮擋使的旁路器件處于一種:斷開(kāi)——導(dǎo)通——斷開(kāi)的循環(huán)中)。二極管被大功率電流導(dǎo)通加熱,然后瞬間又翻轉(zhuǎn)偏置,撤消電流而增加反向電壓,這樣反復(fù)的循環(huán),二極管的使用壽命大大降低。一旦接線盒內(nèi)二極管燒毀,整個(gè)電池板的系統(tǒng)輸出就失效了。

有沒(méi)有一種解決方案能同時(shí)解決上述三個(gè)方面的問(wèn)題呢。工程師們經(jīng)過(guò)多年的努力和實(shí)踐發(fā)明了智能光伏接線盒。

這款叫Smarttrack102043的產(chǎn)品,通過(guò)采用專用的DC光伏電源管理芯片,設(shè)計(jì)和搭建了控制電路板,這塊電路板可以直接安裝在光伏接線盒內(nèi),為了方便電池板廠家安裝,設(shè)計(jì)預(yù)留了四個(gè)匯流帶接線出口,電池板企業(yè)可以很方便的連接接線盒到電池板上,而輸出電纜和連接器在出廠之前都已經(jīng)預(yù)先裝好,這個(gè)接線盒是目前光伏行業(yè)中安裝和維護(hù)最方便的光伏智能接線盒了。它主要面對(duì)上述三個(gè)困擾光伏行業(yè)的三大難題提供了解決方案。它具有如下功能:

1)MPPT功能:通過(guò)軟硬件配合為每塊電池板配置了最大功率跟蹤技術(shù)和控制器件,該技術(shù)可以最大可能提升電池板陣列中不同電池板特性帶來(lái)的電站發(fā)電效率的降低,減少了“木桶效應(yīng)”對(duì)電站效率的影響,可以極大提升電站的發(fā)電效率,從測(cè)試結(jié)果,最大甚至可以提高系統(tǒng)發(fā)電效率47.5%,增加了投資收益,大大縮短了投資回收期。

2)火災(zāi)等異常狀況智能關(guān)斷功能:發(fā)生火災(zāi)時(shí),接線盒內(nèi)置的軟件算法配合硬件電路在10毫秒內(nèi)就能判斷是否有異常發(fā)生,并主動(dòng)切斷每一個(gè)塊電池板之間的連接,將1000V的電壓降低到40V左右的人體可接受的電壓,確保消防人員的安全。

3)采用MOSFET晶閘管集成控制技術(shù),代替了傳統(tǒng)了肖特基二極管。當(dāng)發(fā)生陰影遮擋時(shí),可以瞬間啟動(dòng)MOSFET旁路電流來(lái)保護(hù)電池板的安全,同時(shí)因?yàn)镸OSFET特有的低VF特性,使整體接線盒內(nèi)的發(fā)熱量只有普通接線盒的十分之一,該技術(shù)大大延長(zhǎng)了接線盒使用的壽命,更好地保障了電池板使用壽命。

目前,智能接線盒的技術(shù)方案層出不群,不管哪一家的方案,大多是圍繞著優(yōu)化和提升光伏組串發(fā)電效率,提高光伏系統(tǒng)火災(zāi)應(yīng)對(duì)機(jī)制比如關(guān)斷功能等等。研發(fā)設(shè)計(jì)一款“智能接線盒”不一定是件復(fù)雜和高深的工作,但是,智能接線盒子如何才能真正切合光伏市場(chǎng)的痛點(diǎn),難點(diǎn),需要在接線盒電氣功能方面、電子器件使用壽命方面、智能接線盒成本和投資收益等方便找到最佳的平衡。相信在接下來(lái)的數(shù)年中,智能光伏接線盒一定會(huì)在光伏系統(tǒng)中有更多應(yīng)用,為投資人創(chuàng)造更多價(jià)值。 
 
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