[发明专利]发电系统

说明书

一种发电系统(200)包括光伏装置(201)和电压源(202)。电压源(202)用于提高光伏装置(201)的偏置电压，从而提高发电系统(200)的功率输出。

技术领域

本发明涉及发电。特别地，但不排他地，本发明涉及一种用于提高光伏发电系统的功率输出的系统。

背景技术

发电和其随后的使用在现代社会中无处不在。在许多社会中，所谓的“可再生能源”发电技术弥补了必要的发电容量的庞大且不断增长的比例。可再生能源技术包括，例如，光伏发电，风力发电和潮汐发电。

大多数可再生能源发电系统是由分立发电块组成，这些分立发电块通常串联或并联连接。例如，在光伏发电中，多个光伏电池可连接在一起，以提供单个输出。

光伏电池在本质上是依赖于光的固态整流器，即：光电二极管。当具有特定频率的光子撞击光伏电池时，由于本征偏置电压产生的内部电场，电子和空穴从晶格释放并朝电极移动。这个偏置电压在常规光伏电池通常是0.5和0.7伏。

众所周知，光伏电池所产生的电压独立于光电池的表面面积(例如，参见美国专利号4529832)。然而，光伏电池所产生的电流正比于光电池的表面面积。同时提高光伏电池的尺寸将显著增加其功率输出，作出越来越大的光伏电池有实践和制造困难。因此，在光伏发电系统中通过多个光伏电池连接在一起增加功率输出。

通常，光伏电池串联或并联连接在一起。在光伏电池串联连接的光伏系统中，电流被限制在由单独的光电池提供的电流，电压是在该系统中每个光伏模块的电压的总和。这在光伏电池并联连接的光伏系统中相反，即电压限制在由单独的光电池提供的电压和电流是系统中的每个光伏模块的电流的总和。

目前多数使用的光伏发电系统基于串联连接光伏电池，设计最初由蔡平等人开发(例如，美国专利号2780765)。在这样的系统中，绝大多数的光伏电池仅需要产生高电压，没有对该系统的电流的增加做出贡献。当所要求的输出功率增加和光电系统尺寸增加，产生与入射光成比例的电流的光伏系统的面积量迅速减少。为了说明这一点，下面的例子解释了这样的光伏系统的结构：

典型的硅光伏电池的特性是：对于15.6×15.6厘米²的表面积(在气团系数(AM)1.5接收100毫瓦/厘米²)，8.5A最大功率电流输出，0.5V最大功率电压输出。因此，这些光伏电池必须串联连接以在最大功率点开路状态产生36V，而电流在短路状态的最大功率点为8.5A的常数(等于单个光伏电池所产生的值)。因此，产生正比于接收的光的量的电流的实际面积仅是光伏系统的1/72，而71/72的光伏电池占用空间仅仅是为了产生独立于光亮的量的电压。

上面的例子说明了现有技术的光伏系统中的有效表面积没有被充分利用。在许多情况下，可再生能源发电的可用的表面积是有限的或没有空间扩大当前的安装。因此，存在明确的需要增加可再生能源发电系统的每单位面积的功率输出。即使在空间没有限制的情况下，能够增加每单位面积的功率输出具有明显的优势。

发明内容

在第一个方面，提供了一种发电系统，包括：第一光伏装置；以及电压源，该电压源耦合到该第一光伏装置，其中该电压源用于提供电功率给第一光伏装置，以增加该第一光伏装置的偏置电压，从而增加该发电系统的总功率输出。这种新颖的结构的一个优点是，光伏装置的功率输出可相比于现有技术的结构大大增加。

该电压源可用于将该第一光伏装置的偏置电压保持保持在预定电平。将偏置电压保持保持在预定电平允许发电系统以增加的功率输出水平继续运行。

优选地，该预定电平是使该发电系统的功率传输最大化的偏置电压。当偏置电压是使发电系统的功率传输最大化的点时，该发电系统运行在最佳效率。

电压源可用于将该第一光伏装置反向偏置。反向偏置的光伏装置工作于光电流模式以及光伏装置的耗尽区的宽度随反向偏置电压的增加而增加。