[发明专利]能源利用系统及相应的实现方法

说明书

本发明涉及能源利用系统及相应的实现方法，由每一个电压转换器从相应的一个光伏组件吸取电能，由逆变器汇聚多个电压转换器的输出功率。逆变器还用于：收集关于多个光伏组件各自产生的对外功率的数据；收集由电压转换器所确定的关于光伏组件的最大功率点电压的信息。确定该第一类组件的数量，由母线参考电压对第一类组件和第二类组件各自分别所对应的电压转换器配置电压增益，逆变器根据多个光伏组件总功率的波动而动态的调节母线参考电压，在当前的总功率趋于增加时则抬升当前的母线参考电压，或者在当前的总功率趋于降低时则拉低母线参考电压。

技术领域

本发明主要涉及到太阳能这种新能源的发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏组件的发电系统中提出了对直流电源实施功率优化的方案，保障光伏组件在较为安全可靠的工作前提下实现整个发电系统的功率最大程度的优化。

背景技术

在传统的集中式和电池组串式的集成优化功能的逆变器中，只能完成组件串联形成的电池组串级别的最大功率点跟踪，一旦电池阵列中个别组件老化、损坏或处于被阴影遮挡的状态时，将严重影响该阵列组件及整个发电系统的发电效能。为顺应市场需求，行业内基于其微型逆变器在中小型屋顶电站的成功，通过功率优化器的推出，把功率优化延伸覆盖到大型地面电站及大型屋顶电站，主要的核心思想是为每一块电池板都配备一个功率优化器而单独执行最大功率点追踪，来替代传统的电池组串级别的功率优化。当前涉及到功率优化器的产品采用个体电池分别优化的最新技术，为各种规模的老旧电站的改装可提供最佳的效能提升方案，因为电池板只要附加额外的功率优化器即可，从老旧电站的改造规模而言不需要付出高额的成本风险。功率优化器还兼顾新建电站的建设。

太阳能发电系统的成本负担是光伏组件，光伏电池不是按照设想的那样能够作为完美的直流电源，常规的蓄电池或干电池的输出特性是稳态性能好，电源的波动小，然而光伏电池的输出特性，无论是输出电流还是输出电压以及输出的对外功率，都是随着环境温度和光辐照强度等一些外部因素的变化而变化，导致了通常的光伏组件在能量的优化方面无法达到最优的吸收。太阳能发电系统中，光伏组件的制造商家通常被要求电池的寿命必须达到二十多年，光伏组件是逐步老化的，电池性能和品质在二十多年的寿命时段内是不停的衰退和衰减，同一厂商制造的不同电池之间的工作曲线也并非完全一致，不同的厂商制造的不同电池之间更难完美匹配，光伏电站采用的众多电池板更导致了电池之间的老化程度不一致、电池特性不一致。光伏电站的弊端还在于不匹配问题，譬如电压和电流的组合不匹配造成的，电池被建筑物遮挡、表面吸附灰尘、鸟粪和云层遮挡、程度不同的老化和环境温度及辐射强度的急剧变化等，光伏组件的不匹配问题直接导致光伏组件产生不平衡的功率损失，功率优化器在挽回整个发电系统的功率损失方面举足轻重。

光伏电池板输出的最大功率点取决于优选的输出电流乘以优选的输出电压，在任何环境条件的状态下，存在规律：每块光伏电池都存在着某个最大的功率点，它对应于光伏组件的最大功率输出量和视为跟踪量。关于最大功率点的追踪方案，在业界很多现有技术已经进行广泛的讨论，如中国专利申请201110097292.1披露的光伏功率优化器包含多路串联并行的电池组件，每一个电池连接一个带优化功能的功率优化器，且每个电池板模块的输出在功率优化器模块的输入点接入，有益效果在于功率优化器监控并优化每块光伏电池板的电能，即使组件阵列中任意某一块电池板出现失配问题时，其他的电池仍然能够输出最大功率，以追求能够补偿因失配问题而产生的发电量损失的效果，作为直流电源模块的功率优化器可以快速的和轻松地安装在太阳能电站的光伏发电系统中。

发明内容

在可选的实施例中，本申请披露了一种供电系统或能源利用系统，包括：

数量为N的多个电压转换器，每一个电压转换器从相应的一个光伏组件吸取电能；

逆变器，汇聚多个电压转换器的输出功率；

数量为N的多个光伏组件中定义第一、第二类组件分别被遮挡、未被遮挡；

提供给逆变器的母线电压等于多个电压转换器各自的输出电压的叠加值；

逆变器还用于：