(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110063107.0
(22)申请日 2021.01.18
(71)申请人 胡湘威
地址 710018 陕西省西安市未央区草滩九
路创新花园2栋1404房
(72)发明人 胡湘威
(74)专利代理机构 西安启诚专利知识产权代理
事务所(普通合伙) 61240
代理人 李艳春
(51)Int.Cl.
H01L 31/05(2014.01)
H02S 40/34(2014.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种光伏组件、
光伏阵列及光伏系统，光伏组件包括串联连接的多个光伏电池 并联组，每个光伏电池并联组包括并联连接的多
个光伏电池串，每个光伏电池串包括串联连接的
多个光伏电池片。光伏阵列包括并联连接的多个
光伏组件串，每个光伏组件串包括串联连接的多
个光伏组件单元，每个光伏组件单元包括一个或
多个光伏组件。光伏系统包括逆变器和光伏阵
列，光伏阵列的输出端与逆变器的直流端连接。
本发明结构简单，设计合理，实现方便，能够有效
应用在光伏发电中，在保证光伏发电效率的同
时，节约了成本，使用效果好，
便于推广使用。权利要求书1页 说明书9页 附图11页CN 112768545 A 2021.05.07
C N 112768545
A
1.一种光伏组件，其特征在于：包括串联连接的多个光伏电池并联组(10)，每个所述光伏电池并联组(10)包括并联连接的多个光伏电池串(110)，每个所述光伏电池串(110)包括串联连接的多个光伏电池片(120)，所述光伏电池片(120)的宽度范围为
2.1厘米～21.1厘米，所述光伏电池片(120)的长度范围为2.2厘米～25厘米；多个所述光伏电池并联组(10)串联成的光伏组件的宽度范围为0.95米～2.6米，多个所述光伏电池并联组(10)串联成的光伏组件的长度范围为1.5米～4.6米。
2.按照权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述光伏电池片(120)的原材料为单晶硅片或多晶硅片。
3.按照权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述光伏组件内部不含任何功率管理集成电路，所述光伏组件局部与外部不连接任何功率管理集成电路。
4.一种光伏阵列，其特征在于：包括并联连接的多个光伏组件串(20)，
每个所述光伏组件串(20)包括串联连接的多个光伏组件单元(210)，每个所述光伏组件单元(210)包括一个或多个如权利要求1～3任一项所述的光伏组件(1)。
5.按照权利要求4所述的光伏阵列，其特征在于：所述光伏组件单元(210)包括多个光伏组件(1)时，多个光伏组件(1)之间并联连接。
6.按照权利要求4所述的光伏阵列，其特征在于：当所述光伏组件单元(210)包括一个光伏组件(1)时，所述光伏组件串(20)中串联连接的光伏组件单元(210)数量大于等于10个；当所述光伏组件单元(210)包括多个光伏组件(1)时，所述光伏组件串(20)中串联连接的光伏组件单元(210)数量大于等于5个。
7.一种光伏系统，其特征在于：包括逆变器(3)和如权利要求4～6任一项所述的光伏阵列(2)，所述光伏阵列(2)的输出端与逆变器(3)的直流端连接。
8.按照权利要求7所述的光伏系统，其特征在于：所述光伏系统还包括汇流箱(4)，所述光伏阵列(2)通过汇流箱(4)与逆变器(3)的直流端连接。
9.按照权利要求8所述的光伏系统，其特征在于：所述逆变器(3)或汇流箱(4)包括MPPT 控制器。
10.按照权利要求7～9所述的光伏系统，其特征在于：所述光伏系统中不含任何旁路二极管。 权 利 要 求 书1/1页CN 112768545 A
光伏组件、光伏阵列及光伏系统
技术领域
[0001]本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏组件、光伏阵列及光伏系统。
背景技术
[0002]目前，随着全球变暖和空气污染问题的严峻挑战，世界各国越来越重视清洁的可再生能源的研究。太阳能作为一种绿的可再生能源，晶硅类光伏组件得到了大规模的应用。
[0003]当光伏组件中的某个光伏电池出现损坏或局部被长期遮阴的时候，会导致损坏或被遮挡的光伏电池的内阻增高，发电效率下降，甚至会因局部过热而出现“热斑效应”，损坏光伏组件。现有技术中，为了减弱热斑效应的负面影响，通常在光伏组件的接线盒内加装旁路二极管，连接于光伏电池部件的正负引线之间，以减少热斑效应的危害。而且直到如今，在光伏组件的设计中，人们大多会默认将旁路二极管加上，也从未考虑过旁路二极管带来的实际作用是否真的有效以及其所带来的经济成本。
[0004]当光伏组件因产品制造时的质量问题或是中途运输颠簸碰撞严重或是施工时的比较强烈的撞击等原因，会造成光伏组件内部局部的电池串中断或断裂，尽管该情况发生的概率极低，但发生时光伏组件中的旁路二极管会导通。由于旁路二极管的导通，并不会使得该组件停止工作，而是会持续工作发电，
只不过其中有一段电池串不能不能发电而已。也就是说，由于旁路二极管的存在，使得该组件带病工作，直到维护人员将其更换掉为止。由于组件串并未中断，使得后台维护人员发现该带病组件的时间被大大延迟了。
[0005]由于制造时的质量问题导致光伏组件局部有隐裂问题存在或者是光伏组件的局部被(比如鸟粪等)长期遮挡时，上述有隐裂的部位或被长期遮挡的部位处的光伏电池片内阻会增大，进而就会局部发热，局部发热又会进一步增大内阻从而造成快速的恶性循环，最终把电池片烧毁或是烧毁整个光伏组件。当某一电池串热斑严重导致内阻上升，该电池串两端的电压下降到负值时，旁路二极管会导通。而旁路二极管导通之后该电池串或与之相并联的电池串两端的电压将恢复到2V～15V，这样又立刻让旁路二极管处于不导通状态。所以，旁路二极管的导通是不断跳动的状态，即处于导通和不导通之间不断跳动的不稳定状态。又由于电池串间存在着并联情况，所以某电池串出现热斑时，该电池串内阻上升，两端电压下降，这时与其并联的电池串会替出现热斑的电池串分流掉很多电流，这样就使得电池串两端的电压下降幅度不是很大，所以旁路二极管就更加不容易被导通了。也就是说，旁路二极管导通的几率极低，即便其导通了，处于导通状态的时间也很短。通过试验验证，旁路二极管的实际有效利用率不高。对于大型光伏系统而言，旁路二极管的成本也是惊人的，按每年全球新增装机容量为100GW计算，则每年全球新增光伏组件中二极管和接线盒的制造成本高达10亿元到20亿元人民币。还有，经过以往数据统计，对于一个光伏系统而言，在一年的使用时间内，大于一万个光伏组件中才会有一个光伏组件会出现热斑效应
而使用旁路二极管，也就是说，旁路二极管的利用率极低，相对于旁路二极管的成本而言，旁路二极管的存在所产生的价值远远小于其所带来的成本的增加。
发明内容
[0006]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光伏组件、光伏阵列及光伏系统，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在光伏发电中，在保证光伏发电效率的同时，节约了成本，使用效果好，便于推广使用。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光伏组件，包括串联连接的多个光伏电池并联组，每个所述光伏电池并联组包括并联连接的多个光伏电池串，每个所述光伏电池串包括串联连接的多个光伏电池片，所述光伏电池片的宽度范围为2.1厘米～21.1厘米，所述光伏电池片的长度范围为2.2厘米～25厘米；多个所述光伏电池并联组串联成的光伏组件的宽度范围为0.95米～2.6米，多个所述光伏电池并联组串联成的光伏组件的长度范围为1.5米～4.6米。
[0008]上述的光伏组件，所述光伏电池片的原材料为单晶硅片或多晶硅片。
[0009]上述的光伏组件，所述光伏组件内部不含任何功率管理集成电路，所述光伏组件局部与外部不连接任何功率管理集成电路。
[0010]本发明还公开了一种光伏阵列，包括并联连接的多个光伏组件串，每个所述光伏组件串包括串联连接的多个光伏组件单元，每个所述光伏组件单元包括一个或多个上述的光伏组件。
[0011]上述的光伏阵列，所述光伏组件单元包括多个光伏组件时，多个光伏组件之间并联连接。
[0012]上述的光伏阵列，当所述光伏组件单元包括一个光伏组件时，所述光伏组件串中串联连接的光伏组件单元数量大于等于10个；当所述光伏组件单元包括多个光伏组件时，所述光伏组件串中串联连接的光伏组件单元数量大于等于5个。
[0013]本发明还公开了一种光伏系统，包括逆变器和上述的光伏阵列，所述光伏阵列的输出端与逆变器的直流端连接。
[0014]上述的光伏系统，所述光伏系统还包括汇流箱，所述光伏阵列通过汇流箱与逆变器的直流端连接。
[0015]上述的光伏系统，所述逆变器或汇流箱包括MPPT控制器。
[0016]上述的光伏系统，所述光伏系统中不含任何旁路二极管。
[0017]本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0018]1、本发明的光伏组件、光伏阵列及光伏系统的结构简单，设计合理，实现方便。[0019]2、本发明的光伏组件，当发热或热斑产生导致某一个光伏电池串两端电压下降时，与该光伏电池串并联的其他光伏电池串会分流该光伏电池串的电流，使得该光伏组件可以不需要旁路二极管的参与且能同时保证在有局部隐裂和局部长期遮挡形成发热或热斑时不会造成发热和热斑的持续恶化，减缓了发热和热斑的继续恶化。
[0020]3、本发明的光伏系统，当光伏组件中出现某一个光伏电池串的电路断裂的现象，无旁路二极管的光伏组件会导致该光伏组件串的电路中断，而该中断的信息会通过汇流箱立刻传送至维护后台系统，维护人员能够及时将该光伏组件更换掉，保持电站的健康程度，不让光伏组件“带病继续工作”。
[0021]4、本发明的光伏系统不含任何旁路二极管，在不使用旁路二极管的情况下，仍然能维持原旁路二极管所发挥的作用，从而节省了旁路二极管的用量，节约了成本。
[0022]5、本发明能够有效应用在光伏发电中，在保证光伏发电效率的同时，节约了成本，使用效果好，便于推广使用。
[0023]综上所述，本发明的结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在光伏发电中，在保证光伏发电效率的同时，节约了成本，使用效果好，便于推广使用。
[0024]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0025]图1为本发明的一种光伏组件实施例的结构示意图；
[0026]图2为本发明的另一种光伏组件实施例的结构示意图；
[0027]图3为本发明的一种光伏系统实施例的结构示意图；
[0028]图4为本发明的另一种光伏系统实施例的结构示意图；
[0029]图5为本发明试验对比用的不含任何旁路二极管光伏系统的结构示意图；[0030]图6为本发明试验对比用的含旁路二极管光伏组件的结构示意图；
[0031]图7为本发明试验对比用的含旁路二极管光伏系统的结构示意图；
[0032]图8为含旁路二极管的光伏组件中没有光伏电池片被遮挡时的示意图；
[0033]图9为含旁路二极管的光伏组件中单个光伏电池片被长期遮挡时的示意图；[0034]图10为含旁路二极管的光伏组件中纵向多个光伏电池片被短期遮挡时的示意图；[0035]图11为含旁路二极管的光伏组件中横向多个光伏电池片被短期遮挡时的示意图。[0036]附图标记说明:
[0037]1—光伏组件； 10—光伏电池并联组； 110—光伏电池串；
[0038]120—光伏电池片； 2—光伏阵列； 20—光伏组件串；
[0039]210—光伏组件单元； 3—逆变器； 4—汇流箱；
[0040]5—含旁路二极管的光伏组件； 50—含旁路二极管的光伏组件串；[0041]510—旁路二极管。
具体实施方式
[0042]如图1～图2所示，本发明的光伏组件1，包括串联连接的多个光伏电池并联组10，每个光伏电池并联组10包括并联连接的多个光伏电池串110，每个光伏电池串110包括串联连接的多个光伏电池片120，所述光伏电池片120的宽度范围为2.1厘米～21.1厘米，所述光伏电池片120的长度范围为2.2厘米～25厘米；多个所述光伏电池并联组10串联成的光伏组件的宽度范围为0.95米～2.6米，多个所述光伏电池并联组10串联成的光伏组件的长度范围为1.5米～4.6米。
[0043]本发明的光伏组件不包含任何旁路二极管。
[0044]如图1所示，一种光伏组件具体的实施例中，光伏组件1包括串联连接的三个光伏电池并联组10，每个光伏电池并联组10包括并联连接的两个光伏电池串110，每个光伏电池串110包括串联连接的二十四个光伏电池片120。
[0045]如图2所示，另一种光伏组件具体的实施例中，光伏组件1包括串联连接的两个光伏电池并联组10，每个光伏电池并联组10包括并联连接的六个光伏电池串110，每个光伏电池串110包括串联连接的十二个光伏电池片120。
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