[发明专利]一种太阳能电池板雷电防护的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防雷方法，尤其是一种太阳能电池板雷电防护的方法。

背景技术

能源是国民经济发展和人民生活水平提高的最重要的物质基础。目前全世界能源的供应主要依赖石油、天然气、煤炭等石化能源，但石化能源的资源有限且开发使用时还会带有环境污染的问题，严重制约着社会和经济的可持续性发展，因此加快可再生能源的开发和利用是解决世界能源和环境问题的重要途径和措施。太阳能是资源最丰富的可再生能源，在当前全球石化能源日益紧缺，价格飞涨的情况下，许多国家采取优惠的政策鼓励太阳能技术的开发和应用。太阳能供电技术作为一种高新技术，最早应用于航空探险等高端应用场合，随着各国的推动，太阳能供电技术也得到了日新月异的发展。在我国十五能源规划中新能源规划从2009年到2020年，整体规划到2020年新能源产业在国内的投资总额将超过3万亿元，太阳能将成为未来几年能源产业领域中发展最快，新技术应用的新型能源之一。太阳能供电的组成部分一般分为两大部分：1、太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。2、逆变器：主要作用是将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能。就目前市场上出现的太能阳供电系统的防雷器一般分为两类，一类是信号防雷器，安装在信号线路上用于信号线路的雷电防护；一类是电源防雷器，安装在汇集母线上用于电源线路的雷电防护。在中、大型的太阳能供电系统中单太阳能电池板一般功能汇集母线距离远且都是安装在楼顶、野外等易受雷击区，因此往往只在母线上安装电源防雷器只起到了对逆变器、蓄电池等后端设备的防护，但对太阳能电池板雷电防护无法起到作用。

太阳能电池板被雷击损坏的情况有以下四种：

1、太阳能电池板中PN结的感应雷电浪涌

如图1所示，导电层1、光吸收层2、背电极层3组成太阳能电池板的基本结构。当附近出现雷击时，太阳能电池板上的PN结在雷电电磁脉冲电磁场的作用下产生雷电浪涌，由于PN结的电压很低，因此极易被这感应到的雷电浪涌所击穿损坏。

2、直击雷的绕击

目前，太阳能供电系统中的太阳能电池板都是安装在楼顶或野外空旷处，因此太阳能电池板很容易遭受直击雷的绕击。直击雷的绕击一般会击中太阳能电池板的金属边框上，产生雷电电磁脉冲从而使太阳能电池板损坏。

3、地电位反击

当雷电打在太阳能供电系统的避雷针时会造成地网的电位抬升，同时由于太阳能供电的汇集线路上的电位相对很低，因而出现地对汇集线路反击放电的情况，造成太阳能电池板损坏。

4、太阳能电池板汇集线路出现感应雷电浪涌

由于太阳能供电系统的汇集线路一般较长，容易出现感应雷电浪涌。当汇集线路出现雷电浪涌时太阳能电池板无防雷器保护，因此容易出现损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效的太阳能电池板雷电防护的新方法。其能有效地对PN结上出现的感应雷电浪涌、直击雷的绕击、反击和线路上的雷电浪涌进行抑制，并保护太阳能电池板。

本发明采取的技术方案：

本发明是一种专用于在太阳能电池板雷电防护的方法，本方法采用了泄流、等电位、高频抑制、稳压和钳位等手段来实现太阳能电池板雷电防护的目的，组成部分包括雷电浪涌泄放模块，高频抑制模块，瞬态抑制稳压模块、钳位稳压模块和倒流保护模块，其特征可分为两类结构：一类是先雷电浪涌泄放模块4与正、负线路的输入端和地分别连接，再在正、负线路上分别串联接入高频抑制模块5、6，然后在线路之间接入瞬态抑制稳压模块7，经过瞬态抑制稳压模块7之后的线路再串联接入高频抑制模块8、9，最后在线路间接入钳位稳压模块10和倒流保护模块11；另一类是雷电浪涌泄放模块12与正、负线路的输入端和地分别连接，然后正、负线路分别串联接入高频抑制模块13、14，最后再在线路之间接入瞬态抑制稳压模块15和倒流保护模块16。

本发明的特点及优点：

本发明是一种太阳能电池板雷电防护的新方法，其根据太阳能电池板的特点，采用了以泄流、等电位，高频抑制、稳压、钳位等手段来实现的太阳能电池板的雷电防护，有效地对PN结上出现的感应雷电浪涌、直击雷的绕击、反击和汇集线路上的雷电浪涌进行防护，从而保护太阳能电池板，填补国内外太阳能电池板雷电防护的空白。

附图说明

图1是太阳能电池板上的导电层线路感应雷电浪涌示意图。

图2是本发明方法的原理一图。

图3是本发明方法的原理二图。

图4是模拟太阳能电池板中PN结的感应雷电浪涌试验1的原理图。