[发明专利]光伏组件的安全管理系统及安全管理方法

说明书

本发明主要涉及到光伏组件的安全管理系统及安全管理方法。由多个光伏组件以并联的方式向母线供电，在每个光伏组件处利用第一设备采集其输出给母线的分电压和输出给母线的分电流，在母线上配置有用于收集母线上的总电压的第二设备，在第一和第二设备之间建立通信，光伏组件的分电压和分电流由配置的第一设备发送给第二设备。第二设备将每个光伏组件输出给母线的分电压与母线上的总电压进行比对：当任一光伏组件处的分电压与该总电压之间存在差值，且差值与该任一光伏组件处的分电流的乘积超过一个上限值时则判断出该任一光伏组件处发生了故障。

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏组件的光伏发电系统中提出了一种对直流电源即光伏组件执行安全管理的机制，不仅确保光伏组件在安全可靠的环境下运行而且可实现光伏组件的故障排查。

背景技术

光伏组件作为光伏发电系统的重要核心组成部分，其性能的优良直接影响到发电系统的整体效果，但实际上光伏组件受到的制约因素较多，每块光伏组件自身的特性差异会引起联接组合效率损失。光伏组件阵列一般为串并联式，倘若某一块电池组件受到阴影或灰尘或遮挡或老化等因素而导致功率降低时，所有串并联关系的其它组件都可能因电压电流强度的下降而受影响。为了保障光伏阵列工作的安全性和可靠性，充分发挥每块光伏组件的最大发电效率和保障光伏组件处于正常工作状态显得尤为重要。

诸多国家地区已将光伏设施的组件级快速关断列为强制要求，作为光伏分布极广的中国在该领域暂未制定规范，安全标准落后于产品制造和市场推广。目前仅有安徽省公安消防总队归口的地方标准提出规范化要求。尽管浙江及嘉兴等地推出了团体标准但并未对组件快速关断提强制性要求，仅提出了宜具备等概念。国内外发生的不少屋顶户用光伏电站火灾案例使得组件级快速关断亟待深入研究和应用。当光伏被普及成为一种日常屋顶设施后潜在的安全风险就更有可能暴露出来。一方面从安全意识上对设计规范、施工和验收提出要求来确保财产和人身安全得到保证，另一方面要积极推动行业尽快建立更普及的强制性安全标准并研发出适合快速关断功能的光伏组件关断装置。

属高电压领域的光伏发电系统应当要符合电气安全规范。近年来美国以及欧洲等国家出于安全考虑，在相关电气规范中逐步加入强制性要求。为此各国政府或相关机构分别出台相应的法规法则。基于电气强制规范，美国防火协会修改国家电气规范，规定住宅用的光伏发电系统当中：紧急情况发生时要求光伏发电系统交流并网端断开后，直流端电压最大不得超过八十伏。意大利安全规范告诫：消防员在建筑物带电压的情况下是绝对不被允许进行灭火操作的。德国也率先执行防火安全标准并且还明文规定：在光伏发电系统中逆变器与组件之间需要增加额外的直流电切断装置。光伏组件级的电力电子技术是实现组件级关断的主要方式，应用产品包括微型逆变器、功率优化器及智控关断器。微型逆变器的使用可从根本上消除光伏系统存在的直流高压，而光伏组件功率优化器及智控关断器则具有组件级关断功能。在紧急情况下安装有功率优化器或智控关断器的光伏系统能及时切断每块组件间的连接，消除阵列中存在的直流高压，实现组件级的快速关断。

基于光伏电站对组件的监控压力，有必要建立一套合理的监控和管理机制，通过这类管理机制能够从组件板上抽取组件板的参数数据，并将数据反馈到业主或用户。譬如光伏组件的输出电压和电流、功率及所处的环境温度等实时参数需要被及时监测到，尤其是组件的损坏或者老化等异常情况需要被及时监测到，从而这些监测数据信息可以对每一个光伏组件的改进优化提供依据，那些故障或老化的组件亦可快速定位和及时修复。无论是试图实现外部设备对电池组件的主动控制，还是在组件本地将电池组件的参数信息发送到外部设备上都涉及到光伏组件监测系统的通信问题。光伏组件的智能化管理除了常规的工作参数监控外还包括光伏组件的安全管理、关断管理和输出功率管理等。

发明内容

本申请公开了一种光伏组件的安全管理方法，其特征在于，包括：

由多个光伏组件以并联的方式向母线供电；

在每个光伏组件处采集其输出给母线的分电压；