由于接线盒对太阳能电池组件的重要性,以及随着整个光伏市场以及广大客户的应用,目前各大接线盒厂商也在朝着高质量的接线盒的方向努力,比如设计出高额定电流、高防水性、优良的散热性、低体电阻等等的接线盒,这些随着技术发展必将会在今后的接线盒产品中出现。
另一方面,传统的太阳能组件随着年月而退化(一般来说组件的性能会以每年0.5%至1.0%的速度逐渐退化),导致这个现象的原因可能包括光伏组件之间的失配、旁路二极管的热能耗散令组件性能加速退化、以及各种的环境因素如浮云、污垢及碎片等等;大大降低了单个组件以及整个系统的发电量,人们为了解决或尽可能减小这个问题,在接线盒内部进行改造,并对改造后的接接线盒称为"SmartBox",而应用这种接线盒的组件则称之为"SmartModule"。
而"SmartBox"通常利用的技术有MOS集成电路基础的智能光伏组件、旁路电路集成无线发射接收数据系统、MPPT+DCtoDC/DCtoAC转换方式等其他新技术。
4.1 MOS集成电路基础的智能光伏组件
此组件使用MOS集成电路代替传统二极管,降低组件被遮挡时二极管的发热能耗,同时减少组件正常工作时晶体管的反向漏电流,提高组件的发电效率;
由于二极管的特性,当大电流流过时会在上面产生1V左右的电压降。由W=V*I得知,当有10A的电流流过时就会有10W左右的功率损失,长时间的积累使二极管的温度逐渐升高,且二极管没有散热装置,二极管就会发烫,甚至烧坏极管,烧毁接线盒; 而MOS管与普通的二极管比较,其导通电阻只有5~10mΩ,且其自带散热片,散热性能较好等优点,图5是QCSOLAR公司生产的MOS电路接线盒。
4.2旁路电路集成无线发射接收数据系统
此系统中接线盒内集成了无线收发装置,可以实时监控并传输数据,譬如组件的电流、电压、功率等,其工作原理是组件在工作时,利用接线盒内的单片机,通过检测两串太阳电池的端电压来判断太阳电池是否处于正常工作状态,一旦检测到两处电压不一样,就认为低电压的一串电池片出现了热斑效应,两串电池片的输出电流就有差别,此时单片机通过控制MOS管的栅极电压来控制MOS管的导通状态,来把其中一串电池片多产生的电流旁路掉,使组件正常工作,实现了MOS管的旁路作用。单片机在监控光伏组件工作,控制MOS管的同时,把每一时刻的电压、电流信息采集下来,经过其内部运算累加,得到整个组件的发电量,并在需要时可传输相关数据信息。
4.3MPPT+DCtoDC/DCtoAC转换方式
接线盒加装此种装置后,通过对阵列中每块电池板分布式安装最大功率跟踪模块,使电站方阵中每块板始终工作在最大功率输出点。目前市场上出现的产品都是基于美国国家半导体研制的SolarMagic技术之上设计开发出的;
当阵列中的组件被建筑、云、树等阴影遮挡、自身出现失配情况时,由于二极管的作用部分电池片会被旁路掉,从而减低了整个组件阵列的发电总量;利用NS的SolarMagic技术能够以太阳能电池组件为单位进行控制,使其在MPP状态下工作,在以上情况发生时与之前比较最多可提高45%的发电量;图6是NS开发的智能太阳能光伏组件接线盒,以及摘自Photon杂志的一组利用这一技术性能数据: 虽然这类技术优势明显,但是高额的成本很大程度上限制了它的广泛应用,相信随着科学技术的发展,人们一定会找到合适的办法去生产出价廉物美的接线盒。 |