光伏组件、光伏阵列、光伏系统及采用该系统的控制方法

技术领域

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、光伏系统及采用该系统的控制方法。

背景技术

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应用和研究。太阳能作为一种绿色的可再生能源，晶硅类光伏组件得到了大规模的应用。

当光伏组件中的某个光伏电池出现损坏或局部被长时间遮挡的时候，会导致损坏或被遮挡的光伏电池处于反偏状态，这时不仅发电效率下降，而且因组件电流大于电池的光生电流，导致必须通过电池并联电阻从而造成局部过热，甚至出现不可逆转的“热斑效应”损坏光伏组件。在现有技术中，为了减弱上述的负面影响，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，以减少局部长时间遮挡所形成的发热和热斑效应的危害。而且直到如今，在光伏组件的设计中，所有厂家几乎全部都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与其价值是否相匹配，更没有考虑过是否有更好其他的解决方案。

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，可能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，但若发生时光伏组件中的旁路二极管在光伏组件工作时会导通。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发电而已，也就是说，由于旁路二极管的存在，使得该组件在带“病”工作，直到维护人员将其更换掉为止。但由于组件串并未中断工作，使得后台维护人员发现该带病组件的时间有所延迟。

由于制造时的质量问题导致光伏组件局部有隐裂问题或热斑问题存在或者是光伏组件的局部被(比如泥巴、施工遗留物、树木花草等)长期遮挡时，上述有隐裂的部位或被长时间被遮挡的部位处的光伏电池片处于反偏状态，进而就会局部发热，长期严重的局部发热最终会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其处于反偏状态，该电池串两端的电压下降到负值时，旁路二极管会导通。

通过试验验证，旁路二极管的实际有效利用率极低。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，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

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、光伏系统及采用该系统的控制方法，光伏系统结构简单，设计合理，实现方便，结合光伏系统控制方法，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上述的光伏系统，所述逆变器或汇流箱包括MPPT控制功能。

上述的光伏系统，所述光伏系统中不含任何旁路二极管。

本发明还公开了一种光伏系统控制方法，采用上述的光伏系统，所述控制方法包括电压监测控制方法和温度监测控制方法；

所述电压监测控制方法包括以下步骤：

步骤A1、所述逆变器或汇流箱实时监测每个光伏组件串的直流工作电压V

步骤A2、所述逆变器或汇流箱将每个光伏组件串的直流工作电压V

步骤A3、当某个光伏组件串直流工作电压V

步骤A4、维护人员根据警示去该光伏组件串查看是否有局部遮挡发生或者是热斑产生，当有局部遮挡发生时，维护人员立即清除遮挡物；当有热斑产生时，维护人员更换该光伏组件串中产生热斑的光伏组件；

步骤A5、所述逆变器或汇流箱将该光伏组件串控制恢复为MPPT状态。

上述的光伏系统控制方法，所述温度监测控制方法包括以下步骤：

步骤B1、所述逆变器或汇流箱实时监测多个光伏组件的工作温度值K

步骤B2、当多个光伏组件的工作温度值K

步骤B3、当光伏组件的工作温度值K

本发明与现有技术相比具有以下优点：

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。

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部分电流，同时与其所处的光伏组件串并联的光伏组件串也会分流其所在光伏组件串的部分电流，这样就减缓了发热和热斑的继续恶化。

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逆变器或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。

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，在大部分实际应用场景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。

5、本发明的光伏系统控制方法通过电压监测能够及时发现局部遮挡或热斑，并进行及时处理；同时，通过温度监测控制能够阻止可能发生的热斑，而且还会延长光伏组件的工作寿命，减缓光伏组件的衰减速度。

6、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。

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。

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

图1为本发明的一种光伏组件实施例的结构示意图；

图2为本发明的另一种光伏组件实施例的结构示意图；

图3为本发明的一种光伏系统实施例的结构示意图；

图4为本发明的另一种光伏系统实施例的结构示意图；

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；

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；

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；

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；

图9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；

图10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。

附图标记说明:

1—光伏组件；10—光伏电池并联组；110—光伏电池串；120—光伏电池片；2—光伏阵列；20—光伏组件串；210—光伏组件单元；3—逆变器；4—汇流箱；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；510—旁路二极管。

具体实施方式

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，光伏电池片120的宽度范围为2.1厘米～21.1厘米，光伏电池片120的长度范围为2.2厘米～25厘米；多个光伏电池并联组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。

本发明的光伏组件不包含任何旁路二极管。

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。

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。

光伏组件的两种实施例中，光伏电池片120的原材料为单晶硅片或多晶硅片。

光伏组件的两种实施例中，光伏组件内部不含任何功率管理集成电路，光伏组件局部与外部不连接任何功率管理集成电路。

在实际应用中，光伏组件1中具体的光伏电池并联组10的数量、光伏电池串110的数量以及光伏电池片120的数量可以根据实际情况调整，本公开示例性实施方式对此不作限定。

本公开示例性实施方式提供的光伏组件1，是在多个光伏电池片120串联连接成光伏电池串110后，又将多个光伏电池串110并联成光伏电池并联组10，并且将多个光伏电池并联组10串联后得到的。该光伏组件1不仅包含了光伏电池片120的串联，还包含了光伏电池串110的并联。

需要说明的是，对于光伏组件1而言，除了由光伏电池片120串联并联组合组成的内部电路结构外，还具有背板和玻璃面板等其他结构，本示例性实施方式对此不再赘述。

如图3～图4所示，本发明的光伏阵列2，包括并联连接的多个光伏组件串20，每个光伏组件串20包括串联连接的多个光伏组件单元210，每个光伏组件单元210包括一个或多个上述任一光伏组件实施例中的光伏组件1。

如图3所示，一种光伏阵列具体的实施例中，光伏阵列2包括四个光伏组件串20，每个光伏组件串20包括串联连接的二十个光伏组件单元210，每个光伏组件单元210包括一个上述任一光伏组件实施例中的光伏组件1。

如图4所示，另一种光伏阵列具体的实施例中，光伏阵列2包括四个光伏组件串20，每个光伏组件串20包括串联连接的十个光伏组件单元210，每个光伏组件单元210包括两个上述任一光伏组件实施例中的光伏组件1，两个光伏组件1之间并联连接。

在实际应用中，光伏组件串20内串联连接的光伏组件单元210的数量可以根据实际情况调整，本公开示例性实施方式对此不作限定。

如图3所示，一种光伏系统具体的实施例中，包括逆变器3和上述任一光伏阵列实施例中的光伏阵列2，光伏阵列2的输出端与逆变器3的直流端连接，逆变器3包括MPPT控制功能。

逆变器3的作用是把光伏阵列2产生的直流电转变成交流电，以供实际使用。

如图4所示，另一种光伏系统具体的实施例中，光伏系统包括逆变器3、汇流箱4和上述任一光伏阵列实施例中的光伏阵列2，光伏阵列2通过汇流箱4与逆变器3的直流端连接，逆变器3或汇流箱4包括MPPT控制功能。

具体实施时，汇流箱4的作用是为了减少光伏阵列2与逆变器3之间的连线而使用的，对于连线较少的情况，可以不使用汇流箱4，而将光伏阵列2直接连接在逆变器3上。

MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制功能能够实时侦测光伏系统的发电电压，并追踪各个电压下的电流值，使光伏系统选择以最大功率输出。在STC条件下，本公开示例性实施方式提供的不含任何旁路二极管的光伏系统的输出功率大于300W。

光伏系统的两种实施例中，光伏系统中不含任何旁路二极管。

由于旁路二极管是在以往技术中的由光伏电池片全部串联的光伏组件中开始使用的，在出现热斑效应或遮挡发热时，起旁路作用，让其它光伏电池片所产生的电流从旁路二极管流出，使光伏系统其余部分能继续发电。本发明的光伏组件中不含任何旁路二极管，本发明的光伏组件包含了由多个光伏电池片串并联成的光伏电池并联组，同时相邻的两个组件串之间也是并联关系，这样即使当某一个光伏电池片产生热斑效应或遮挡发热时，既不会对其它光伏电池片产生的电流的流出造成影响，同时还可以减缓发热和热斑的持续恶化。其工作机理是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，与该组件串并联的组件串也会分流该组件串的电流，使得该光伏组件能够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，即减缓了发热和热斑的继续恶化。为了更进一步加强安全保证，本发明还提出了一种光伏系统控制方法，结合该方法，在大部分实际应用场景中能够完全代替现有的旁路二极管的作用和功能，将发热程度控制在最低限度以内。

本发明的控制方法包括电压监测控制方法和温度监测控制方法；

电压监测控制方法包括以下步骤：

步骤A1、逆变器3或汇流箱4实时监测每个光伏组件串的直流工作电压V

步骤A2、逆变器3或汇流箱4将每个光伏组件串的直流工作电压V

步骤A3、当某个光伏组件串直流工作电压V

具体实施时，V

步骤A4、维护人员根据警示去该光伏组件串查看是否有局部遮挡发生或者是热斑产生，当有局部遮挡发生时，维护人员立即清除遮挡物；当有热斑产生时，维护人员更换该光伏组件串中产生热斑的光伏组件；

步骤A5、逆变器3或汇流箱4将该光伏组件串控制恢复为MPPT状态。

温度监测控制方法包括以下步骤：

步骤B1、逆变器3或汇流箱4实时监测多个光伏组件的工作温度值K

步骤B2、当多个光伏组件的工作温度值K

具体实施时，K

步骤B3、当光伏组件的工作温度值K

现有的光伏系统由于旁路二极管的存在，当某一个光伏电池片出现热斑效应时，通常会让其它光伏电池片继续工作，导致不容易及时发现故障而快速更换有病的光伏电池片，反而降低了光伏组件的工作效率。而本发明在无旁路二极管时，会进入超低电流工作模式并发出警示，维护人员会尽快赶往现场去调查和检查具体的事件原因，并及时处理。

本发明的光伏系统中，当某一个光伏电池串的电路出现断裂的现象时，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，而该中断的信息会能够通过逆变器或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，保持电站整体的健康程度，不让光伏组件“带病继续工作”。

现有的一个光伏组件通常设置有多个旁路二极管，而一个光伏系统通常又设置有数量非常庞大的光伏组件，对于大型光伏系统而言，旁路二极管的成本也是惊人的；更为关键的是，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或者是长期固定的被局部遮挡而使用旁路二极管，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，旁路二极管的存在是很不划算的。

本发明公开的不含任何旁路二极管的光伏系统，在保证阻止热斑持续恶化的同时，还避免了由于不能及时发现故障而快速更换导致的光伏组件带病工作的情况；同时还降低了光伏系统的成本，起到节约资源的作用。

为了进一步验证本发明方案的技术效果，对不含任何旁路二极管的光伏系统与包含旁路二极管的光伏系统在同样工作条件下的发电量进行了试验对比统计。

不含任何旁路二极管的光伏系统采用如图1所示的光伏组件1，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；将图1所示的光伏组件1组成包括十个光伏组件串20的光伏阵列，每个光伏组件串20包括串联连接的二十个如图1所示的光伏组件1；将光伏阵列的输出端连接在汇流箱4的输入端，汇流箱4的输出端与逆变器3的直流端连接，构成如图5所示的光伏系统。

含旁路二极管的光伏系统采用如图6所示的光伏组件5，图6中光伏组件5包括串联连接的三个光伏电池并联组，每个光伏电池并联组分别并联了一个旁路二极管510，每个光伏电池并联组包括并联连接的两个光伏电池串，每个光伏电池串包括串联连接的二十四个光伏电池片；将图6所示的光伏组件5组成包括十个光伏组件串50的光伏阵列，每个光伏组件串50包括串联连接的二十个如图6所示的光伏组件5；将光伏阵列的输出端连接在汇流箱4的输入端，汇流箱4的输出端与逆变器3的直流端连接，构成如图7所示的光伏系统。

在实际试验过程中，对不含任何旁路二极管的光伏系统和含旁路二极管的光伏系统每天的发电量进行统计，统计结果如表1所示。

表1发电量统计结果

由表1可以看出，在同一天内，不含任何旁路二极管的光伏系统和含旁路二极管的光伏系统的发电量基本相同(同一天不同组件串发电量微小差异由组件的初始精确功率的差异造成，不同天的发电差异由天气和辐射强度的变化造成)。也就是说，不含任何旁路二极管的光伏系统和现有的含旁路二极管的光伏系统在结构相同的情况下，发电量都是正常的。因此，不含任何旁路二极管的光伏系统和含旁路二极管的光伏系统在实际使用过程中的作用是相同的，在没有旁路二极管的情况下，对光伏系统的发电量没有造成影响。

另外，通过对含旁路二极管的光伏组件和不含任何旁路二极管的光伏组件进行遮挡试验，验证本发明方案的技术效果。

含旁路二极管的光伏组件中没有光伏电池片被遮挡时，如图8所示，该光伏组件在STC测试条件下，单个光伏电池片的串联内阻R

此时尽管存在并联电池的分流和并联光伏组件串的分流，但旁路二极管还是会导通，这时根据该光伏组件串的电压明显的长时间低于相邻的光伏组件串而启动超低电流运行模式，可以达到与旁路二极管导通相同的功效和作用，将光伏组件串电流降低约一半，待维护人员将遮挡或热斑处理完成之后再回到正常的MPPT状态。

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，如图9所示，光伏电池串a中半个串的光伏电池片和光伏电池串d中半个串的光伏电池片均被短期遮挡(典型应用场景为北半球每年10月到来年3月的早晨1小时和下午2小时，光伏组件为横装模式)，在光辐射强度为STC测试条件光辐射强度的三分之一的情况下，此时尽管有并联电池的分流和并联光伏组件串的分流，但旁路二极管还是会导通。这时根据该光伏组件串的电压明显的长时间的低于相邻的组件串而启动超低电流运行模式，可以达到与与旁路二极管导通相同的功效和作用，将组件串电流降低约一半，待维护人员发现是前排阵列对后排组件的微弱遮挡，发热并不严重，故可立即或过10分钟或之后将其恢复到正常的MPPT状态。

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，如图10所示，光伏电池串d中两个光伏电池片、光伏电池串e中两个光伏电池片和光伏电池串f中两个光伏电池片均被短期遮挡(典型应用场景为北半球每年10月到来年3月的早晨1小时和下午2小时，光伏组件为竖装模式)，在光辐射强度为STC测试条件光辐射强度的三分之一的情况下，此时在并联电池的分流和并联光伏组件串的分流以及MPPT控制功能的作用下，在光伏组件串中所有组件或者是大多数都被如此遮挡时，旁路二极管不会导通。

为了进一步验证本发明技术方案的效果，进行了多种现实场景的效果验证，多种现实场景包括三类。

第一类、不会导致旁路二极管导通的遮挡和热斑，具体现实场景包括：遮挡面积很小、遮挡面积非常庞大、轻微的热斑和组件竖装时在北半球冬季早晚时分，前排组件对后排组件的遮挡；

第二类、会导致旁路二极管导通的遮挡或热斑，具体现实场景包括：快速短促的局部遮挡、短期的非固定的遮挡和中级热斑，以及长期的固定的局部遮挡和组件横装时在北半球冬季早晚时分，前排组件对后排组件的遮挡；

第三类、在组件处于特别高的工作温度的时候，快速短促的局部遮挡可能造成热斑的形成。

遮挡面积很小的现实场景包括现实场景1、现实场景2和现实场景3：

现实场景1：鸟粪。用直径2厘米的小遮挡片挡住两块光伏组件中的某个光伏电池片，其中一块光伏组件是有旁路二极管的，另外一块光伏组件是没有旁路二极管的，经过长达半年的观测，两者没有区别，都没有形成热斑，有旁路二极管的光伏组件的旁路二极管也未导通。

现实场景2：小树叶。用长4厘米宽4厘米的小遮挡片挡住光伏组件中的某个光伏电池片，发现旁路二极管的电压为4V左右，说明旁路二极管没有导通。被挡光伏电池片的四周发热，说明此场景下，旁路二极管没有发挥作用，即在此情形下有旁路二极管和无旁路二极管无任何差别。

现实场景3：细长的一根树枝、悬空的电线或者是刚刚长高的小草等等。造成在光伏组件上的小影子，发现旁路二极管电压仍为13V未曾改变，说明此场景下，旁路二极管没有发挥作用，即在此情形下有旁路二极管和无旁路二极管无任何差别。

遮挡面积非常庞大的现实场景包括现实场景4、现实场景5和现实场景6：

现实场景4：云的遮挡。由于光伏组件串的长度大约在30米范围内，一块云的遮挡面积常常远远大于此范围，故不会造成光伏组件串内明显的辐射强度差异。部分少量光伏组件区域可能会有遮挡差，但维持时间很短。故而旁路二极管不会导通或导通后又很快恢复了。经过无旁路二极管光伏组件串的实际半年的观测，发电量并未有任何差异，光伏组件也未有形成发热损伤。

现实场景5：灰尘遮挡。灰尘对光伏组件的遮挡比较均匀，不会造成需要旁路二极管导通的情形，故而此场景下，有旁路二极管和无旁路二极管并无区别。

现实场景6：阴天、下雨天或下雪天，整个电站无任何直射光。当然也不存在所谓的遮挡。通常意义上所说的遮挡指的是对直射光的遮挡，散射光的遮挡效应很小可忽略不计。故而在阴天时(这时没有直射光)有无旁路二极管就更加没有任何区别。

轻微的热斑的现实场景包括现实场景7：

现实场景7：热斑出现的初期或中期时，使得相关光伏电池串两端的电压还未达到小于0，但已经比13V低了，这个场景下，有旁路二极管和无旁路二极管没有任何区别。而这种不严重的热斑暂时不需要应对，也应对不了，但可通过无人机热斑探测系统进行探测做好提前准备。即旁路二极管的存在并不能发挥作用。在轻微热斑的情况下，旁路二极管不导通，只是旁路二极管两端的电压略有降低(比如从13V降低到4V等)。这时旁路二极管的存在和不存在两者没有区别。这种情况下，并不存在旁路二极管的存在带来减轻热斑严重程度的功效。待到热斑发展到了旁路二极管导通的程度时，则按后续描绘的会导致旁路二极管导通的场景来分析和应对。

组件竖装时在北半球冬季早晚时分，前排组件对后排组件的遮挡的现实场景包括现实场景8：

现实场景8：冬季(本年11月份到来年的2月份)早晨和傍晚光伏阵列前排对后排的遮挡(直射光被遮挡)，对于光伏组件竖装情形，由于MPPT的作用，光伏组件串电压升高、电流变小，旁路二极管均不导通。被遮挡光伏组件下方的阴影处的发热情况几乎不存在，经过一年的实验验证未发现严重发热或热斑的出现。故这种场景下，有无旁路二极管没有任何区别。即逆变器或汇流箱不需要启动超低电流模式只是在MPPT状态下就可以实现了。该情形下，不会触发逆变器或汇流箱统一设置的电压下降13V后20秒的超低电流模式原因是在这个时刻，所有的光伏组件串均处于同样的情景，相邻光伏组件串的电压差别很小。

第一类中的现实场景1、现实场景2、现实场景3、现实场景4、现实场景5、现实场景6、现实场景7和现实场景8均不会导致旁路二极管导通，旁路二极管无作用。

快速短促的局部遮挡的现实场景包括现实场景9和现实场景10：

现实场景9：大的树叶的停留、清洗工具的抚过、鸟类的短暂停留、维护人员等在光伏组件旁边的站立停留等对光伏组件会形成快速短促的局部遮挡，这些情形下，影子存在的时间很短(通常时间不超过20秒或15秒)对无旁路二极管的光伏组件形不成发热损伤和伤害。万一此类遮挡时间超过了15秒或20秒，则会触发逆变器或汇流箱对该光伏组件串强制进入超低电压模式，并告知维护人员，维护人员到现场后发现并无任何遮挡和热斑，则人为控制其重新回到MPPT状态。

现实场景10：冬季下雪后光伏组件表面部分区域被雪遮挡，此情况不会造成光伏组件发热损伤，因为温度稍微升高后，雪融化掉后就不存在被遮挡情形了。

短期的非固定的遮挡和中级热斑的现实场景包括现实场景11、现实场景12、现实场景13和现实场景14：

现实场景11：光伏组件距离地面很近约60公分左右，光伏组件前面下方草逐渐长大对光伏组件形成遮挡。中等大小的草会造成旁路二极管导通。这时如果没有旁路二极管，可能会有不太严重的被遮挡处的发热。故而防止的办法有：及时剪草，但为更进一步增强安全保障也可采用让逆变器或汇流箱自动对该光伏组件串的电流控制到超低电流模式，以大幅度减轻发热同时向后台告警提醒维护人员去现场调查究竟。并待维护人员消除遮挡之后再回到正常的MPPT状态。

现实场景12：由于某个未知的原因导致光伏组件上被覆盖了一块面积不小的泥巴或者是施工维护人员将一个物件落在光伏组件上忘记拿走了，只要泥巴或物件的面积超过电池面积的三分之一，就会导致相应的旁路二极管的导通。而且泥巴或物件与树叶不同，如果人没有将其清理掉的话，风是把它刮不走的，而树叶是会很快就被风刮走的。应对的办法是采用让逆变器或汇流箱对该光伏组件串的电流自动控制到超低电流模式，以大幅度减轻发热。并待维护人员消除遮挡之后再回到正常的MPPT状态。

现实场景13：光伏组件旁边5米内有高大的树枝的影子或树叶的影子或者电线杆的影子，这时旁路二极管导通。这说明旁路二极管在此场景下发挥了作用，如果没有旁路二极管存在，则被遮挡光伏电池会发热。此情况下，实际上由于光伏组件内并联电池的分流、两个并联组件串之间的分流和MPPT的作用会减小输出电流，减弱发热效应。但为了更进一步增强安全保障，此场景下可采用让逆变器或汇流箱在自动检测到组件串电压比周边的组件串电压低13V左右并维持了20秒时间时，逆变器或汇流箱对该光伏组件串的电流控制进入到超低电流模式，以大幅度减轻发热，并待维护人员消除遮挡之后再回到正常的MPPT状态。

现实场景14：某块光伏组件由于隐裂或其他质量问题存在不可逆转的比较严重的热斑现象。当然该热斑也可能是轻微热斑逐渐日积月累发展而来的。如果其所在光伏组件串电压比周边的光伏组件串电压低13V左右并维持了20秒时间时，逆变器或汇流箱会启动对该光伏组件串的超低电流工作模式，这样就会避免光伏组件热斑持续恶化。同时逆变器或汇流箱会向后台告警，告诉维护人员该光伏组件串可能有热斑或者是遮挡，维护人员到现场后经过检查发现是热斑后，就将发生热斑的光伏组件更换掉。然后维护人员再将该光伏组件串重新回到MPPT状态。

长期的固定的局部遮挡的现实场景包括现实场景15：

现实场景15：光伏组件前后距离很近或旁边有房屋或墙体或山坡的遮挡等(基本上分布式中才会偶尔有此场景，比如女儿墙等或一些复杂山地项目的局部地点)，这时光伏组件局部区域被遮挡，这时旁路二极管会导通。这说明旁路二极管在此场景下发挥了作用，如果没有旁路二极管存在，则被遮挡光伏电池片会发热。此情况下，实际上由于光伏组件内并联电池的分流、两个并联光伏组件串之间的分流和MPPT的作用会减小输出电流，会减弱发热效应。但为了更进一步增强安全保障，此场景下可采取逆变器或汇流箱将相关光伏组件串控制进入超低电流模式。

组件横装时在北半球冬季早晚时分，前排组件对后排组件的遮挡的现实场景包括现实场景16：

现实场景16：光伏组件横装时在北半球冬季早晚时分，前排光伏组件对后排光伏组件的遮挡此时最下方的光伏组件的旁路二极管会导通，这些光伏组件的数量占了下方两排组件中的一半。这时假如处于没有旁路二极管的情况时，由于早晚时间被遮挡的直射光和未被遮挡的散射光强对比度差别不大，故而发热可能并不严重。在这种情况下，运行在MPPT状态时，电流已经基本被减半，电压也降低了13V左右。如果这时触发了超低电流模式，则电流会被再次减半，这样实际上最下方光伏组件的发热情况会大大减轻了。维护人员会视现实情况的严重程度采取不一样的应对方法,如果发热严重就推迟控制其进入MPPT状态，如果发热很轻微，则可尽快回复进入MPPT状态以发更多的电。

第二类中的现实场景9、现实场景10、现实场景11、现实场景12、现实场景13、现实场景14、现实场景15和现实场景16均会导致旁路二极管导通；但采用本发明的无旁路二极管的光伏系统及其控制方法，均能达到与有旁路二极管时的分流作用完全相同的功能和效果，光伏系统中的光伏组件被遮挡区域也没有产生发热和热斑。

在组件处于特别高的工作温度的时候，快速短促的局部遮挡可能造成热斑的形成的现实场景包括现实场景17：

现实场景17：某光伏电站在夏季气温最热的季节的最高气温的时刻，同时又是全年辐射强度最高的时刻，该电站的光伏组件工作在历史最高工作温度，比如63度以上。这个温度虽然距离光伏组件的极限工作最高温度85度尚有22度的距离，但也可能存在某种可能就是该电站光伏组件都没装旁路二极管，而这时由于某种原因导致一个光伏组件临时的被局部遮挡，尽管遮挡的时间比较短(比如20秒)这时逆变器或汇流箱还没有反应过来采取进行超低电流的强迫控制或者是控制了但时间上还来不及反应，在这个时间段内，因遮挡使得该光伏组件温度超过了85度从而形成不可逆转的热斑。这种可能性尽管很低(但为了确保万无一失仍要按会发生来考虑和应对)，但也需要有提供一个更合理及时的应对措施。那就是增加一套光伏组件温度探测系统，当发现若干个组件温度接近或超过历史最高温度时，通过后台向电站所有逆变器下达指令要求逆变器将所有光伏组件串的电流较大幅度地减小，以控制光伏组件工作温度，待光伏组件工作温度回到60度之内再重新回到正常的MPPT状态。

第三类中的现实场景17情况下，采用本发明的无旁路二极管的光伏系统及其控制方法，对光伏组件在特别高工作温度范围进行控制，这样不仅阻止了可能发生的热斑而且还延长了光伏组件寿命也减小了光伏组件的衰减速度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。