CN105305466A - 光储联合发电综合能量管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光储联合发电综合能量管理***，包括光伏阵列和储能***，光伏逆变器的一端与光伏阵列相连，另一端通过网侧变流器接入电网；储能变流器的一端与储能***相连，另一端通过网侧变流器接入电网；MPPT控制器的输入端连接于光伏阵列和光伏逆变器之间，输出端与光伏逆变器连接；模糊控制器的输入端分别与储能***和光伏逆变器连接，输出端与储能变流器连接。与现有技术相比，本发明提供的一种光储联合发电综合能量管理***，能够有效平抑光伏阵列的功率波动，保证电力***的稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量管理***，具体涉及光储联合发电综合能量管理***。
背景技术
由于其普遍、巨量、无害和可再生的优点，太阳能已被广泛作为国家能源战略的重要组成部分。光伏发电是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电模式。大量开发光伏发电之际，光伏自身间歇性和随机性产生的功率波动对***的冲击也越来越突出，对电能质量影响和电力***的稳定性都有影响，目前通常将储能装置应用于间歇式电源以平抑功率波动。因此，需要提供一种光储联合发电综合能量管理***来提高电能质量低，降低光伏发电输出的波动对电网产生的冲击。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种光储联合发电综合能量管理***，所述***包括光伏阵列和储能***，光伏逆变器的一端与所述光伏阵列连接，另一端通过网侧变流器接入电网；储能变流器的一端与所述储能***相连，另一端通过所述网侧变流器接入所述电网；
MPPT控制器的输入端与连接所述光伏阵列和所述光伏逆变器的连线连接，输出端与所述光伏逆变器连接；
模糊控制器的输入端分别与所述储能***和所述光伏逆变器连接，输出端与所述储能变流器连接。
优选的，所述MPPT控制器依据所述光伏阵列的电压信号UPV和电流信号IPV控制所述光伏逆变器对光伏阵列的输出功率最大点进行跟踪；
优选的，所述模糊控制器包括输出端以及连接于所述储能***和所述储能变流器之间的，用于实时采集储能***的荷电状态SOC的输入端和连接于所述光伏逆变器与所述网侧变流器之间的，用于实时采集所述光伏逆变器的相邻采样点的输出功率差值PDiff的输入端；
优选的，所述模糊控制器对所述荷电状态SOC和所述输出功率差值PDiff进行模糊化处理，得到调整所述储能***的输出功率的功率指令PB；
优选的，所述模糊控制器对所述功率指令PB进行解模糊处理后将其发送到所述储能变流器；所述储能变流器依据解模糊后的功率指令PB对所述储能***输出的功率进行调整；
优选的，所述模糊控制对所述荷电状态SOC进行模糊化处理包括3个量化等级的量化基本论域[0.2，0.8]；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，用英文字母{S，M，B}表示；
优选的，所述模糊控制对所述输出功率差值PDiff进行模糊化处理包括3个量化等级的量化基本论域[0，1]；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，用英文字母{S,M,B}表示；
优选的，所述模糊控制器对所述功率指令PB的解模糊处理包括7个量化等级的量化基本论域[0，1]；偏差在论域上取语言值的集合为{非常小，小，小中，中，中大，大，非常大}，用英文字母{VS，S，SM，M，MB，B，VB}表示；
优选的，所述网侧变流器通过隔离变压器与电网相连，用于抑制所述电网中的高频干扰。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明技术方案中，采用模糊控制器对光伏阵列和储能***的输出功率进行模糊处理，能够实现对储能逆变器的精确控制，提高光伏阵列功率波动的平抑效果；
2、本发明技术方案中，将荷电状态SOC进行模糊化处理的量化基本论域设置为[0.2，0.8]，所述量化基本论域包括3个量化等级，将输出功率差值PDiff进行模糊化处理的量化基本论域设置为[0，1]，所述量化基本论域包括3个量化等级，将功率指令PB的解模糊处理的量化基本论域设置为[0，1]，所述量化基本论域包括7个量化等级，能够提高荷电状态SOC、输出功率差值PDiff和功率指令PB的模糊处理准确性，从而控制储能逆变器输出功率更加接近实际需求，保证电网负荷工作稳定；
3、本发明技术方案中，MPPT控制器的MPPT模块，能使光伏阵列的每个光伏组件输出都保持在最大功率点，有效提高了光伏阵列的效率；
4、本发明技术方案中，MPPT控制器没有现有技术中DSP等需要复杂算法的模块，降低了电路的复杂程度，更加有利于MPPT控制器的集成，进一步减少器件带来的额外功率损耗；
5、本发明提供的一种光储联合发电综合能量管理***，能够有效平抑光伏阵列的功率波动，保证电力***的稳定运行。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是：本发明实施例中光储联合发电综合能量管理***结构图；
图2是：本发明实施例中储能***的荷电状态隶属度函数图；
图3是：本发明实施例中光伏逆变器相邻采样点的输出功率差值隶属度函数图；
图4是：本发明实施例中储能***功率指令隶属度函数图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例中光储联合发电综合能量管理***包括光伏阵列、光伏逆变器、储能***、储能逆变器、网侧变流器、MPPT控制器和模糊控制器；
光伏阵列通过光伏逆变器与网侧变流器连接，储能***通过储能变流器与网侧变流器连接，网侧变流器通过隔离变压器接入电网；
隔离变压器用于抑制电网中的高频杂波干扰对该***中的MPPT控制器和模糊控制器的影响。
MPPT控制器，依据光伏阵列的电压信号UPV和电流信号IPV，控制光伏逆变器进行功率调整，从而实现光伏阵列的输出功率的最大功率点跟踪；MPPT控制器包括两个输入端和一个输出端，所述输入端与光伏阵列的连线相连，所述输出端与光伏逆变器连接；
本实施例中MPPT控制器采用深圳市誉拓阳新能源科技有限公司的型号为Y-T-MPPT2-48V-60A的控制器。
模糊控制器，依据储能***的荷电状态SOC和光伏逆变器的相邻采样点的输出功率差值PDiff，对SOC和PDiff进行模糊处理后将储能***功率指令PB发送到储能变流器；模糊控制器包括两个输入端和一个输出端；两个输入端分别与储能***的输出端和光伏逆变器的输出端连接，输出端与储能变流器连接。
本实施例中模糊控制器的模糊处理包括：
①：对荷电状态SOC进行模糊化处理；
量化基本论域为[0.2，0.8]，包括3个量化等级；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，英文字符表示为{S，M，B}；其中，图2示出了荷电状态SOC的隶属度函数图；
②：对输出功率差值PDiff进行模糊化处理；
量化基本论域为[0，1]，包括3个量化等级；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，英文字符表示为{S，M，B}；其中，图3示出了光伏逆变器相邻采样点的输出功率差值PDiff的隶属度函数图；
③：对功率指令PB的解模糊处理；
量化基本论域为[0，1]，包括7个量化等级；偏差在论域上取语言值的集合为{非常小，小，小中，中，中大，大，非常大}，英文字符表示为{VS，S，SM，M，MB，B，VB}；其中，图4示出了模糊控制器输出的储能***功率指令的隶属度函数图。
本实施例中模糊控制规则库如下表所示：
本实施例中，当储能***的荷电状态SOC为0.3，其模糊化后的语言值为S，当输出功率差值PDiff为0.1时，其模糊化后的语言值为S，则依据上述模糊控制规则库储能***输出功率指令PB的语言值为VS，即储能***输出功率与其额定功率的比很小，具体数值可根据不同***结构进行设置。
本发明另一优选实施例中，MPPT控制器包括依次连接的A/D转换模块、A/D控制模块、MPPT模块和PWM模块；A/D转换模块的输入端与光伏阵列连接；其中：A/D控制模块用于采样光伏阵列的电压信号UPV和电流信号IPV，并控制A/D转换模块对电压信号UPV和电流信号IPV进行模数转换；MPPT模块依据电压信号UPV和电流信号IPV计算光伏阵列的输出功率，并依据当前时刻的功率最大点触发PWM模块；PWM模块依据MPPT模块的触发指令向光伏逆变器发送电力电子器件驱动信号，从而通过实现光伏逆变器对光伏阵列的最大功率点跟踪。
本发明另一优选实施例中，MPPT控制器包括AD采样模块、驱动电路模块、DC/DC模块、存储器模块、计数器模块、控制模块；控制模块、存储器模块、计数器模块集成在一块FPGA内
存储器模块用于根据输入端输入的电压电流值，查找到当前工作点要调整到最大功率点所需的占空比数据，并发送到计数器模块；
控制模块，用于控制AD采样模块采样，并将采样得到的电压电流值送到存储器模块；
计数器模块，用于将存储器模块传输过来的占空比数据利用计数的方式，输出一个对应于该占空比的方波到驱动电路模块。
该MPPT控制器的工作过程为：
①：每隔一段时间，控制模块输出一个特定的地址给存储器模块，存储器模块中该地址存放的就是满占空比数据，使得存储器模块输出满占空比数据到计数器模块，令计数器模块输出占空比为1的方波到驱动电路，驱动DC/DC模块工作。每隔一段时间，调节计数器模块，使其输出占空比为1的方波到驱动电路模块，驱动DC/DC模块工作；
②：控制模块控制AD采样模块启动，此时AD采样模块开始采集光伏阵列的电压信号UPV和电流信号IPV，AD采样模块将采集到的电压电流送到控制模块，控制模块关断AD采样模块，并将所述的电压电流送到存储器模块；
③：存储器模块，接收控制模块传输过来的电压电流数据，查找本地数据表，找出该电压电流对应的曲线，并查找出当前工作点调整到最大功率点所需的占空比数据；存储器模块将所述占空比数据输出到计数器模块；
④：计数器模块将存储器模块传输过来的占空比数据利用计数的方式，输出一个对应于该占空比的方波到驱动电路模块，通过驱动电路的驱动，将输出的经过驱动的方波信号传输给DC/DC模块；
⑤：DC/DC模块中的MOS开关管在方波信号的作用下周期性通断，控制电感电容周期性充放电，实现升降压的功能，进而实现了光伏阵列的最大功率输出。
其中，控制模块、存储器模块、计数器模块是通过集成在一块FPGA内来实现的。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (9)
1.一种光储联合发电综合能量管理***，所述***包括光伏阵列和储能***，其特征在于，光伏逆变器的一端与所述光伏阵列连接，另一端通过网侧变流器接入电网；储能变流器的一端与所述储能***相连，另一端通过所述网侧变流器接入所述电网；
MPPT控制器的输入端与连接所述光伏阵列和所述光伏逆变器的连线连接，输出端与所述光伏逆变器连接；
模糊控制器的输入端分别与所述储能***和所述光伏逆变器连接，输出端与所述储能变流器连接。
2.如权利要求1所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述MPPT控制器依据所述光伏阵列的电压信号UPV和电流信号IPV控制所述光伏逆变器对光伏阵列的输出功率最大点进行跟踪。
3.如权利要求1所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制器包括输出端以及连接于所述储能***和所述储能变流器之间的，用于实时采集储能***的荷电状态SOC的输入端和连接于所述光伏逆变器与所述网侧变流器之间的，用于实时采集所述光伏逆变器的相邻采样点的输出功率差值PDiff的输入端。
4.如权利要求3所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制器对所述荷电状态SOC和所述输出功率差值PDiff进行模糊处理，得到调整所述储能***的输出功率的功率指令PB。
5.如权利要求4所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制器对所述功率指令PB进行解模糊处理后将其发送到所述储能变流器；所述储能变流器依据解模糊后的功率指令PB对所述储能***输出的功率进行调整。
6.如权利要求3所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制对所述荷电状态SOC进行模糊化处理包括3个量化等级的量化基本论域[0.2，0.8]；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，用英文字母{S，M，B}表示。
7.如权利要求3所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制对所述输出功率差值PDiff进行模糊化处理包括3个量化等级的量化基本论域[0，1]；偏差在论域上取语言值的集合为{小，中，大}，用英文字母{S,M,B}表示。
8.如权利要求5所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述模糊控制器对所述功率指令PB的解模糊处理包括7个量化等级的量化基本论域[0，1]；偏差在论域上取语言值的集合为{非常小，小，小中，中，中大，大，非常大}，用英文字母{VS，S，SM，M，MB，B，VB}表示。
9.如权利要求1所述的一种光储联合发电综合能量管理***，其特征在于，所述网侧变流器通过隔离变压器与电网相连，用于抑制所述电网中的高频干扰。
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