CN107834604A - 一种光伏电站有功输出控制***及方法 - Google Patents

一种光伏电站有功输出控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光伏电站有功输出控制***及方法，包括光伏发电单元、储能单元、第一电压检测器、第二电压检测器、控制器；所述储能***与至少一个光伏发电单元并联连接在交流母线上，所述第一电压检测器设置于光伏并网点，用于测量光伏电站并网的电压UPV，所述第二电压检测器设置于所述储能单元输出端，用于获取储能单元直流侧电压；所述控制器确定所述储能单元的SOC以及电网的功率需求Pt，并根据所述确定的储能单元的SOC以及电网功率需求Pt，控制所述光伏发电单元的有功输出。本发明能够根据需求准确计算光伏电站的功率输出分配。

Description

一种光伏电站有功输出控制***及方法
技术领域
本发明属于新能源领域，特别涉及光伏电站有功输出控制***及方法。
背景技术
近年来，光伏发电作为可再生清洁能源发电得到大力发展。光伏发电具有随机性、间歇性和不可控性，因此，如何控制光伏发电的功率稳定输出，满足光伏电站对外稳定供能，为电网、电动汽车充电等提供稳定的能源输出是实际应用中迫切需要解决的，然后，电池在实际应用中又会出现老化，储能不准确，如何将电池与光伏发电单元进行配合，既保证供能稳定，又确保电池安全为光伏电站提供后备保障，这是目前迫切需要解决的难题。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种光伏电站有功输出控制***，包括光伏发电单元、储能单元、第一直流电压检测器、第二直流电压检测器、控制器；所述储能***与至少一个光伏发电单元并联连接在交流母线上，所述第一电压检测器设置于光伏并网点，用于测量光伏电站并网的电压UPV，所述第二电压检测器设置于所述储能单元输出端，用于获取储能单元直流侧电压；所述控制器确定所述储能单元的SOC以及电网的功率需求Pt，并根据所述确定的储能单元的SOC以及电网功率需求Pt，控制所述光伏发电单元的有功输出。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述光伏发电单元输出端通过并网逆变器连接交流母线，所述储能单元通过双向变换器连接在所述交流母线上。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述控制器包括电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块、第一PWM输出模块、第二PWM输出模块；
所述电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于根据直流侧电压变化率和储能***功率输出值，得到储能***SOC的修正量；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量，对储能***的SOC进行校正；
所述第一PWM输出模块用于输出PWM信号以控制并网逆变器；
所述第二PWM输出模块用于输出PWM信号以控制双向变换器。
所述的光伏电站有功输出控制***，当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述SOC在线校正模块对储能单元的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
通过控制所述第一PWM输出模块、第二PWM输出模块，对储能单元的SOC进行校正。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述控制器还包括功率偏差确定模块，所述功率偏差确定模块根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值；
将电网功率需求Pt减去修正后的储能单元的SOC’，获得光伏发电单元最小发电量Pmin，将光伏发电单元最小发电量Pmin除以光伏发电单元的总个数，确定每个光伏发电单元的功率输出值最小Psmin。
一种光伏电站有功输出控制方法，计算储能单元的SOC，并对SOC进行校正获得校正后的SOC’；计算电网需求功率Pt；求取电网需求功率Pt与校正后的SOC’的差值，确定光伏发电单元功率功率输出值最小Pmin，并计算每个光伏发电单元功率输出值最小Psmin。
所述的光伏电站有功输出控制方法，计算校正后的SOC’具体包括：当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率；
所依据的计算公式如下所示：
。
所述的光伏电站有功输出控制方法，计算电网功率需求Pt具体包括：根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，|其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值。
附图说明
图1为本申请光伏电站有功输出控制***示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，为本申请光伏电站有功输出控制***示意图；本发明提出一种光伏电站有功输出控制***，包括光伏发电单元，如光伏阵列等、储能单元、第一电压检测器、第二电压检测器、控制器；所述储能***与至少一个光伏发电单元并联连接在交流母线上，所述第一电压检测器设置于光伏并网点，用于测量光伏电站并网的电压UPV，所述第二电压检测器设置于所述储能单元输出端，用于获取储能单元直流侧电压；所述控制器确定所述储能单元的SOC以及电网的功率需求Pt，并根据所述确定的储能单元的SOC以及电网功率需求Pt，控制所述光伏发电单元的有功输出。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述光伏发电单元输出端通过并网逆变器连接交流母线，所述储能单元通过双向变换器连接在所述交流母线上。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述控制器包括电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块、第一PWM输出模块、第二PWM输出模块；
所述电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于根据直流侧电压变化率和储能***功率输出值，得到储能***SOC的修正量；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量，对储能***的SOC进行校正；
所述第一PWM输出模块用于输出PWM信号以控制并网逆变器；
所述第二PWM输出模块用于输出PWM信号以控制双向变换器。
所述的光伏电站有功输出控制***，当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述SOC在线校正模块对储能单元的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
通过控制所述第一PWM输出模块、第二PWM输出模块，对储能单元的SOC进行校正。
所述的光伏电站有功输出控制***，所述控制器还包括功率偏差确定模块，所述功率偏差确定模块根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，|其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值；
将电网功率需求Pt减去修正后的储能单元的SOC’，获得光伏发电单元最小发电量Pmin，将光伏发电单元最小发电量Pmin除以光伏发电单元的总个数，确定每个光伏发电单元的功率输出值最小Psmin。
一种光伏电站有功输出控制方法，计算储能单元的SOC，并对SOC进行校正获得校正后的SOC’；计算电网需求功率Pt；求取电网需求功率Pt与校正后的SOC’的差值，确定光伏发电单元功率功率输出值最小Pmin，并计算每个光伏发电单元功率输出值最小Psmin。
所述的光伏电站有功输出控制方法，计算校正后的SOC’具体包括：当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率；
所依据的计算公式如下所示：
。
所述的光伏电站有功输出控制方法，计算电网功率需求Pt具体包括：根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值。
本发明能够根据需求准确计算光伏电站的功率输出分配。将光伏电站与储能电池配合，稳定的为外部电网或充电设备进行供电，同时，及时校正电池的SOC，提高电池使用寿命。

Claims (9)

1.一种光伏电站有功输出控制***，其特征在于，包括光伏发电单元、储能单元、第一电压检测器、第二电压检测器、控制器；所述储能***与至少一个光伏发电单元并联连接在交流母线上，所述第一电压检测器设置于光伏并网点，用于测量光伏电站并网的电压UPV，所述第二电压检测器设置于所述储能单元输出端，用于获取储能单元直流侧电压；所述控制器确定所述储能单元的SOC以及电网的功率需求Pt，并根据所述确定的储能单元的SOC以及电网功率需求Pt，控制所述光伏发电单元的有功输出。
2.如权利要求1所述的光伏电站有功输出控制***，其特征在于，所述光伏发电单元输出端通过并网逆变器连接交流母线，所述储能单元通过双向变换器连接在所述交流母线上。
3.如权利要求2所述的光伏电站有功输出控制***，其特征在于，所述控制器包括电压突变判断模块、修正计算模块、SOC在线校正模块、第一PWM输出模块、第二PWM输出模块；
所述电压突变判断模块设有电压变化率阈值，当直流侧电压超过所述电压变化率阈值时，则启动所述SOC在线校正模块；
所述修正计算模块，用于根据直流侧电压变化率和储能***功率输出值，得到储能***SOC的修正量；
所述SOC在线校正模块，基于所计算的修正量，对储能***的SOC进行校正；
所述第一PWM输出模块用于输出PWM信号以控制并网逆变器；
所述第二PWM输出模块用于输出PWM信号以控制双向变换器。
4.根据权利要求3所述的光伏电站有功输出控制***，其特征在于：当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率。
5.根据权利要求4所述的光伏电站有功输出控制***，，其特征在于：所述SOC在线校正模块对储能单元的SOC进行校正，所依据的计算公式如下所示：
通过控制所述第一PWM输出模块、第二PWM输出模块，对储能单元的SOC进行校正。
6.根据权利要求5所述的光伏电站有功输出控制***，其特征在于，所述控制器还包括功率偏差确定模块，所述功率偏差确定模块根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，|其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值；
将电网功率需求Pt减去修正后的储能单元的SOC’，获得光伏发电单元最小发电量Pmin，将光伏发电单元最小发电量Pmin除以光伏发电单元的总个数，确定每个光伏发电单元的功率输出值最小Psmin。
7.一种光伏电站有功输出控制方法，其特征在于，计算储能单元的SOC，并对SOC进行校正获得校正后的SOC’；计算电网需求功率Pt；求取电网需求功率Pt与校正后的SOC’的差值，确定光伏发电单元功率功率输出值最小Pmin，并计算每个光伏发电单元功率输出值最小Psmin。
8.如权利要求7所述的光伏电站有功输出控制方法，其特征在于，计算校正后的SOC’具体包括：当储能单元直流侧电压变化率为正时，表明储能单元直流侧电压升高，光伏发电单元正在给储能单元充电；为负时，表明储能单元直流侧电压降低，储能单元放电；
SOC修正量的计算公式如下所示：
式中，为SOC修正系数，为当前采样时刻的储能***功率输出值，为储能***额定功率输出值，为储能***直流侧电压当前采样时刻的变化率，为储能***直流侧电压的最大变化率；
所依据的计算公式如下所示：
。
9.如权利要求8所述的光伏电站有功输出控制方法，其特征在于，计算电网功率需求Pt具体包括：根据光伏电站并网的电压UPV，以及并网点电压目标值Ut，计算电压差值的绝对值ΔU；识别光伏电站与电网之间的***阻抗X，，其中，为有功增量；
计算光伏电站电网功率需求Pt, Pt = Ut× ( Ut - Upv) X + PmUpv ×Ut, 其中，Pm为光伏电站并网点的有功实时值。
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