CN111293720B - 一种并联光伏储能***及其采用的并机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种并联光伏储能***，包括若干个并联的光伏储能逆变器、若干组与光伏储能逆变器对应连接的光伏面板、若干个与光伏储能逆变器对应连接的电池、与各光伏储能逆变器相连接的负载，各光伏储能逆变器与电网相连接，并联光伏储能***还包括电表和能量管理设备。电表设置在各光伏储能逆变器与电网之间并用于检测电网端功率。能量管理设备分别与各光伏储能逆变器、电表相通信连接，用于获取各光伏储能逆变器的运行数据和配置信息，并汇总和下发运行数据和配置信息，使各光伏储能逆变器依据运行数据和配置信息计算运行功率参数并执行。本发明使用操作简便，***响应速度快、运行合理稳定，解决了现有并联光伏储能***存在的问题。

Description

一种并联光伏储能***及其采用的并机控制方法
技术领域
本发明属于光伏并网技术领域，具体涉及一种并联光伏储能***及其采用的并机控制方法。
背景技术
现在光伏储能逆变器的安装使用已经越来越普遍，由于用户负载功率各不相同，且用户使用的负载大小载情况也会一直变化，用户会有将多台光伏储能逆变器并联组合使用来提升光伏储能***容量以满足自身负载的需求。
光伏储能逆变器在正常使用情况下，需要接智能电表来实时检测负载及电网的状况。由于智能电表属于从机，无法与多台光伏储能逆变器同时通讯，所以在多台光伏储能逆变器并联情况下，每台光伏储能逆变器都需要接一个智能电表来使用。但这样的***方案只能在用户当时使用负载功率大于或等于当时并联的光伏储能逆变器可输出最大功率，或当时可卖电功率大于等于当时并联的光伏储能逆变器的可充电情况下可以正常使用。当负载功率小于当时并联的光伏储能逆变器可输出最大功率、可卖电功率小于当时并联的光伏储能逆变器的可充电情况下，负载功率出现波动和太阳能面板功率出现波动都会造成整体光伏储能***的功率波动，还会出现部分光伏储能逆变器将其连接的电池进行放电给另外部分的光伏储能逆变器进行充电导致功率无端损耗。这是因为每台光伏储能逆变器和其连接的智能电表无法在同一时间进行通讯，导致每台光伏储能逆变器的充放电动作不一致，当正好满足目前充放电需求时，***中的某台光伏还在执行上一步的指令，形成恶性循坏，就导致整体***无法正常工作。用户想要增大光伏储能***容量，就只能更换成更大功率可满足用户负载需求的光伏储能逆变器，并重新配置合适的光伏面板及电池，这造成了用户端的成本浪费和极为不便利的使用条件。
综上，目前的并联光伏储能***存在的问题在于：
1、并联增加***容量使用会造成***大多数情况下无法按照理想情况正常运行；
2、想要增加***容量只能整体更换更大功率的光伏储能逆变器，中间功率段没有合适的产品可选，且无法直接并联增加至用户想要的功率段，造成了用户端的容量浪费和极为不便利的使用条件；
3、电池会出现工作模式不同的情况，在一定情况下会出现部分电池放电给另外的电池充电，造成了能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够通过先对简便的操作即可增加***容量，从而使***更加合理、平稳运行的并联光伏储能***。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种并联光伏储能***，包括若干个市电并联的光伏储能逆变器、若干组与所述光伏储能逆变器单独对应连接的光伏面板、若干个与所述光伏储能逆变器单独对应连接的电池、与各所述光伏储能逆变器相连接的负载，各所述光伏储能逆变器与电网相连接，所述并联光伏储能***还包括：
电表，所述电表设置在各所述光伏储能逆变器总线与所述电网之间并用于检测所述电网端功率；
能量管理设备，所述能量管理设备分别与各所述光伏储能逆变器、所述电表相通信连接，用于获取各所述光伏储能逆变器的运行数据和配置信息，并汇总和下发所述运行数据和配置信息，使各所述光伏储能逆变器依据所述运行数据和配置信息计算运行功率参数并执行。
优选的，所述能量管理设备通过总线分别与各所述光伏储能逆变器、所述电表相通信连接。所述总线为RS485总线。
优选的，所述能量管理设备还与远程监控***相通信连接。所述能量管理设备通过WiFi、LAN、或总线方式与所述远程监控***相通信连接。
优选的，各所述光伏储能逆变器还与独立监控装置相通信连接。各所述光伏储能逆变器通过WiFi、LAN、APP方式与所述独立监控装置相通信连接。
一种并机控制方法，应用于上述并联光伏储能***中，所述并机控制方法为：在每个检测周期中，分别执行以下步骤：
步骤1：采集所述电表检测到的电网端功率Pm，采集各所述光伏储能逆变器的当前总的有功功率Pactive、当前所述电池的充放电值Pcbattery、单台所述光伏储能逆变器的电池容量Pscbattery、各所述电池的剩余核电状态Soc、每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC，并基于各所述电池的剩余电量状态Soc累加得到电池的充放电功率Ptcbattery，然后执行步骤2；
步骤2：依据所述电网端功率Pm判断所述并联光伏储能***处于买电状态或卖电状态，若处于买电状态则执行步骤3，若处于卖电状态则执行步骤6；
步骤3：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery判断所述电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤4，若处于放电状态则执行步骤5；
步骤4：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm计算各所述电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个所述电池的实际充电功率为PSOC*Pm；
步骤5：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm、所述电池的充放电功率Ptcbattery计算各所述电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个所述电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery+ Pm)；
步骤6：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery判断所述电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤7，若处于放电状态则执行步骤8；
步骤7：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm计算各所述电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个所述电池的实际充电功率为PSOC*Pm；
步骤8：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery和所述电网端功率Pm的大小关系判断所述电池所放电量与所述并联光伏储能***的卖电量的关系，若所述电池所放电量比所述并联光伏储能***的卖电量多，则执行步骤9，若所述电池所放电量比所述并联光伏储能***的卖电量少，则执行步骤10；
步骤9：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm、所述电池的充放电功率Ptcbattery计算各所述电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个所述电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery- Pm)；
步骤10：令各所述电池的实际放电功率为0。
优选的，所述检测周期为200ms。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明使用操作简便，***响应速度快、运行合理稳定，解决了现有并联光伏储能***存在的问题。
附图说明
附图1为本发明的并联光伏储能***的示意图。
附图2为本发明的并联光伏储能***采用的并机控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种与电网相连接的并联光伏储能***，包括若干个光伏储能逆变器、若干组光伏面板PV、若干个电池和负载。其中，若干个光伏储能逆变器市电并联（即在电网端并联），并分别与电网和负载相连接，若干组光伏面板与各个光伏储能逆变器单独对应连接，若干个电池也与各个光伏储能逆变器单独对应连接。
该并联光伏储能***还包括智能的电表和能量管理设备（EMS）。
电表设置在各个光伏储能逆变器所连接的总线与电网之间，用于检测电网端功率Pm。
能量管理设备分别与各光伏储能逆变器、电表相通信连接，其主要包括数据采集器，用于获取各光伏储能逆变器的运行数据和配置信息，并汇总和下发运行数据和配置信息，从而使得各光伏储能逆变器依据能量管理设备所下发的运行数据和配置信息计算运行功率参数并执行。其中，光伏储能逆变器的运行数据包括各光伏储能逆变器的当前总的有功功率Pactive、当前各光伏储能逆变器对应电池的充放电值Pcbattery、单台光伏储能逆变器的电池容量Pscbattery、各电池的剩余核电状态Soc等，光伏储能逆变器的配置信息包括每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC等。
上述并联光伏储能***中，能量管理设备通过总线（如RS485总线）分别与各光伏储能逆变器、电表相通信连接。此外，能量管理设备还可以通过WiFi、LAN、或总线方式与远程监控***相通信连接，各光伏储能逆变器还可以通过WiFi、LAN、APP方式与独立监控装置相通信连接。
该并联光伏储能***中，增加了能量管理设备和与其连接的独立的电表。电表检测电网侧的能量流动，能量管理设备通过485总线获取每台光伏储能逆变器的运行数据和配置信息，从而能量管理设备对所有光伏储能逆变器的相关信息进行汇总，再以广播形式下发这些相关信息，每台光伏储能逆变器接收到这些相关信息后独立进行相应的计算，得到对应的发电功率、充放电功率等参数并执行相应动作，独立计算提升了响应速度和通讯效率。另外，为了保证每台光伏储能逆变器接入的电池寿命保持一致，***中所有电池同一时间工作模式相同，并且根据剩余电量计算充放电功率，来保证每台电池荷电状态SOC基本一致。防逆流情况下由能量管理设备广播防逆流配置信息，由每台储能逆变器独立计算AC功率限制，来达到***防逆流的目的，提升多机并联响应速度和稳定性。在***监控方面，能量管理设备还通过WiFi、LAN、或总线（包括但不限于485总线）方式与远程监控***相通信连接，从而提供监控和远程操作；每台光伏储能逆变器通过WiFi、LAN、APP方式与独立监控装置相通信连接，从而实现独立监控。
具体如附图2所示，上述并联光伏储能***采用的并机控制方法为：设定检测周期（例如200ms），则在每个检测周期中，分别执行以下步骤：
步骤1：采集电表检测到的电网端功率Pm；采集各光伏储能逆变器的当前总的有功功率Pactive、当前电池的充放电值Pcbattery、单台光伏储能逆变器的电池容量Pscbattery、各电池的剩余核电状态Soc、每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC，并基于各电池的剩余电量状态Soc累加得到电池的充放电功率Ptcbattery，然后执行步骤2。这些光伏储能逆变器的运行数据和配置信息由能量管理设备获取后广播下发给各个光伏储能逆变器。
步骤2：依据电网端功率Pm判断并联光伏储能***处于买电状态或卖电状态，若处于买电状态则执行步骤3，若处于卖电状态则执行步骤6。
该步骤中，即判断电网端功率Pm是否大于0，若Pm＞0，则***处于买电状态，若Pm＞0不成立，则***处于卖电状态。
步骤3：依据电池的充放电功率Ptcbattery判断电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤4，若处于放电状态则执行步骤5。
该步骤中，判断电池的充放电功率Ptcbattery是否小于0，若Ptcbattery＜0，则电池处于充电状态，若Ptcbattery＜0不成立，则电池处于放电状态。
步骤4：依据每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC、电网端功率Pm计算各电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个电池的实际充电功率为PSOC*Pm。
步骤5：依据每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC、电网端功率Pm、电池的充放电功率Ptcbattery计算各电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery+ Pm)。
步骤6：依据电池的充放电功率Ptcbattery判断电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤7，若处于放电状态则执行步骤8。
该步骤中，判断电池的充放电功率Ptcbattery是否小于0，若Ptcbattery＜0，则电池处于充电状态，若Ptcbattery＜0不成立，则电池处于放电状态。
步骤7：依据每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC、电网端功率Pm计算各电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个电池的实际充电功率为PSOC*Pm。
步骤8：依据电池的充放电功率Ptcbattery和电网端功率Pm的大小关系判断电池所放电量与并联光伏储能***的卖电量的关系，若电池所放电量比并联光伏储能***的卖电量多，则执行步骤9，若电池所放电量比并联光伏储能***的卖电量少，则执行步骤10。
该步骤中，判断充放电功率Ptcbattery是否大于电网端功率Pm，若Ptcbattery＞Pm，则说明电池所放电量比并联光伏储能***的卖电量多，若Ptcbattery＞Pm不成立，则说明电池所放电量比并联光伏储能***的卖电量少。
步骤9：依据每台光伏储能逆变器的分配额度PSOC、电网端功率Pm、电池的充放电功率Ptcbattery计算各电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery- Pm)。
步骤10：令各电池的实际放电功率为0。
上述方案的有益效果在于：
1、减少了智能电表的台数，即使***中存在很多台光伏储能逆变器也只需用一个电表；
2、增加了***的响应速度，使光伏储能逆变器可以更加快速进入对应的充放电模式，减少了由响应时间带来的能量损失；
3、提升了***的响应速率，***内的光伏储能逆变器可以更加快速的响应***内能量的变化，减少了用户的买电量和PV能量的浪费；
4、提升了电池的使用寿命，避免造成***内部电池能量转换带来的能量损耗。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种并机控制方法，应用于并联光伏储能***中，所述并联光伏储能***包括若干个市电并联的光伏储能逆变器、若干组与所述光伏储能逆变器单独对应连接的光伏面板、若干个与所述光伏储能逆变器单独对应连接的电池、与各所述光伏储能逆变器相连接的负载，各所述光伏储能逆变器与电网相连接，所述并联光伏储能***还包括：
电表，所述电表设置在各所述光伏储能逆变器总线与所述电网之间并用于检测所述电网端功率；
能量管理设备，所述能量管理设备分别与各所述光伏储能逆变器、所述电表相通信连接，用于获取各所述光伏储能逆变器的运行数据和配置信息，并汇总和下发所述运行数据和配置信息，使各所述光伏储能逆变器依据所述运行数据和配置信息计算运行功率参数并执行，其特征在于：所述并机控制方法为：在每个检测周期中，分别执行以下步骤：
步骤1：采集所述电表检测到的电网端功率Pm，采集各所述光伏储能逆变器的当前总的有功功率Pactive、当前所述电池的充放电值Pcbattery、单台所述光伏储能逆变器的电池容量Pscbattery、各所述电池的剩余电量状态Soc、每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC，并基于各所述电池的剩余电量状态Soc累加得到电池的充放电功率Ptcbattery，然后执行步骤2；
步骤2：依据所述电网端功率Pm判断所述并联光伏储能***处于买电状态或卖电状态，若处于买电状态则执行步骤3，若处于卖电状态则执行步骤6；
步骤3：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery判断所述电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤4，若处于放电状态则执行步骤5；
步骤4：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm计算各所述电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个所述电池的实际充电功率为PSOC*Pm；
步骤5：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm、所述电池的充放电功率Ptcbattery计算各所述电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个所述电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery+ Pm)；
步骤6：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery判断所述电池处于充电状态或放电状态，若处于充电状态则执行步骤7，若处于放电状态则执行步骤8；
步骤7：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm计算各所述电池的实际充电功率并据此执行充电过程，每个所述电池的实际充电功率为PSOC*Pm；
步骤8：依据所述电池的充放电功率Ptcbattery和所述电网端功率Pm的大小关系判断所述电池所放电量与所述并联光伏储能***的卖电量的关系，若所述电池所放电量比所述并联光伏储能***的卖电量多，则执行步骤9，若所述电池所放电量比所述并联光伏储能***的卖电量少，则执行步骤10；
步骤9：依据每台所述光伏储能逆变器的分配额度PSOC、所述电网端功率Pm、所述电池的充放电功率Ptcbattery计算各所述电池的实际放电功率并据此执行放电过程，每个所述电池的实际放电功率为PSOC*(Ptcbattery- Pm)；
步骤10：令各所述电池的实际放电功率为0。
2.根据权利要求1所述的并机控制方法，其特征在于：所述检测周期为200ms。
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