CN117937554A - 一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，伏组串输出端分别并网逆变器以及储能逆变器连接，并网逆变器实现光伏最大功率跟踪与电能送入电网，储能逆变器依据光伏输出功率以及电池充电阶段，自适应调节存储功率值，实现光伏电能最大存储，同时给予并网逆变器的功率曲线保持光伏曲线特征，避免光伏最大功率跟踪失败。

Description

一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法。

背景技术

太阳能光伏发电是一种利用太阳能直接转换为电能的清洁能源技术，具有可再生、无污染、可持续等优点。在近年来，随着全球对环境保护和可持续发展的重视，太阳能光伏发电得到了越来越广泛的应用和推广。随着光伏发电开始推行峰谷电价，原来阳光最充足时刻电价最低，这使得光伏发电经济效益下降，为此很多光伏发电场开始引入储能装置。传统网侧储能方式，储能容量大，导致设备体积大，考虑安全等因素，在很多场所无法放置。为此，提出光伏组串侧储能方式，以实现灵活紧凑的分布式储能方式。虽然在强光照射或低温环境时，电池可以保持额定充电功率工作；但在阴雨天或高温环境时，光伏板输出最大功率可能明显低于电池吸收功率，同时防止并网逆变器最大功率跟踪失败导致故障停机，需要自适应调整电池吸收功率。

因此需要设计出一种光伏组串侧电池储能与逆变并网自适应能量协调分配方法来同时满足最大光伏能量存储与并网逆变器并网正常。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，其能够解决现有光伏储能技术中的电池充电效率低、光伏最大功率跟踪异常等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，光伏组串输出端分别与并网逆变器以及储能逆变器连接，储能逆变器连接电池，并网逆变器实现光伏最大功率跟踪与电能送入电网，储能逆变器依据光伏输出功率以及电池充电阶段，自适应调节存储功率值，实现光伏电能最大存储，同时避免光伏最大功率跟踪失败，其中储能逆变器的充电算法为：

步骤S1：电池给定电压Ue*减去实际电池电压Ue，其差值送入带限幅PI调节器，PI调节器输出值为Ie*，PI调节器限幅值为恒流充电值Iem*；

步骤S2：计算充电功率Pe＝Ue×Ie*，计算光伏输出功率P＝光伏组串输出电压U×光伏组串输出电流I，将Ie*、Pe、P送入自适应功率分配模块计算，得到充电电流给定值Ie*′；

步骤S3：充电电流给定值Ie*′减去实际电池电流Ie，其差值送入PI调节器，PI调节器输出值为储能逆变器控制指令d，实现对电池侧吸收功率的动态调节。

优选地，自适应功率分配模块计算方法包括以下步骤：

步骤S21：设定调节因子ε，0＜ε＜1，当Pe≤P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝Ie*，否则执行步骤B2；

步骤S22：当Pe＞P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝P×ε/Ue。

本发明的有益效果在于：采用光伏组串侧直接储能结构时，为不干扰并网逆变器最大功率跟踪正常运行，特别是光伏板输出最大功率明显低于储能需求功率时，自适应调整储能吸收功率，使得尽大吸收光伏输出能量同时，光伏板输出的剩余功率曲线与原光伏输出曲线类似，防止并网逆变器最大功率跟踪失败导致整个***停机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光伏组串侧电池模块化储能***总体示意图；

图2为本发明实施例提供的带自适应功率分配模块的电压电流双闭环控制框图；

图3为本发明实施例提供的自适应功率分配流程图；

图4(a)为本发明实施例提供的光伏板输出功率曲线与电池充电功率曲线图；

图4(b)表示自适应功率分配后光伏侧送入电网侧的能量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，光伏组串侧输出端分别与并网逆变器以及储能逆变器连接，并网逆变器实现光伏最大功率跟踪与电能送入电网，储能逆变器依据光伏输出功率以及电池充电阶段，自适应调节存储功率值，实现光伏电能最大存储，同时避免光伏最大功率跟踪失败。

本实施例所设具体参数包括：储能逆变器额定输出功率5kWh，实施例所接电池为三元锂电池，实际运行时其充电功率约为逆变器额定输出功率的0.7倍，故以3.5kWh作为实施例电池的额定充电功率；变换器输出电压，即电池电压Ue＝80V～100V。

本发明的控制结构框图如图2所示，其储能逆变器充电算法包括以下步骤：

步骤S1：电池给定电压Ue*减去实际电池电压Ue，其差值送入带限幅的PI调节器，PI调节器输出值为Ie*，PI调节器限幅值为恒流充电值Iem*；

步骤S2：计算充电功率Pe＝Ue×Ie*，计算光伏输出功率P＝光伏组串输出电压U×光伏组串输出电流I，将Ie*、Pe、P送入自适应功率分配模块计算，得到充电电流给定值Ie*′；

步骤S3：充电电流给定值Ie*′减去实际电池电流Ie，其差值送入PI调节器，PI调节器输出值为储能逆变器控制指令d，实现对电池侧吸收功率的动态调节。

如图3所示，自适应功率分配模块计算包括以下步骤：

步骤S21：设定调节因子ε，0＜ε＜1，当Pe≤P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝Ie*，否则执行步骤B2；

步骤S22：当Pe＞P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝P×ε/Ue。

本发明采用在双闭环控制***中加入自适应功率分配模块，在电池恒压充电过程中控制电压外环输出Ie*，并与光伏输出功率P、电池充电功率Pe一同送入自适应功率分配模块，经功率协调分配后确定整定电流值Ie*′，在恒流充电中由电流内环控制输出储能逆变器控制指令d，最终实现的效果如图4a-4b所示，图例4a表明在阴雨天或高温环境下光伏板输出功率P小于电池充电功率Pe时，通过在***中引入调节因子ε可将电池充电功率调整为Pe′；图例4b表明自适应功率协调分配后，光伏板输出的盈余能量P-Pe′送入电网。由此实现同时满足最大光伏能量存储与并网逆变器并网正常。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，其特征在于，光伏组串输出端分别与并网逆变器以及储能逆变器连接，储能逆变器连接电池，并网逆变器实现光伏最大功率跟踪与电能送入电网，储能逆变器依据光伏输出功率以及电池充电阶段，自适应调节存储功率值，实现光伏电能最大存储，同时避免光伏最大功率跟踪失败，其中储能逆变器的充电算法为：

步骤S1：电池给定电压Ue*减去实际电池电压Ue，其差值送入带限幅PI调节器，PI调节器输出值为Ie*，PI调节器限幅值为恒流充电值Iem*；

步骤S2：计算充电功率Pe＝Ue×Ie*，计算光伏输出功率P＝光伏组串输出电压U×光伏组串输出电流I，将Ie*、Pe、P送入自适应功率分配模块计算，得到充电电流给定值Ie*′；

步骤S3：充电电流给定值Ie*′减去实际电池电流Ie，其差值送入PI调节器，PI调节器输出值为储能逆变器控制指令d，实现对电池侧吸收功率的动态调节。

2.如权利要求1所述的一种光伏组串侧电池储能自适应协调功率分配方法，其特征在于，自适应功率分配模块计算方法包括以下步骤：

步骤S21：设定调节因子ε，0＜ε＜1，当Pe≤P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝Ie*，否则执行步骤B2；

步骤S22：当Pe＞P×ε时，充电电流给定值Ie*′＝P×ε/Ue。