一种光伏储能逆变系统的能量管理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC‑DC变换电路，所述逆变支路包括DC‑AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。按照各支路的优先级来控制各模块的输出电流，从而使各个模块工作在最佳状态，提高了整个储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏储能逆变系统的能量管理方法。
技术介绍
随着当前社会的能源、环保等问题的日益突出，带有储能功能的光伏逆变器（拓扑示意图见图1）成为近年来发展趋势。在现有的技术条件下，能量管理（EMS）控制性能是储能逆变器发展的主要瓶颈。在现有技术中，传统的储能逆变器的能量管理采用下垂控制，其控制曲线如图2所示，放电电流设为正，充电电流设为负。DCBUS电压在阀值3~阀值4之间，PV处在下垂控制。在阀值3以下，PV进行mppt控制。电压在在阀值1~阀值3之间，battery处在下垂控制。在阀值3以上，battery恒流充电，在阀值1以下，battery恒流放电。逆变器在整个过程中做恒功率放电，不对DCBUS电压进行控制。传统的能量管理系统（EMS）有如下不足：由于储能逆变器的功率等级的不同，在阴影下PV曲线的突变，电池支路和PV支路的下垂系数和相应的电压阀值不能满足所有的情况，导致储能逆变器的自发自用率达不到最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提出了一种光伏储能逆变系统的能量管理方法（EMS），本专利技术提出的能量管理方法相比于传统的能量管理方法具有更高的自发自用率和动态响应性能。本专利技术采用的技术方案如下：一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。按照各支路的优先级来控制各模块的输出电流，从而使各个模块工作在最佳状态，提高了整个储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。优选地，当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。优选地，当PV支路电压小于标准BUS电压阀值时，Boost电路工作，并且由Boost电路追踪最大功率点，PV支路由PV电压外环和Boost电流内环控制，PV电压外环的输入为PV电压参考和PV电压反馈的差值，Boost电流内环的输入参考由电池支路的电流内环和PV电压外环决定；当PV支路电压大于标准BUS电压阀值时，Boost电路不工作，由逆变支路的电压外环追踪最大功率点。优选地，逆变支路由BUS电压外环和逆变电流外环控制，逆变电流内环的输入参考由BUS电压外环的输出和逆变输出功率指令决定。优选地，在恒流充/放电时，电池支路由电池电流内环控制，电池电流内环的输入参考由逆变支路电流内环和电池电压外环的输出决定；在恒压充电时，电池支路由电池电压外环和电池电流内环控制。更优选地，各电压外环、电流内环所用的智能调节器的输出限制值在储能逆变系统的最大允许功率范围内。进一步地，所述智能调节器为PI调节器。本专利技术采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：避免了下垂系数和电压等级阀值的设置，从而提高了储能逆变器的自发自用率和动态性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将实施例的所包含技术描述中需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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变形附图都在本专利技术的保护范围之内。图1为储能光伏逆变器的主要拓扑示意图；图2为现有技术中能量管理方法的控制曲线图；图3为本专利技术提出的一种高效的能量管理方法功率层控制示意图；图4为本专利技术提出的各支路控制框图及其相关联系。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。相比现有技术，本申请提供一种能量管理方法，不需要设置下垂系数和电压阀值就能够实现能量调度且提高了光伏储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。参见图3所示的本专利技术的功率层级控制示意图，PV支路和电池支路为逆变支路提供所需的功率，逆变输出功率减去负载消耗功率后经过数字电表传给电网。为了使光伏储能逆变器的自发自用率最高，因此控制数字电表的显示功率为0，此处的调节器是积分调节器（PI调节器），输入参考是0,反馈是数字电表检测到的功率。积分调节器的输出作为逆变器功率输出指令。所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。具体地，图4是光伏储能逆变器各支路控制框图和各支路的相关联系。逆变支路电压环的输入是直流母线电压参考和直流母线电压反馈的差值；逆变电流限制模块的输入是由逆变电压环的输出和逆变功率输出指令组成。逆变电流限制模块运算后输出满足要求的逆变电流环参考。逆变电流环参考和逆变电流反馈的差值作为逆变电流环调节器的输入，逆变电流环调节器的输出用来驱动逆变PWM。逆变电压环的输出与逆变电流限制模块输出作差后，再经功率换算后得到双向DC-DC电流限制模块的输入。双向DC-DC电流限制模块运算后输出满足要求的双向DC-DC电流环参考。双向DC-DC电流环参考和双向DC-DC电流反馈的差值作为双向DC-DC电流环调节器的输入，双向DC-DC电流环调节器的输出用来驱动双向DC-DC的PWM。与作差后，再经过功率换算后作为PV支路的电流内环调节器输入的一部分。PV支路的电压外环输入是PV电压参考和PV电压反馈的差值。PV电压外环的输出与作差作为PV电流环调节器的参考。PV支路电流调节器的输入是与Boost电流反馈的差值，电流调节器的输出用来驱动Boost电路。本申请能量管理系统工作过程如下，初始状态当小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC‑DC变换电路，所述逆变支路包括DC‑AC逆变器，其特征在于：对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。

【技术特征摘要】
1.一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，其特征在于：对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。2.根据权利要求1所述的能量管理方法，其特征在于：当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：顾月明，姚东忏，廖小俊，张勇，
申请(专利权)人：江苏兆伏新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32