一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法技术

本发明专利技术公开了一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，利用储能系统“削峰填谷”的特性，在光伏阵列与逆变器间加入旁路储能装置，当光伏阵列出力超过一定值之后，利用储能系统吸收光伏阵列过多部分的能量；当光伏阵列出力过低时，通过储能系统释放一部分能量来达到稳定光伏系统输出的作用。同时，考虑了增加储能系统后对光伏逆变器在设计中的容量优化作用，结合储能系统与逆变器的成本，计算了最优化的储能容量与逆变器设计容量。本发明专利技术利用储能系统能量存储的特性，在光伏系统的发电侧解决了一部分光伏组件出力波动的平抑问题，在并网侧优化逆变器容量，有效解决了当前逆变器设计容量较大、系统经济性较差等问题，提高了系统的经济性。

A capacity optimization method of photovoltaic inverter combined with energy storage

【技术实现步骤摘要】
一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法
本专利技术涉及一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，属于光伏系统发电技术应用领域。
技术介绍
当今社会化石燃料的枯竭以及环境问题日益突出，在经济可持续发展的前提下，大幅度开发、利用可再生能源的内在潜力，是解决今后能源问题的主要趋势。在这其中，太阳能光伏发电技术发展的十分迅速，随着太阳能光伏发电的成本在不断的降低，与其他可再生能源相比，太阳能光伏发电技术的优越性正在慢慢展现出来。在光伏发电系统的实际应用当中，由于安装倾角、天气条件和控制方式等原因，往往会导致光伏系统的输出功率不同。因此，在光伏系统并网时，需要通过逆变器进行上网，同时在逆变器选型时，需要考虑光伏系统波动较大的特性，需要考虑容配比对光伏系统设计的影响，往往会造成逆变器设计容量过大。此外，在储能系统的应用中，当前光伏系统大多以储能系统为载体，在并网侧，通过储能系统能量存储的原理对光伏系统出力进行“削峰填谷”。此类方法往往存在储能系统设计容量较大、逆变器容量需求较大、系统经济性较差等问题，难以满足越来越高的系统可靠性及经济性要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，通过储能系统能量存储的原理，在发电侧，发挥其在电力调控中的杠杆原理，对光伏系统出力进行“削峰填谷”，在不影响系统可靠性的前提下，减小了逆变器的一次投资成本，改善了系统的整体经济性。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，包括：根据光伏发电系统历史发电情况，确定光伏发电系统年输出功率时间序列；根据光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量以及光伏逆变器额定功率；根据储能系统容量和光伏逆变器额定功率建立光伏系统经济成本函数；优化求解所述光伏系统经济成本函数，得到储能系统和光伏逆变器最优容量。进一步的，获取光伏发电系统安装地点近10年的年际历史发电情况，对每年的发电数据进行逐点累加，求取平均值，获取基于时间序列的光伏发电系统年输出功率曲线。进一步的，所述计算储能系统容量，包括：选取功率阀值P0为：其中，为平抑功率比例系数，Pmax为光伏发电系统最大年输出功率；根据光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量，对超过功率阀值的光伏出力进行平抑：其中，ti为光伏发电系统年输出功率曲线中，第i段出现Pi(t)大于P0情况时的持续时间；Pi(t)为第i段出现Pi(t)大于P0情况时光伏系统的输出功率，n为光伏系统年输出功率曲线中，Pi(t)大于P0情况出现的总次数；确定储能系统容量CN为：CN＝max{C1,C2…Cn}。进一步的，所述光伏逆变器额定功率为：W*＝P0，其中，W*为光伏逆变器额定功率。进一步的，所述的初始值取为0.7。进一步的，所述光伏系统经济成本函数为：fc＝a1*CN+a2*W*其中，fc为光伏系统经济成本函数，a1为所选用的储能系统的单位成本，a2为所选用的光伏逆变器单位成本，CN为储能系统容量，W*为光伏逆变器额定功率。进一步的，所述优化求解所述光伏系统经济成本函数，得到储能系统和光伏逆变器最优容量，包括：采用粒子群算法对下式进行求解：通过迭代求解获得的最优值；计算得到最优时的P0，即为光伏逆变器最优容量；计算得到最优时的CN，即为储能系统最优容量。进一步的，所述迭代次数设为2000。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术结合储能系统，在发电侧平抑了一部分光伏系统出力波动，大大降低了平抑所需的储能容量，提高了平抑的效果。在并网侧，优化了逆变器的设计容量，减低了光伏系统所需的逆变器容量，提高了系统的经济性。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。参见图1，本专利技术提供一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，包括：1)基于光伏发电系统历史发电情况，获取光伏发电系统年输出功率时间序列。本专利技术中获取光伏发电系统安装地点近10年的年际历史发电情况，对每年的发电数据进行逐点累加，求取平均值，获取基于时间序列的光伏发电系统年输出功率曲线。2)基于光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量。在光伏阵列与逆变器间加入旁路储能系统，当光伏阵列出力超过一定值之后，利用储能系统吸收光伏阵列过多部分的能量；当光伏阵列出力过低时，通过储能系统释放一部分能量来达到稳定光伏系统输出的作用。在进行计算前需要对获得的光伏系统年输出功率情况进行预处理：选定功率阀值P0，将光伏输出功率情况分为需平抑部分与不需要平抑部分，对大于P0的光伏系统出力进行平抑。根据功率阀值，即可确定超出部分的光伏系统输出功率情况，对其进行积分即可确定超出功率阀值部分的发电量，由于此部分发电量超出了阈值，需要利用储能系统吸收此部分电量，因此基于此求解储能系统容量。通过配置该容量的储能系统即可平抑掉这一部分超出的能量。也就是说，在此情况下将光伏系统输出稳定在P0，提高其输出稳定性，即平抑了系统出力。具体如下：功率阀值选取方式为：式中，为平抑功率比例系数，其最优值需要通过后续优化求得，初始值一般为0.7；Pmax为光伏系统最大年输出功率，通过步骤1)获得的光伏系统年输出功率曲线获得。获取功率阀值后，通过对超出的部分功率进行积分，求解储能系统容量CN：CN＝max{C1,C2…Cn}式中，ti为光伏发电系统年输出功率曲线中，第i段出现Pi(t)大于P0情况时的持续时间；Pi(t)为第i段出现Pi(t)大于P0情况时光伏系统的输出功率，n为光伏系统年输出功率曲线中，Pi(t)大于P0情况出现的总次数。3)基于光伏发电系统年输出功率时间序列，确定光伏逆变器所需的额定功率：W*＝P0其中，P0为步骤2)中选定的光伏系统出力平抑的功率阀值。4)考虑储能系统与逆变器成本，建立储能系统与光伏逆变器经济成本函数，计算光伏系统经济性：fc＝a1*CN+a2*W*式中，a1为所选用的储能系统装置的单位成本，与储能系统选用的类型有关；a2为所选用的逆变器单位成本，与厂家及逆变器功率有关，当前大概为0.4元/W。5)优化求解计算储能系统最佳容量与光伏逆变器设计容量。以fc为优化函数，CN与W*及光伏系统出力之间的关系为约束条件，选用粒子群算法对成本函数进行求解，其表达形式为：通过迭代求解获得的最优值(迭代次数设为2000)，进而计算得到储能系统的最优容量与逆变器最优额定功率，即逆变器容量。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，其特征在于，包括：根据光伏发电系统历史发电情况，确定光伏发电系统年输出功率时间序列；根据光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量以及光伏逆变器额定功率；根据储能系统容量和光伏逆变器额定功率建立光伏系统经济成本函数；优化求解所述光伏系统经济成本函数，得到储能系统和光伏逆变器最优容量。

【技术特征摘要】
1.一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，其特征在于，包括：根据光伏发电系统历史发电情况，确定光伏发电系统年输出功率时间序列；根据光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量以及光伏逆变器额定功率；根据储能系统容量和光伏逆变器额定功率建立光伏系统经济成本函数；优化求解所述光伏系统经济成本函数，得到储能系统和光伏逆变器最优容量。2.根据权利要求1所述的一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，其特征在于，获取光伏发电系统安装地点近10年的年际历史发电情况，对每年的发电数据进行逐点累加，求取平均值，获取基于时间序列的光伏发电系统年输出功率曲线。3.根据权利要求1所述的一种结合储能的光伏逆变器容量优化方法，其特征在于，所述计算储能系统容量，包括：选取功率阀值P0为：其中，为平抑功率比例系数，Pmax为光伏发电系统最大年输出功率；根据光伏发电系统年输出功率时间序列，计算储能系统容量，对超过功率阀值的光伏出力进行平抑：其中，ti为光伏发电系统年输出功率曲线中，第i段出现Pi(t)大于P0情况时的持续时间；Pi(t)为第i段出现Pi(t)大于P0情况时光伏系统的输出功率，n为光伏系统年输出功率曲线中，Pi...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵远哲，张臻，于书魁，潘威衡，刘富光，祝曾伟，洪彰哲，王波，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32