基于光伏系统的功率储备控制方法及系统技术方案

本申请涉及一种基于光伏系统的功率储备控制方法及系统，属于光伏发电技术领域，该方法包括：获取光伏模块的当前输出电压和当前输出电流；在所述光伏系统的工作模式为最大功率点跟踪模式时进行最大功率点跟踪，以使所述光伏模块工作在最大功率点；在所述光伏系统的工作模式为功率储备控制模式时，控制所述光伏模块在恒流区工作；在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比；可以解决现有的功率储备控制方法无法确定光伏系统后续的扰动方向及占空比的问题；提供了一种确定光伏系统后续的扰动方向及占空比的方式。

Power reserve control method and system based on photovoltaic system

【技术实现步骤摘要】
基于光伏系统的功率储备控制方法及系统
本申请涉及一种基于光伏系统的功率储备控制方法及系统，属于光伏发电

技术介绍
光伏(Photovoltaic，PV)系统是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳能转换为电能的一种新型发电系统。由于光伏发电设备不具有旋转部件，在主要功率扰动器件不能在PV系统中提供惯性响应，因此，系统惯性以及频率调节能力会降低。基于此，利用光伏系统自身进行电网调频与功率平滑输出的算法被提出，即功率储备控制(PowerReserveControl，PRC)算法。公开号为CN109491445A的专利技术专利《新型光伏储备功率控制方法》公开了一种可以实时、准确地预测光伏最大输出功率并快速地调节光伏储备功率的光伏储备功率控制方法。该方法包括：对光伏系统的电压电流进行采样，得到电压电流值V(k)、I(k)；根据电网运行状态发送调节信号控制光伏系统的工作模式，该工作模式包括最大功率点跟踪模式和储备功率控制模式；在储备功率控制模式下，使当前光伏输出功率Ppv调节至MPP下方的Plimit处，计算得到短路电流Isc的值：Isc＝I(k)-mV(k)；m＝ΔI/ΔV＝(I(k)-I(k-1))/(V(k)-V(k-1))；求得最大功率点电流Impp的值：Impp＝KIscIsc，KIsc表示最大功率点电流与短路电流的比值；根据光伏输出特性，得到最大功率点电压Vmpp；求得Pmpp，Pmpp＝VmppImpp；根据光伏储备功率ΔP对工作点进行调节。虽然上述方法提供了一种在工作环境发生变化的情况下预测Pmpp并根据电网频率的变化控制光伏储备功率的方法，但是该方法无法对下一步的扰动方向和步长进行选择判断。
技术实现思路
本申请提供了一种基于光伏系统的功率储备控制方法及系统，可以解决现有的功率储备控制方法无法确定光伏系统后续的扰动方向及占空比的问题。本申请提供如下技术方案：第一方面，提供了一种基于光伏系统的功率储备控制方法，所述方法包括：获取光伏模块的当前输出电压和当前输出电流；在所述光伏系统的工作模式为最大功率点跟踪模式时进行最大功率点跟踪，以使所述光伏模块工作在最大功率点；在所述光伏系统的工作模式为功率储备控制模式时，控制所述光伏模块在恒流区工作；在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比。可选地，所述根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比，包括：在所述当前输出功率与削减后的输出功率之差的绝对值大于预设阈值时，通过下式调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比：其中，Δd为下一时刻的占空比；Δdmax为第一预设占空比；-Δdmax第一预设占空比的取反值；Ppv为当前输出功率；Plimit为削减后的输出功率，Pth为预设阈值。可选地，所述根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比，包括：在所述当前输出功率与削减后的输出功率之差的绝对值小于或等于预设阈值时，通过下式调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比：其中，Δd为下一时刻的占空比；Δdmin为第二预设占空比；-Δdmin第二预设占空比的取反值；Ppv为当前输出功率；Plimit为削减后的输出功。可选地，所述控制所述光伏模块在恒流区工作之后，还包括：通过下式确定所述光伏模块是否工作在恒流区；在所述光伏模块工作在恒流区时，触发执行所述在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比的步骤；其中，mth为预设斜率阈值；mn为当前斜率；In为当前输出电流；In-1为上一采集周期采集到的上一输出电流；Vn为当前输出电压；Vn-1为上一采集周期采集到的上一输出电压。可选地，所述在所述光伏模块未工作在恒流区时，所述方法还包括：控制所述光伏模块在所述最大功率点附近工作，所述最大功率点附近的占空比根据功率转换器的输入电压和输出电压确定。可选地，所述削减后的输出功率为最大功率点输出功率与所述预设值之差。第二方面，提供了一种基于光伏系统的功率储备控制系统，所述系统包括：光伏模块，基于光生伏特效应将太阳能转换成电能，所述光伏模块通过功率转换器与负载相连；所述功率转换器，用于实现所述光伏模块与所述负载之间的能量传输；设置于所述光伏模块输出端的电压采集组件和电流采集组件，所述电压采集组件用于采集所述光伏模块的当前输出电压；所述电流采集组件用于采集所述光伏模块的当前输出电流；分别与所述电压采集组件、所述电流采集组件和所述功率转换器相连的控制器，所述控制器用于执行第一方面提供的基于光伏系统的功率储备控制方法。本申请的有益效果在于：通过获取光伏模块的当前输出电压和当前输出电流；在光伏系统的工作模式为最大功率点跟踪模式时进行最大功率点跟踪，以使光伏模块工作在最大功率点；在光伏系统的工作模式为功率储备控制模式时，控制光伏模块在恒流区工作；在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节光伏模块后续的扰动方向及占空比；可以解决现有的功率储备控制方法无法确定光伏系统后续的扰动方向及占空比的问题；提供了一种确定光伏系统后续的扰动方向及占空比的方式。上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本申请一个实施例提供的基于光伏系统的功率储备控制系统的结构示意图；图2是本申请一个实施例提供的基于光伏系统的功率储备控制方法的流程图；图3是本申请一个实施例提供的光伏特性曲线的示意图；图4是本申请另一个实施例提供的基于光伏系统的功率储备控制方法的流程图；图5是本申请一个实施例提供的功率储备控制过程中的光伏特性曲线的示意图；图6是本申请另一个实施例提供的功率储备控制过程中的光伏特性曲线的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。图1是本申请一个实施例提供的基于光伏系统的功率储备控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统至少包括：光伏模块110、功率转换器120、电压采集组件130、电流采集组件140、控制器150和负载160。光伏模块110用于基于光生伏特效应将太阳能转换成电能。可选地，光伏模块110由多个硅太阳电池构成。光伏模块110通过功率转换器120与负载160相连。功率转换器120用于实现光伏模块与负载之间的能量传输。功率转换器120向负载160输出电流。电压采集组件130和电流采集组件140设置于光伏模块110输出端。电压采集组件130用于采集光伏模块的当前输出电压。电压采集组件130可以为电压传感器、电压表等用于采集电压的装置，本实施例不对电压采集组件130的类型作限定。电流采集组件140用于采集光伏模块的当前输出电流。电流采集组件140可以为电流传感器、电流表等用于采集电流的装置，本实施例不对电流采集组件140的类型作限定。分别与电压采集组件130、电流采集组件140和功率转换器120相连的控制器150。控制器150用于获取光伏模块110的当前输出电压和当前输出电流；在光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光伏系统的功率储备控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取光伏模块的当前输出电压和当前输出电流；在所述光伏系统的工作模式为最大功率点跟踪模式时进行最大功率点跟踪，以使所述光伏模块工作在最大功率点；在所述光伏系统的工作模式为功率储备控制模式时，控制所述光伏模块在恒流区工作；在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏系统的功率储备控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取光伏模块的当前输出电压和当前输出电流；在所述光伏系统的工作模式为最大功率点跟踪模式时进行最大功率点跟踪，以使所述光伏模块工作在最大功率点；在所述光伏系统的工作模式为功率储备控制模式时，控制所述光伏模块在恒流区工作；在光伏储备功率达到预设值时，根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比，包括：在所述当前输出功率与削减后的输出功率之差的绝对值大于预设阈值时，通过下式调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比：其中，Δd为下一时刻的占空比；Δdmax为第一预设占空比；-Δdmax第一预设占空比的取反值；Ppv为当前输出功率；Plimit为削减后的输出功率，Pth为预设阈值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前输出功率与削减后的输出功率之差调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比，包括：在所述当前输出功率与削减后的输出功率之差的绝对值小于或等于预设阈值时，通过下式调节所述光伏模块后续的扰动方向及占空比：其中，Δd为下一时刻的占空比；Δdmin为第二预设占空比；-Δdmin第二预设占空比的取反值；Ppv为当前输出功率；Plimit为削减后的输出功。4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱殷晓，文辉清，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32