一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统及方法，通过多分布式光伏发电单元中主光伏发电单元的恒压控制策略协同次光伏发电单元的下垂控制策略实现多分布式光伏发电单元对中压直流系统的自治运行，当系统中发生扰动时，可以消纳系统中不平衡功率，维持直流母线电压恒定，保证中压直流系统稳定运行。系统稳定运行。系统稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及光伏
，具体涉及一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国光伏发电得到跨越式发展，电网中光伏的装机容量占比日益提高。我国光伏发电的发展模式为集中式和分布式并举，中东部地区土地资源较为紧张，光伏发电主要以分布式发电为主。
[0003]通常，光伏发电系统以不弃光为首要目标，以此来提高光伏发电量。因此，光伏发电系统需要和储能系统协调运行，以此保证直流系统的稳定运行。从目前对光储协调运行做的研究来看，已卓有成效。然而储能系统的寿命普遍低于光伏系统组件，储能系统的成本远远高于光伏。尽管储能系统可以通过自身充放电，减少系统中功率扰动，提高系统的稳定性，为负载提供持续的功率，从而提高系统的利用率，但仍有越来越多的电力公司，对于光伏发电系统提供电压支撑越来越有兴趣，以此来减少储能系统的投资和维护费用。
[0004]现有对光伏恒压控制策略的研究，主要集中应用于低压直流系统。这是由于单个光伏发电单元的可调电压能力范围小，且控制策略简单，如图1 所示。
[0005]目前协同控制策略方法有以下几种：PQ控制策略、V/f控制策略以及下垂控制策略。但在直流系统中，不存在f和Q，因此多分布式光伏发电单元可以采用下垂控制策略协同运行。下垂控制存在一个明显弊端，它是以比例形式的将系统中的不平衡功率进行分配，无法做到无差调节，因此需要针对下垂控制进行改进。目前学者研究形成了3类主要方法：第1类方法使用Washout滤波器代替下垂系数，将比例形式的误差输入变为比例
‑
积分(PI) 形式以消除控制静差。第2类方法在下垂控制参考值上叠加直流电压误差的 PI输出，利用PI的稳态无静差特性实现直流电压无差调节。第3类方法是主动调整下垂控制的有功功率参考值，通过平移下垂曲线的方法实现直流电压无差调节。
[0006]由上述分析可知，光伏发电系统在低压直流系统中可以运行在恒压控制策略，不需要与其他光伏发电单元配合运行。然而，现有技术却无法适配离网运行时无储能中压直流系统场景，导致离网运行时无储能中压直流系统无法稳定运行的情况。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，对于离网运行的无储能中压直流系统场景，本专利技术首先在考虑单个光伏发电单元的电压支撑能力，再结合多分布式光伏单元运行在下垂控制策略时，多光伏发电单元之间的协调运行，实现多分布式光伏发电单元消纳系统中不平衡功率，维持直流母线电压恒定，保证中压直流系统稳定运行。
[0008]具体的，根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统，包括，多个协同的分布式光伏发电单元，其中包括一个主光伏发电单元和多个次光伏发电单元，所述主光伏发电单元的光照强度大于所述次光伏发电单元的光照
强度，所述主光伏发电单元包括MPPT策略模块和恒压控制策略模块，所述次光伏发电单元包括MPPT 策略模块和下垂控制策略模块，在所述主光伏发电单元中，所述MPPT策略模块和恒压控制策略模块可通过第一控制开关择一切换，在所述次光伏发电单元中，所述MPPT策略模块和下垂控制策略模块可通过第二控制开关择一切换，还包括控制单元，所述控制单元基于多分布式光伏发电单元负荷波动情况控制切换所述第一控制开关和第二控制开关。
[0009]在一个实施例中，所述控制单元实施为：当负荷发生波动时，令所述主光伏发电单元切换至恒压控制策略模块，令所述次光伏发电单元切换至下垂控制策略模块。
[0010]在一个实施例中，所述控制单元实施为：当负荷稳定时，令所述主光伏发电单元切换至恒压控制策略模块，令所述次光伏发电单元切换至MPPT 策略模块。
[0011]在一个实施例中，所述恒压控制策略模块依次包括PI控制器、调节模块和PWM模块，所述调节模块基于直流母线电压变化量和直流母线的电流计算负荷波动引起的功率变化量，并基于功率变化量和光伏电池P
‑
U曲线实际斜率计算光伏电池端口电压的变化量，以及基于光伏电池端口电压的变化量和PV电池电压参考值计算变换器的关断角。
[0012]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种基于多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统的控制方法，根据每个光伏发电单元的最大输出功率能力按比例分配系统中的不平衡功率，总消纳功率为主光伏发电单元消纳功率与基于下垂控制的多分布式次光伏发电单元消纳功率的和。
[0013]在一个实施例中，所述多分布式次光伏发电单元中每个次光伏发电单元消纳功率控制为：
[0014]式中，k
PV,i
为第i个光伏发电单元的光伏电池P
‑
U曲线的单调递增区间的斜率，ΔP
PV_droop
为基于下垂控制的多分布式次光伏发电单元消纳功率。
[0015]在一个实施例中，所述恒压控制实施为：
[0016]S100，基于直流母线电压参考值和直流母线实际电压值U
DC
计算直流母线电压变化量ΔU
DC
，
[0017]S210，基于直流母线电压变化量ΔU
DC
和直流母线的电流I
DC
计算负荷波动引起的功率变化量ΔP
DC
，
[0018]S220，基于功率变化量ΔP
DC
和光伏电池P
‑
U曲线实际斜率k
PV
计算光伏电池端口电压的变化量ΔU
PV
，
[0019]S230，基于光伏电池端口电压的变化量ΔU
PV
和PV电池电压参考值计算变换器的关断角β，
[0020]S300，基于变换器的关断角β进行脉宽调制器PWM调压控制和升压变换器Boost电压变换。
[0021]在一个实施例中，所述下垂控制实施为：
[0022][0023]式中，e(t)为光伏发电单元的误差值；P
*
和P分别为光伏发电单元有功功率参考值和实际值；和U
DC
分别为中压直流母线电压参考值和实际值； K
d
为下垂系数。
[0024]根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种终端，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第二方面的控制方法。
[0025]根据本专利技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第二方面的控制方法。
[0026]本专利技术通过多分布式光伏发电单元两步协同控制策略，对于离网运行的无储能中压直流系统场景，需要利用光伏发电单元为系统提供电压支撑能力，保证中压直流母线电压恒定。实现多分布式光伏发电单元对中压直流系统的自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统，包括，多个协同的分布式光伏发电单元，其中包括一个主光伏发电单元和多个次光伏发电单元，所述主光伏发电单元的光照强度大于所述次光伏发电单元的光照强度，其特征在于，所述主光伏发电单元包括MPPT策略模块和恒压控制策略模块，所述次光伏发电单元包括MPPT策略模块和下垂控制策略模块，在所述主光伏发电单元中，所述MPPT策略模块和恒压控制策略模块可通过第一控制开关择一切换，在所述次光伏发电单元中，所述MPPT策略模块和下垂控制策略模块可通过第二控制开关择一切换，还包括控制单元，所述控制单元基于多分布式光伏发电单元负荷波动情况控制切换所述第一控制开关和第二控制开关。2.如权利要求1所述的多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统，其特征在于，所述控制单元实施为：当负荷发生波动时，令所述主光伏发电单元切换至恒压控制策略模块，令所述次光伏发电单元切换至下垂控制策略模块。3.如权利要求1所述的多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统，其特征在于，所述控制单元实施为：当负荷稳定时，令所述主光伏发电单元切换至恒压控制策略模块，令所述次光伏发电单元切换至MPPT策略模块。4.如权利要求1所述的多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统，其特征在于，所述恒压控制策略模块依次包括PI控制器、调节模块和PWM模块，所述调节模块基于直流母线电压变化量和直流母线的电流计算负荷波动引起的功率变化量，并基于功率变化量和光伏电池P
‑
U曲线实际斜率计算光伏电池端口电压的变化量，以及基于光伏电池端口电压的变化量和PV电池电压参考值计算变换器的关断角。5.一种基于权利要求1
‑
4任一项所述的多分布式光伏发电单元的两步协同恒压控制系统的控制方法，其特征在于，根据每个光伏发电单元的最大输出功率能力按比例分配系统中的不平衡功率，总消纳功率为主光伏发电单元消纳功率与基于下垂控制的多分布式次光伏发电单元消纳功率的和。6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述多分布式次光伏发电单元中每个次光伏发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓洪刚，迟永宁，李琰，张锦，毕天盛，范译文，王聪，戚洪昌，樊肖杰，肖宇，李翔宇，江炳蔚，李辰佳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：