一種光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)領域，具體涉及一種光儲一體化發(fā)電系 統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對愈發(fā)嚴重的能源和環(huán)境危機，各國均在大力發(fā)展清潔能源。2013年1月，國務 院辦公廳印發(fā)了《能源發(fā)展"十二五"規(guī)劃》，要求加快風能、太陽能等可再生能源的分布式 開發(fā)利用。我國國家能源局下發(fā)的《2015年全國光伏發(fā)電年度計劃新增并網(wǎng)規(guī)模表》(征求 意見稿），規(guī)劃2015年度全國分布式光伏新增并網(wǎng)規(guī)模7GW。
[0003] 隨著我國分布式光伏發(fā)電的快速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了部分"集中連片、多樣多元"的 分布式光伏發(fā)電應用區(qū)域，給區(qū)域供電和用電帶來一些問題。區(qū)別于大規(guī)模集中式光伏發(fā) 電，分布式光伏發(fā)電單點接入容量小、分散多點布置、出力不穩(wěn)定，單點系統(tǒng)運行控制獨立， 同時接入配電網(wǎng)絡電壓低、容量小，高滲透分布式光伏接入給電網(wǎng)可能帶來一些問題：1)分 布式光伏接入配電網(wǎng)后，潮流雙向較大范圍波動，導致配網(wǎng)末端電壓易出現(xiàn)波動，影響用電 安全;2)多點密集的分布式光伏發(fā)電通過逆變器并網(wǎng)，逆變器的并聯(lián)耦合效應，放大了配網(wǎng) 內(nèi)的諧波、電壓畸變等電能質(zhì)量問題，影響用戶用電質(zhì)量，網(wǎng)損加大;3)由于光伏發(fā)電的間 歇式性和波動性，高滲透分布式光伏發(fā)電區(qū)域系統(tǒng)調(diào)控能力變差，為保障配電網(wǎng)安全，會出 現(xiàn)棄光現(xiàn)象，導致光伏利用率下降，影響收益;4)分布式光伏的快速發(fā)展，加大了所在區(qū)域 的負荷增長預測難度，進而增加了配電網(wǎng)規(guī)劃的難度。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中配備一定 比例的儲能，可以輔助調(diào)節(jié)出力輸出功率，改善光伏儲能系統(tǒng)的出力特性，提高其可控性； 利用儲能的快速調(diào)節(jié)特性，可在一定程度上改善區(qū)域的無功和電壓穩(wěn)定性;利用儲能可進 行光伏發(fā)電量的時移，可減少光伏的棄光，提高光伏發(fā)電的利用率，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。
[0004] 在極端環(huán)境下，光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量低甚至不發(fā)電，此時系統(tǒng)運行損耗可 能高于發(fā)電量，導致電量損耗，影響收益。同時為實現(xiàn)光伏、儲能協(xié)調(diào)控制目前多采用協(xié)調(diào) 控制器，增加了系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控 制方法，本發(fā)明能夠有效降低系統(tǒng)損耗，提高分布式光伏利用率，降低系統(tǒng)成本，提高儲能 使用壽命。
[0006] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0007] -種光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制方法，所述方法包括如下步驟：
[0008] (1)采集光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；
[0009] (2)計算所述光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)的功率；
[0010] ⑶判斷光伏回路端口電流Ipv與光伏端口電流閾值大小Ith，若I PV<IttJlJ光伏回路 自動搜索端口電壓；
[0011] (4)若Ipv 2 Ith則所述光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)儲能SOC以及流入流出功率大小進 行相應控制。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述運行數(shù)據(jù)包括:光伏回路端口電壓UPV、電流I PV，直流 負荷側(cè)端口電壓UDC_LQAD、電流IDC_ LQAD，儲能回路端口電壓Ubat、電流IBAT，交流電網(wǎng)側(cè)電壓 Ugrid、電流I grid，交流負荷側(cè)電壓Uac_load、 電流Iac_ LOAD 〇
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)的功率包括:光伏回路功率pPV， 儲能回路功率Pbat，直流負荷回路功率Pdc_lqad，電網(wǎng)側(cè)功率Pgrid和交流負荷側(cè)功率Pac_lqad，計 算公式如下：
[0014]
CD
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述光伏回路自動搜索端口電壓的步驟如下：
[0016] 步驟3-1:降低光伏回路端口電壓，公式如下：
[0017] U7 Pv = Upv- Δ Upv (2)
[0018] 式中，if pv為下一時刻光伏端口電壓，Upv為當前時刻光伏端口電壓，Δ Upv為每次端 口電壓降低步長，根據(jù)實際需要進行設定；
[0019] 步驟3-2:判斷I/ PV與光伏端口電壓閾值Uth大小，若I/ PV<Uth則系統(tǒng)停機，否則轉(zhuǎn)到 步驟(1);
[0020] 步驟3-3:光伏回路由于端口電壓IT PV<Uth而停機后繼續(xù)檢測光伏端口電壓值，若 Upv 2 Uth則系統(tǒng)重新開機運行，跳轉(zhuǎn)到步驟(1 )，否則停機。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟(4)中，根據(jù)所述儲能SOC的大小分為5個工作區(qū)域，S0C<S0Cdt 為禁放區(qū)，SOC1 < S0C< SOC2時為電量偏低區(qū)，SOC2 < SOC < SOC3時為電量正常區(qū)，S0C4 < SOC < SOC5時為電量偏高區(qū)，S0C4 < SOC時為禁充區(qū)，且SOC1 < SOC2 < SOC3 < S0C4。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟(4)包括如下步驟：
[0023] 步驟4-1:計算系統(tǒng)流入流出功率偏差Δ P，系統(tǒng)功率流出為正，流入為負，公式如 下
[0024] Δ P = Ppv-Pdc load-Pac load-Pgrid (3)
[0025] 步驟4-2:若Δ P > 〇則繼續(xù)判斷儲能SOC與SOC3的大小，若SOC< SOC3則光伏回路按 照MPPT運行，其余回路維持當前狀態(tài)運行；
[0026] 步驟4-3:若SOC 2 SOC3,則光伏回路限功率運行，其余回路維持當前狀態(tài)運行，光 伏回路功率輸出大小的計算公式如下：
[0027] Ppv = Pdcload+Pacload+Pgrid (4)
[0028] 步驟4-4:若Δ P < 〇則繼續(xù)判斷儲能SOC與SOC2的大小，若SOOSOC2則光伏回路按 照MPPT運行，其余回路維持當前狀態(tài)運行；
[0029] 步驟4-5 :若SOC < SOC2則光伏回路按照MPPT運行，同時限定功率流出大小使其與 當前光伏輸入功率相同。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0031] 本發(fā)明通過對光伏輸出電流和開路電壓大小的檢測實現(xiàn)光伏發(fā)電回路的優(yōu)化控 制，有效降低系統(tǒng)損耗，提高分布式光伏利用率；
[0032] 本發(fā)明以總體輸出和儲能荷電狀態(tài)為約束條件，調(diào)節(jié)光伏輸出，能夠防止對儲能 的過充或過放提高儲能使用壽命。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明提供的光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)運行拓撲圖
[0034] 圖2是本發(fā)明提供的直流母線電壓工作區(qū)域劃分圖 [0035]圖3是本發(fā)明提供的光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)控制流程圖 [0036]圖4是本發(fā)明提供的光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)實驗拓撲圖
[0037] 圖5是本發(fā)明提供的光伏回路啟動至運行到最大功率點時波形圖
[0038] 圖6是本發(fā)明提供的光伏回路最大功率點處穩(wěn)定運行波形圖
[0039] 圖7是本發(fā)明提供的檢測到輸出電流過低后逐步搜尋最終停機波形圖
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0041] 光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)運行拓撲如圖1所示，光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)的直流端口各自 獨立，分別與分布式光伏、儲能以及直流負荷相連，交流端口接有交流負荷，并通過并網(wǎng)開 關(guān)與電網(wǎng)相連。為了控制方便根據(jù)儲能SOC大小將工作區(qū)域分別為5個，如圖2所示。S0C< SOC1時為禁放區(qū)，SOC1 < S0C<S0C2時為電量偏低區(qū)，SOC2 < S0C<S0C3時為電量正常區(qū)，S0C4 < SOC< SOC5時為電量偏高區(qū)，S0C4 < SOC時為禁充區(qū)，且SOC1 < SOC2 < SOC3 < S0C4，其中 SOCo、SOCLSOChSOCs具體值需根據(jù)儲能類型以及實際需求進行設定。當系統(tǒng)檢測到光伏側(cè) 電流小于閾值Ith時進行電壓搜索，搜索至端口電壓小于閾值V th時則判斷當前工況下不適 合繼續(xù)進行光伏發(fā)電，光伏發(fā)電回路停止運行，當檢測到端口電壓大于Vth時系統(tǒng)光伏發(fā)電 回路重新啟動運行。在系統(tǒng)正常運行時則根據(jù)儲能SOC所處區(qū)域以及系統(tǒng)當前輸入輸出功 率大小對光伏出力進行調(diào)節(jié)，防止對儲能系統(tǒng)過充或過放。
[0042] 如圖3所示，為光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能控制方法，具體步驟如下