光储混合并网发电系统输出功率调控方法和能量管理系统与流程

本发明涉及光储混合并网发电技术领域，更具体地说，涉及光储混合并网发电系统输出功率调控方法和能量管理系统。

背景技术：

光储混合并网发电系统(以下简称微电网)的结构如图1所示，光伏电池板和蓄电池接入逆变器的直流侧，所述逆变器的交流侧接入大电网和本地负荷。微电网并网运行时，由大电网提供刚性的电压和频率支撑。在能量管理系统(图中未示出)的控制下，光伏发电保持MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)模式，蓄电池在光伏发电不能满足本地负荷需求时放电，在光伏发电大于本地负荷需求时，将多余电能供给蓄电池充电，以使微电网本地发电与本地负荷需求基本平衡，即保证并网点的交换功率基本为零。

为满足大电网馈电调度，往往要求微电网在具备上述正常工作模式之外，还具备限功率运行的能力，如何在限功率模式下保持光伏能量较高的利用率，是本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了光储混合并网发电系统输出功率调控方法和能量管理系统，以实现在限功率模式下保持光伏能量较高的利用率。

一种光储混合并网发电系统输出功率调控方法，包括：

获取光储混合并网发电系统在限功率点的实际功率值P_real和限功率阈值P_limit；

当P_real>P_limit时，控制光储混合并网发电系统进入限功率模式，使得P_real≤P_limit；

在所述限功率模式下，当P_real-P_limit>-ΔP_limit时，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，ΔP_limit为一预设值；

当P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式。

其中，所述控制光储混合并网发电系统进入限功率模式，包括：按一定步长逐步降低P_real；

所述控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式，包括：按一定步长逐步抬升P_real。

其中，所述按一定步长逐步降低P_real，包括：按一定步长逐步抬升光伏电池板输出电压。

其中，所述使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，包括：按一定步长逐步控制蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化。

其中，在控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式时，保证光伏电池板恢复最大功率输出的速度不小于蓄电池恢复正常充放电状态的速度。

一种能量管理系统，包括：

信息获取单元，用于获取光储混合并网发电系统在限功率点的实际功率值P_real和限功率阈值P_limit；

工作模式切换单元，用于在P_real>P_limit时，控制光储混合并网发电系统进入限功率模式，使得P_real≤P_limit；在P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式；

限功率控制单元，用于在光储混合并网发电系统处于所述限功率模式的情况下，在P_real-P_limit>-ΔP_limit时，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，ΔP_limit为一预设值。

其中，所述工作模式切换单元，具体用于在P_real>P_limit时，按一定步长逐步降低P_real，使得P_real≤P_limit；在P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，按一定步长逐步抬升P_real。

其中，所述工作模式切换单元按一定步长逐步降低P_real的方式为：按一定步长逐步抬升光伏电池板输出电压。

其中，所述限功率控制单元，具体用于在光储混合并网发电系统处于所述限功率模式的情况下，在P_real-P_limit>-ΔP_limit时，按一定步长逐步控制蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，ΔP_limit为一预设值。

其中，所述工作模式切换单元在控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式，需保证光伏电池板恢复最大功率输出的速度要不小于蓄电池恢复正常充放电状态的速度。

从上述的技术方案可以看出，本发明在限功率点的实际功率值略低于限功率阈值时，即仅有少量能量倒灌的情况下，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，从而将光储混合并网发电系统进入限功率模式后，被限制输出的那一部分光伏能量用来为蓄电池充电，避免了光伏能量浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。

图1为现有技术公开的一种光储混合并网发电系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种光储混合并网发电系统输出功率调控方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种能量管理系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例公开了一种光储混合并网发电系统输出功率调控方法，以实现在限功率模式下保持光伏能量较高的利用率，包括：

步骤S01：获取光储混合并网发电系统在限功率点的实际功率值P_real和限功率阈值P_limit。

步骤S02：判断是否满足P_real>P_limit，当P_real>P_limit时，进入步骤S03；否则返回步骤S01。

具体的，限功率点的实际功率值P_real，表示光储混合并网发电系统本地发电，该限功率点可以是指并网点，也可以是指逆变器输出端，逆变器输出功率与本地负荷所需功率之差等于并网点交换功率。限功率阈值P_limit，是决定光储混合并网发电系统是否进入限功率模式的阈值，当P_real>P_limit时，光储混合并网发电系统进入限功率模式，反之则不进入。其中，限功率点为逆变器输出端时对应的限功率阈值P_limit与限功率点为并网点时对应的限功率阈值P_limit的取值必然是不同的。

步骤S03：控制光储混合并网发电系统进入限功率模式，使得P_real≤P_limit。

具体的，根据光伏电池板输出特性可知，光伏电池板输出功率随光伏电池板输出电压变化，光伏电池板输出电压偏离最大功率点越远，光伏电池板输出功率越小。在进入限功率模式前，光伏发电保持MPPT模式，即光伏电池板始终工作在最大功率点，在此基础上，抬升或降低光伏电池板输出电压，都会降低光伏电池板输出功率，从而使光储混合并网发电系统进入限功率模式。

但考虑到通过降低光伏电池板输出电压来使光储混合并网发电系统进入限功率模式时，可能造成光伏电池板输出电压低于逆变器最低工作电压的情况，因此本实施例优选通过抬升光伏电池板输出电压来使光储混合并网发电系统进入限功率模式。

步骤S04：在所述限功率模式下，当P_real-P_limit>-ΔP_limit时，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化；当P_real-P_limit≤-ΔP_limit时，退出“使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化”的控制状态即可，ΔP_limit为一预设值。

在限功率模式下，当P_real-P_limit>-ΔP_limit(视为P_real略低于P_limit)时，电网向光储混合并网发电系统倒灌的能量较少，属于被允许的范围，即在要求的限功率精度范围之内。而且，光储混合并网发电系统进入限功率模式后，被限制输出的那一部分光伏能量如果不加以利用，将会白白浪费掉。综合这两点考虑，本实施例在P_real略低于P_limit时，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，从而将被限制输出的那一部分光伏能量用来为蓄电池充电，避免光伏能量浪费。

在限功率模式下，当P_real-P_limit≤-ΔP_limit(视为P_real明显低于P_limit)时，如果继续控制蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，电网将向光储混合并网发电系统倒灌较多能量，超出了被允许的范围，所以此时必须退出“使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化”的控制状态，使蓄电池充放电功率保持不变，或使蓄电池充放电功率向增大放电功率的方向变化。

此处需要说明的是，定义蓄电池充放电功率为一带正负号的量P_c/d，P_c/d＝0表示蓄电池既不充电也不放电，P_c/d从正向趋于0表示蓄电池充电功率逐渐减小，P_c/d从负向趋于0表示蓄电池放电功率逐渐减小。光储混合并网发电系统进入限功率模式前，蓄电池可能处于充电状态也可能处于放电状态，使蓄电池充放电功率向增大放电功率的方向变化，就是减小P_c/d，若蓄电池处于充电状态，就是从充电状态开始减小P_c/d，若蓄电池处于放电状态，就是从放电状态开始减小P_c/d。

ΔP_limit的取值不宜过大也不宜过小，该值过大则网侧反灌功率偏大，该值过小则被限制输出的那一部分光伏能量不足以转化为蓄电池充电功率。

步骤S05：当P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式，所述预设时间的长短根据微电网并网标准确定。

由上可知，本实施例在限功率点的实际功率值P_real略低于限功率阈值P_limit时，即仅有少量能量倒灌的情况下，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，从而将光储混合并网发电系统进入限功率模式后，被限制输出的那一部分光伏能量用来为蓄电池充电，避免了光伏能量浪费。

此外需要说明的是，为保证光储混合并网发电系统平滑地进入、退出限功率模式，避免电压功率波动较大，本实施例在控制光储混合并网发电系统进入限功率模式时，按一定步长逐步降低P_real，步长长度根据限功率调度反应时间及精度要求设定；在控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式时，按一定步长逐步抬升P_real。对应的，当按一定步长逐步降低P_real时，本实施例推荐采用按一定步长逐步抬升光伏电池板输出电压的方式。

同样的，为避免限功率模式下出现电压功率波动较大，本实施例在P_real-P_limit>-ΔP_limit时，按一定步长逐步控制蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化。各控制动作下对应的步长长度根据实际需要设定，不作局限。

此外，已知光储混合并网发电系统退出所述限功率模式，包括：光伏电池板逐步恢复最大功率输出，蓄电池恢复正常充放电状态等。在控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式时，本实施例推荐光伏电池板恢复最大功率输出的速度要不小于蓄电池恢复正常充放电状态的速度，这样便可以使光伏电池板尽快输出最大功率，以减少蓄电池放电量，否则光伏电池板延迟输出的那部分能量都要由蓄电池放电提供。

参见图3，本发明实施例还公开了一种能量管理系统，以实现在限功率模式下保持光伏能量较高的利用率，包括：

信息获取单元100，用于获取光储混合并网发电系统在限功率点的实际功率值P_real和限功率阈值P_limit；

工作模式切换单元200，用于在P_real>P_limit时，控制光储混合并网发电系统进入限功率模式，使得P_real≤P_limit；在P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式；

限功率控制单元300，用于在光储混合并网发电系统处于所述限功率模式的情况下，在P_real-P_limit>-ΔP_limit时，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，ΔP_limit为一预设值。

其中，工作模式切换单元200，具体用于在P_real>P_limit时，按一定步长逐步降低P_real，使得P_real≤P_limit；在P_real≤P_limit这一状态持续预设时间时，按一定步长逐步抬升P_real。

其中，工作模式切换单元200按一定步长逐步降低P_real的方式为：按一定步长逐步抬升光伏电池板输出电压。

其中，限功率控制单元300，具体用于在光储混合并网发电系统处于所述限功率模式的情况下，在P_real-P_limit>-ΔP_limit时，按一定步长逐步控制蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，ΔP_limit为一预设值。

其中，工作模式切换单元200在控制光储混合并网发电系统退出所述限功率模式，需保证光伏电池板恢复最大功率输出的速度要不小于蓄电池恢复正常充放电状态的速度。

综上所述，本发明在限功率点的实际功率值P_real略低于限功率阈值P_limit时，即仅有少量能量倒灌的情况下，使蓄电池充放电功率向增大充电功率的方向变化，从而将光储混合并网发电系统进入限功率模式后，被限制输出的那一部分光伏能量用来为蓄电池充电，避免了光伏能量浪费。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的能量管理系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。