一种光储微电网系统的恒功率上网控制方法与流程

本发明涉及一种光储微电网系统的恒功率上网控制方法。

背景技术：

在光储微电网系统中，由于光伏发电受外界温度和光照强度影响，输出具有波动性、随机性，决定了储能系统需要实施控制能量和功率输出，维持光储微电网系统内供需平衡。本发明充分利用各分布式电源特性，寻找有效的功率协调控制方法，可以最大化的满足微电网系统内负荷和恒功率上网需求，实现输出功率的有效管理。

cn201510656707《一种分布式发电并网点功率控制的方法及系统》，公开了一种分布式发电并网点功率控制方法：分布式电源为分布式光储控制时，并网点功率控制模式包括：并网不限制控制模式，削峰填谷控制模式，自发自用控制模式和电网调度响应控制模式。其中电网调度响应控制模式为调整储能电池的充放电功率和光伏发电的出力，使得用户与电网的交换功率满足电网下达的调度指令，但未给出具体的控制方法和流程。另外，现有的其他大部分光储系统的控制方法，都集中在削峰填谷和平滑功率等控制，对恒功率上网的具体控制方法鲜有提及。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种光储微电网系统的恒功率上网控制方法。

当大电网有恒功率调度要求时，应用本发明的光储微电网系统除了满足负荷供电外，还能满足调度对微电网上网功率的要求。本发明充分利用各分布式电源特性，控制灵活，实现简单。

本发明的技术方案如下：

应用本发明的光储微电网系统包括光伏发电系统、储能系统及负荷。

本发明光储微电网系统的恒功率上网控制方法，首先考虑光伏发电系统发电功率满足微电网系统内负荷用电后，发电功率是否有剩余；其次考虑储能系统蓄电池剩余容量情况，再次考虑光伏发电系统剩余功率是否满足恒功率上网需求。具体如下：

1、当光伏发电系统发电功率满足微电网系统内负荷用电后有剩余的同时，考虑储能系统蓄电池剩余容量是否处于饱和状态：

当储能系统蓄电池剩余容量处于饱和状态，即蓄电池剩余容量soc大于等于蓄电池剩余容量饱和阈值soc1，如果光伏发电系统恒功率上网后功率有剩余，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差大于0，此时光伏发电系统在满足微电网系统负荷功率和恒功率上网功率需求后限功率运行，光伏发电系统的发电功率输出值为恒功率上网设定值和负载功率之差，储能系统待机；如果光伏发电系统的剩余功率不满足恒功率上网需求，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差小于0，光伏发电系统以最大功率运行，此时储能系统放电，满足恒功率上网需求，储能系统充放电功率为净负荷和恒功率上网设定值之差，达到放电截止电压后储能系统待机；

当储能系统蓄电池剩余容量未饱和时，即蓄电池剩余容量soc小于等于蓄电池剩余容量未饱和阈值soc2，如果光伏发电系统恒功率上网后功率有剩余，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差大于0，此时光伏发电系统在满足微电网系统负荷功率和恒功率上网功率后，多余功率向储能系统充电。储能系统充满后，光伏发电系统限功率运行，储能系统充放电功率为净负荷和恒功率上网设定值之差。如果光伏发电系统剩余功率不满足恒功率上网需求，光伏发电系统最大功率运行，同时储能系统放电满足恒功率上网需求，达到放电截止电压uth1，储能系统停止运行。蓄电池放电截止电压uth1由蓄电池特性决定。

判定储能系统蓄电池剩余电量饱和阈值soc1和蓄电池剩余电量未饱和阈值soc2时，需设计滞环，即使得蓄电池剩余电量饱和阈值soc1和蓄电池剩余电量未饱和阈值soc2保持一定的阈值差间隔，以防止相邻状态间频繁切换。

2、当光伏发电系统发电功率不满足微电网系统内负荷需求时，光伏发电系统以最大功率运行。当储能系统剩余容量充足时，投入储能系统，满足微电网系统负荷和恒功率上网需求，如果净负荷pnet和恒功率上网功率pcon小于储能系统额定功率时，即净负荷pnet和恒功率上网设定值pcon之和小于储能系统额定功率ppcs_rate，则储能系统充放电功率为净负荷和恒功率上网设定值之差；如果净负荷pnet和恒功率上网功率pcon大于等于储能系统额定功率时，则储能系统充电功率为储能系统额定功率ppcs_rate。当储能系统剩余容量不足时，储能系统跳转到自动充电模式，由电网给储能系统蓄电池充电。

附图说明

图1本发明光储微电网拓扑示意图；

图2恒功率上网控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的光储微电网拓扑示意图如下：

光储微电网系统101主要由光伏发电系统102，储能系统103和负荷104组成，系统运行时受能量管理系统105统一调度管理，恒功率上网控制并网点为pcc节点106。本发明所述的光储微电网系统为并网型微电网系统。

本发明对光储微电网系统的恒功率上网控制方法如下：

首先规定光储微电网系统各种源的功率流向正方向如图1所示。规定光伏发电系统102，储能系统103和负荷104的正方向均为流向电网，为正，即光伏发电系统102发电为正，储能系统放电为正，充电为负，负荷用电为负。控制时所有计算均需在此正方向基础上进行。

光储微电网系统的恒功率上网控制时，首先考虑光伏发电系统发电功率在满足微电网系统内负荷用电后，发电功率是否有剩余；其次考虑储能系统蓄电池剩余容量情况，再次考虑光伏发电系统剩余功率是否满足恒功率上网需求。具体控制流程如图2所示。

下述光储微电网系统控制中所用到的输入量为：光伏发电系统瞬时功率ppv、光伏发电系统额定功率ppv_rate、负荷功率pr、储能系统额定功率ppcs_rate、蓄电池剩余容量soc、蓄电池剩余容量饱和阈值soc1、蓄电池剩余容量未饱和阈值soc2、蓄电池放电截止电压uth1、恒功率上网设定值pcon；输出量为光伏发电系统功率给定值ppv_set、光伏发电系统开关机指令ppv_start、储能系统充放电功率给定值ppcs_set、储能系统开关机指令ppcs_start、储能系统待机指令ppcs_wait。其中蓄电池剩余容量饱和阈值soc1、蓄电池剩余容量未饱和阈值soc2、蓄电池放电截止电压uth1由蓄电池的特性决定。光伏逆变器的开关机指令ppv_start的值为1表示开机，光伏逆变器的开关机指令ppv_start的值为0表示关机。储能系统开关机指令ppcs_start的值为1表示开机，储能系统开关机指令ppcs_start的值0表示关机。待机指令ppcs_wait的值为1表示待机。

本发明的步骤如下：

首先计算光储微电网系统的净负荷pnet，优先利用光伏发电系统发电，即光伏发电系统开关机指令ppv_start值为1，满足微电网负荷需求，因此净负荷为光伏发电功率满足负荷需求后剩余的负荷功率，即净负荷pnet为光伏发电系统瞬时功率ppv与负载功率pr之和。

(1)当光伏发电系统发电功率满足微电网系统内负荷用电后有剩余，即净负荷pnet≥0时，再根据储能系统蓄电池剩余电量情况判定下一步操作。

当储能系统蓄电池剩余容量处于饱和状态，即蓄电池剩余容量soc大于等于蓄电池剩余容量饱和阈值soc1，soc≥soc1，如果光伏发电系统恒功率上网后功率有剩余，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差大于0，pnet-pcon>0，此时光伏发电系统在满足微电网系统负荷功率和恒功率上网功率需求后限功率运行，光伏发电系统的发电功率输出值为ppv_set＝pcon-pr，储能系统待机，即ppcs_wait值为1；如果光伏发电系统的剩余功率不满足恒功率上网需求，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差小于0，pnet-pcon<0，光伏发电系统以最大功率运行，即ppv_set＝ppv_rate，此时储能系统放电，即ppcs_start值为1，满足恒功率上网需求，储能系统充放电功率为ppcs_set＝pnet-pcon，达到放电截止电压后储能系统待机，即ppcs_wait值为1；

当储能系统蓄电池剩余容量未饱和时，即蓄电池剩余容量soc小于等于蓄电池剩余容量未饱和阈值soc2，soc≤soc2，如果光伏发电系统恒功率上网后功率有剩余，即净负荷pnet和恒功率上网设定值之差大于0，pnet-pcon>0，此时光伏发电系统在满足微电网系统负荷功率和恒功率上网功率后，多余功率向储能系统充电。储能系统充满后，光伏发电系统限功率运行，储能系统充放电功率为ppcs_set＝pnet-pcon。如果光伏发电系统剩余功率不满足恒功率上网需求，即pnet-pcon<0，光伏发电系统最大功率运行，即ppv_set＝ppv_rate，同时储能系统放电满足恒功率上网需求，达到放电截止电压uth1，储能系统停止运行。蓄电池放电截止电压uth1由蓄电池特性决定。

判定储能系统蓄电池剩余电量饱和阈值soc1和蓄电池剩余电量未饱和阈值soc2时，需设计滞环，即使得蓄电池剩余电量饱和阈值soc1和蓄电池剩余电量未饱和阈值soc2保持一定的阈值差间隔，以防止相邻状态间频繁切换。

(2)当光伏发电系统发电功率不满足微电网系统内负荷需求时，即净负荷pnet<0时，光伏发电系统以最大功率运行，即ppv_set＝ppv_rate。当储能系统剩余容量充足时，储能系统投入，满足微电网系统负荷和恒功率上网需求，如果净负荷pnet和恒功率上网功率pcon小于储能系统额定功率时，即净负荷pnet和恒功率上网设定值pcon之和小于储能系统额定功率ppcs_rate，pnet+pcon<ppcs_rate，则储能系统充放电功率为ppcs_set＝pnet-pcon；如果净负荷pnet和恒功率上网功率pcon大于等于储能系统额定功率时，则pnet+pcon≥ppcs_rate，则储能系统充放电功率为ppcs_set＝ppcs_rate。当储能系统剩余容量不足时，储能系统跳转到自动充电模式，由电网给储能系统蓄电池充电。