一种光储一体化发电系统优化节能控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光储一体化发电系统控制技术领域，具体涉及一种光储一体化发电系 统优化节能控制方法。
【背景技术】
[0002] 面对愈发严重的能源和环境危机，各国均在大力发展清洁能源。2013年1月，国务 院办公厅印发了《能源发展"十二五"规划》，要求加快风能、太阳能等可再生能源的分布式 开发利用。我国国家能源局下发的《2015年全国光伏发电年度计划新增并网规模表》(征求 意见稿），规划2015年度全国分布式光伏新增并网规模7GW。
[0003] 随着我国分布式光伏发电的快速发展，已经出现了部分"集中连片、多样多元"的 分布式光伏发电应用区域，给区域供电和用电带来一些问题。区别于大规模集中式光伏发 电，分布式光伏发电单点接入容量小、分散多点布置、出力不稳定，单点系统运行控制独立， 同时接入配电网络电压低、容量小，高渗透分布式光伏接入给电网可能带来一些问题：1)分 布式光伏接入配电网后，潮流双向较大范围波动，导致配网末端电压易出现波动，影响用电 安全;2)多点密集的分布式光伏发电通过逆变器并网，逆变器的并联耦合效应，放大了配网 内的谐波、电压畸变等电能质量问题，影响用户用电质量，网损加大;3)由于光伏发电的间 歇式性和波动性，高渗透分布式光伏发电区域系统调控能力变差，为保障配电网安全，会出 现弃光现象，导致光伏利用率下降，影响收益;4)分布式光伏的快速发展，加大了所在区域 的负荷增长预测难度，进而增加了配电网规划的难度。在分布式光伏发电系统中配备一定 比例的储能，可以辅助调节出力输出功率，改善光伏储能系统的出力特性，提高其可控性； 利用储能的快速调节特性，可在一定程度上改善区域的无功和电压稳定性;利用储能可进 行光伏发电量的时移，可减少光伏的弃光，提高光伏发电的利用率，提高系统的经济效益。
[0004] 在极端环境下，光储一体化发电系统发电量低甚至不发电，此时系统运行损耗可 能高于发电量，导致电量损耗，影响收益。同时为实现光伏、储能协调控制目前多采用协调 控制器，增加了系统成本。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种光储一体化发电系统优化节能控 制方法，本发明能够有效降低系统损耗，提高分布式光伏利用率，降低系统成本，提高储能 使用寿命。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] -种光储一体化发电系统优化节能控制方法，所述方法包括如下步骤：
[0008] (1)采集光储一体化发电系统运行数据；
[0009] (2)计算所述光储一体化发电系统的功率；
[0010] ⑶判断光伏回路端口电流Ipv与光伏端口电流阈值大小Ith，若I PV<IttJlJ光伏回路 自动搜索端口电压；
[0011] (4)若Ipv 2 Ith则所述光储一体化发电系统根据储能SOC以及流入流出功率大小进 行相应控制。
[0012] 优选的，所述步骤（1)中，所述运行数据包括:光伏回路端口电压UPV、电流I PV，直流 负荷侧端口电压UDC_LQAD、电流IDC_ LQAD，储能回路端口电压Ubat、电流IBAT，交流电网侧电压 Ugrid、电流I grid，交流负荷侧电压Uac_load、 电流Iac_ LOAD 〇
[0013] 优选的，所述步骤(2)中，所述光储一体化发电系统的功率包括:光伏回路功率pPV， 储能回路功率Pbat，直流负荷回路功率Pdc_lqad，电网侧功率Pgrid和交流负荷侧功率Pac_lqad，计 算公式如下：
[0014]
CD
[0015] 优选的，所述步骤(3)中，所述光伏回路自动搜索端口电压的步骤如下：
[0016] 步骤3-1:降低光伏回路端口电压，公式如下：
[0017] U7 Pv = Upv- Δ Upv (2)
[0018] 式中，if pv为下一时刻光伏端口电压，Upv为当前时刻光伏端口电压，Δ Upv为每次端 口电压降低步长，根据实际需要进行设定；
[0019] 步骤3-2:判断I/ PV与光伏端口电压阈值Uth大小，若I/ PV<Uth则系统停机，否则转到 步骤(1);
[0020] 步骤3-3:光伏回路由于端口电压IT PV<Uth而停机后继续检测光伏端口电压值，若 Upv 2 Uth则系统重新开机运行，跳转到步骤(1 )，否则停机。
[0021] 优选的，所述步骤(4)中，根据所述储能SOC的大小分为5个工作区域，S0C<S0Cdt 为禁放区，SOC1 < S0C< SOC2时为电量偏低区，SOC2 < SOC < SOC3时为电量正常区，S0C4 < SOC < SOC5时为电量偏高区，S0C4 < SOC时为禁充区，且SOC1 < SOC2 < SOC3 < S0C4。
[0022] 优选的，所述步骤(4)包括如下步骤：
[0023] 步骤4-1:计算系统流入流出功率偏差Δ P，系统功率流出为正，流入为负，公式如 下
[0024] Δ P = Ppv-Pdc load-Pac load-Pgrid (3)
[0025] 步骤4-2:若Δ P > 〇则继续判断储能SOC与SOC3的大小，若SOC< SOC3则光伏回路按 照MPPT运行，其余回路维持当前状态运行；
[0026] 步骤4-3:若SOC 2 SOC3,则光伏回路限功率运行，其余回路维持当前状态运行，光 伏回路功率输出大小的计算公式如下：
[0027] Ppv = Pdcload+Pacload+Pgrid (4)
[0028] 步骤4-4:若Δ P < 〇则继续判断储能SOC与SOC2的大小，若SOOSOC2则光伏回路按 照MPPT运行，其余回路维持当前状态运行；
[0029] 步骤4-5 :若SOC < SOC2则光伏回路按照MPPT运行，同时限定功率流出大小使其与 当前光伏输入功率相同。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0031] 本发明通过对光伏输出电流和开路电压大小的检测实现光伏发电回路的优化控 制，有效降低系统损耗，提高分布式光伏利用率；
[0032] 本发明以总体输出和储能荷电状态为约束条件，调节光伏输出，能够防止对储能 的过充或过放提高储能使用寿命。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明提供的光储一体化发电系统运行拓扑图
[0034] 图2是本发明提供的直流母线电压工作区域划分图 [0035]图3是本发明提供的光储一体化发电系统控制流程图 [0036]图4是本发明提供的光储一体化发电系统实验拓扑图
[0037] 图5是本发明提供的光伏回路启动至运行到最大功率点时波形图
[0038] 图6是本发明提供的光伏回路最大功率点处稳定运行波形图
[0039] 图7是本发明提供的检测到输出电流过低后逐步搜寻最终停机波形图
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0041] 光储一体化发电系统运行拓扑如图1所示，光储一体化发电系统的直流端口各自 独立，分别与分布式光伏、储能以及直流负荷相连，交流端口接有交流负荷，并通过并网开 关与电网相连。为了控制方便根据储能SOC大小将工作区域分别为5个，如图2所示。S0C< SOC1时为禁放区，SOC1 < S0C<S0C2时为电量偏低区，SOC2 < S0C<S0C3时为电量正常区，S0C4 < SOC< SOC5时为电量偏高区，S0C4 < SOC时为禁充区，且SOC1 < SOC2 < SOC3 < S0C4，其中 SOCo、SOCLSOChSOCs具体值需根据储能类型以及实际需求进行设定。当系统检测到光伏侧 电流小于阈值Ith时进行电压搜索，搜索至端口电压小于阈值V th时则判断当前工况下不适 合继续进行光伏发电，光伏发电回路停止运行，当检测到端口电压大于Vth时系统光伏发电 回路重新启动运行。在系统正常运行时则根据储能SOC所处区域以及系统当前输入输出功 率大小对光伏出力进行调节，防止对储能系统过充或过放。
[0042] 如图3所示，为光储一体化发电系统节能控制方法，具体步骤如下