一种减小光伏电站弃光限电的控制系统及方法与流程

本发明涉及一种减小光伏电站弃光限电的控制系统及方法。

背景技术：

光伏电站，是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏电站是目前属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。

现有的光伏电站的主要工作原理如下：太阳能光伏组件将直射太阳光转化为直流电，光伏组串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜，汇流后接入逆变器直流输入端，将直流电转变为交流电，逆变器交流输出端接入交流配电柜，经交流配电柜直接并入用户侧。

然而，目前光伏电站弃风弃光现象严重，当国网省调度系统给电站下发限功率指令时，光伏能量被浪费掉。现有的多数电站只能将能掉丢弃掉，不符合国家的新能源政策，造成极大的能源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减小光伏电站弃光限电的控制系统及方法，解决现有技术的调度系统给电站下发限功率指令时光伏能量被浪费掉的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种减小光伏电站弃光限电的控制系统，包括：

光伏并网逆变器：输入端接收光伏输入信号，输出端与电网连接；

光储一体机：并联于光伏并网逆变器的两端，储能端接收光伏输入信号，能量波动抑制端与电网连接；

监控与数据采集系统：用于接收电站对光伏并网逆变器下达的功率限定指令、接收外部调度系统发送的开始/停止限电功率指令以及根据开始/停止限电功率指令控制光储一体机进入/退出限电状态；

其中，当监控与数据采集系统控制进入光储一体机进入限电状态时，所述的监控与数据采集系统用于采集光伏输入信号功率值P1、根据限电功率指令获取光伏并网逆电器的限电输出功率值P2、根据P1/P2/光伏最大功率点时的功率P3/电池SOC控制光储一体机的储能功率P4；

当监控与数据采集系统进入光储一体机退出限电状态时，所述的监控与数据采集系统用于采集光伏并网逆电器的实际输出功率值P6、根据功率限定指令获取电站对光伏并网逆变器要求的功率P5、根据P5/P6/电池SOC控制光储一体机的波动抑制输出功率P7。

进一步地，所述的光储一体机包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块、DC/AC模块和电池模块，所述的第一DC/DC模块的输入端接收光伏输入信号，第一DC/DC的输出端分别与第二DC/DC模块、DC/AC模块连接，第二DC/DC模块与电池模块双向连接，第二DC/DC模块的输出端还与DC/AC模块连接，DC/AC模块的输出端与电网连接。

一种减小光伏电站弃光限电的控制方法，包括以下步骤：当监控与数据采集系统接收到外部调度系统发送的开始限电功率指令，则进入限电子步骤；当初始化后未接收到外部调度系统发送的开始限电功率指令、或者当监控与数据采集系统接收到外部调度系统发送的停止限电功率指令时，进入波动抑制子步骤；所述的限电子步骤包括以下子步骤：

S11：监控与数据采集系统分别获取光伏输入信号功率值P1、限电功率指令中的光伏并网逆电器的限电输出功率值P2；

S12：根据P1和P2，计算多余功率P’=P1-P2；

S13：比较多余功率P’与光伏最大功率点时的功率P3的大小：如果P3小于P’，则P3赋值给将光储一体机的储能功率P4，否则将P’ 赋值给将光储一体机的储能功率P4；

S14：判断电池SOC是否达到100%：如果是则将光储一体机的储能功率P4赋值为0后进入步骤S15，否则直接进入步骤S15；

S15：将光储一体机的储能功率P4分配到光储一体机；

所述的波动抑制子步骤包括以下子步骤：

S21：监控与数据采集系统采集光伏并网逆电器的实际输出功率值P6，同时根据电站对光伏并网逆变器下达的功率限定指令获取电站对光伏并网逆变器要求的功率P5；

S22：根据P5和P6，计算光储一体机的波动抑制输出功率P7=P5-P6；

S23：判断电池SOC是否达到0%：如果是则将光储一体机的波动抑制输出功率P7赋值为0后进入步骤S24，否则直接进入步骤S24；

S24：将光储一体机的波动抑制输出功率P7分配到光储一体机。

进一步地，所述的光储一体机包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块、DC/AC模块和电池模块，所述的第一DC/DC模块的输入端接收光伏输入信号，第一DC/DC的输出端分别与第二DC/DC模块、DC/AC模块连接，第二DC/DC模块与电池模块双向连接，第二DC/DC模块的输出端还与DC/AC模块连接，DC/AC模块的输出端与电网连接；

当为限电子步骤时，光伏输入信号依次通过第一DC/DC模块和第二DC/DC模块向电池模块进行储能；当为波动抑制子步骤时，波动抑制信号从电池模块并依次通过第二DC/DC和DC/AC模块输出至电网。

本发明的有益效果是：

（1）本发明解决了调度系统给电站下发限功率指令时光伏能量被浪费掉以及正常供电时光伏能量波动的问题，提高了电站发出的电能质量，减少对大电网的冲击；具体实现方式为：在接收到调度系统下发的限功率指令时，将额外的功率对光储一体机进行储能；当在非限功率阶段，将储能得到的能量对光伏波动进行抑制。

（2）在通过在每台逆变器侧加装光储一体机，将交直流侧均直接连接，可以在光伏电站限电时将多余的能量存储起来，有效的解决弃光限电的现象，不仅增加了电站的收益，而且不影响原有的电站系统设备工作，节约了重复建设成本。

附图说明

图1为本发明结构方框图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：

如图1所示，本实施例提供了一种减小光伏电站弃光限电的控制系统，该系统主要分为两块，第一块为现有的光伏电站系统，第二块为增加的光储一体机，具体包括：

光伏并网逆变器（PVI）：输入端接收光伏输入信号，输出端与电网连接；

光储一体机：并联于光伏并网逆变器的两端，储能端接收光伏输入信号，能量波动抑制端与电网连接；

监控与数据采集系统：用于接收电站对光伏并网逆变器下达的功率限定指令、接收外部调度系统发送的开始/停止限电功率指令以及根据开始/停止限电功率指令控制光储一体机进入/退出限电状态；

其中，当监控与数据采集系统控制进入光储一体机进入限电状态时，所述的监控与数据采集系统用于采集光伏输入信号功率值P1、根据限电功率指令获取光伏并网逆电器的限电输出功率值P2、根据P1/P2/光伏最大功率点时的功率P3/电池SOC控制光储一体机的储能功率P4；

其中，光伏最大功率点时的功率P3一般由两种途径或得，一种是安装的光伏功率预测系统直接给出当前日照条件下的光伏预估输出；一种是在没有光伏功率预测系统的条件下，直接给P3为设备的最大功率，如500KW则给500KW的功率设定，设备会自动根据当前电池可接受的储能功率（P4’）和P3给定电池的充电功率。

当监控与数据采集系统进入光储一体机退出限电状态时，所述的监控与数据采集系统用于采集光伏并网逆电器的实际输出功率值P6、根据功率限定指令获取电站对光伏并网逆变器要求的功率P5、根据P5/P6/电池SOC控制光储一体机的波动抑制输出功率P7。

优选地，所述的光储一体机包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块、DC/AC模块和电池模块，所述的第一DC/DC模块的输入端接收光伏输入信号，第一DC/DC的输出端分别与第二DC/DC模块、DC/AC模块连接，第二DC/DC模块与电池模块双向连接，第二DC/DC模块的输出端还与DC/AC模块连接，DC/AC模块的输出端与电网连接。具体地，当为限电时，光伏输入信号依次通过第一DC/DC模块和第二DC/DC模块向电池模块进行储能；当为波动抑制时，波动抑制信号从电池模块并依次通过第二DC/DC和DC/AC模块输出至电网。

如图2所示，本实施例还提供了一种减小光伏电站弃光限电的控制方法，包括以下步骤：当监控与数据采集系统接收到外部调度系统发送的开始限电功率指令，则进入限电子步骤；当初始化后未接收到外部调度系统发送的开始限电功率指令、或者当监控与数据采集系统接收到外部调度系统发送的停止限电功率指令时，进入波动抑制子步骤；所述的限电子步骤包括以下子步骤：

S11：监控与数据采集系统分别获取光伏输入信号功率值P1、限电功率指令中的光伏并网逆电器的限电输出功率值P2；

S12：根据P1和P2，计算多余功率P’=P1-P2；

S13：比较多余功率P’与光伏最大功率点时的功率P3的大小：如果P3小于P’，则P3赋值给将光储一体机的储能功率P4，否则将P’ 赋值给将光储一体机的储能功率P4；

S14：判断电池SOC是否达到100%：如果是则将光储一体机的储能功率P4赋值为0后进入步骤S15，否则直接进入步骤S15；

S15：将光储一体机的储能功率P4分配到光储一体机；

所述的波动抑制子步骤包括以下子步骤：

S21：监控与数据采集系统采集光伏并网逆电器的实际输出功率值P6，同时根据电站对光伏并网逆变器下达的功率限定指令获取电站对光伏并网逆变器要求的功率P5；

S22：根据P5和P6，计算光储一体机的波动抑制输出功率P7=P5-P6；

S23：判断电池SOC是否达到0%：如果是则将光储一体机的波动抑制输出功率P7赋值为0后进入步骤S24，否则直接进入步骤S24；

S24：将光储一体机的波动抑制输出功率P7分配到光储一体机。

优选地，所述的光储一体机包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块、DC/AC模块和电池模块，所述的第一DC/DC模块的输入端接收光伏输入信号，第一DC/DC的输出端分别与第二DC/DC模块、DC/AC模块连接，第二DC/DC模块与电池模块双向连接，第二DC/DC模块的输出端还与DC/AC模块连接，DC/AC模块的输出端与电网连接；具体地，当为限电子步骤时，光伏输入信号依次通过第一DC/DC模块和第二DC/DC模块向电池模块进行储能；当为波动抑制子步骤时，波动抑制信号从电池模块并依次通过第二DC/DC和DC/AC模块输出至电网。

具体地，调度系统下发给光储一体机的功率为直流侧功率（光伏DC/DC恒功率控制，电池DC/DC稳定母线电压）：当国网省调度系统未给电站下发限功率指令时，本系统将直流功率均设置为0，保证所有光伏系统的电都放到电网上，保证光伏满发；当国网省调度系统给电站下发限功率指令时，本系统将根据光伏功率预测系统（如有），当前电池可充电功率初期给定一个直流功率值，然后根据光伏逆变器的实际输出调整直流功率，以达到最大的光伏利用率。一般的做法为用光伏当前的输出功率-省调要求的限制功率为直流侧的输入功率；然后再根据实际的光伏功率和电池允许的功率做闭环控制，让直流侧的功率达到最大值。