一种光伏发电系统的防逆流控制方法、装置及系统与流程

本发明涉及光伏发电控制技术领域，特别涉及一种光伏发电系统的防逆流控制方法、装置及系统。

背景技术：

为了避免光伏发电系统所产生的电能进入公共电网，容易对公共电网造成冲击，甚至会导致公共电网电能质量严重下降，国家制定了相关标准，即q/gdw480-2010《光伏电站接入电网技术规定》，明确规定了对于电网较弱的地区，光伏发电系统必须配套加装防逆流设施。

现有技术中存在一种如图1所示的方案，主要是通过负载功率检测装置实时检测负载功率p并上传至监控系统；然后由监控系统根据光伏电源中逆变器的数量n、额定功率pn、总容量ptotal＝σpn(n＝1，2，…)及负载功率p，通过比例调节算法plimit＝p/ptotal*pn计算出单台逆变器的有功功率上限值plimit，作为各台逆变器的有功功率调度控制值；如果逆变器当前最大输出功率低于该有功功率上限值plimit，则控制该逆变器以最大输出功率进行功率输出；如果逆变器的当前最大输出功率高于该有功功率上限值plimit，则控制该逆变器以有功功率上限值plimit进行功率输出。

图1所示采用上述比例调节算法的方案，虽然确保了每台逆变器的输出不会超过该有功功率上限值plimit，进而保证光伏发电系统的发电输出小于负载消耗的功率，起到了防逆流效果；但是因各台逆变器的实际发电能力具有差异性，如果个别逆变器发电效率低下，将会导致整个光伏发电系统欠发，可能会造成需要长期从电网取电的情况。

技术实现要素：

本发明提供一种光伏发电系统的防逆流控制方法、装置及系统，以解决现有技术可能需要长期从电网取电的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种光伏发电系统的防逆流控制方法，包括：

s101、在所述光伏发电系统需要进行防逆流控制的情况下，确定各台逆变器的限功率输出值pn；

s102、判断是否存在满发逆变器；所述满发逆变器为最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器；

若不存在所述满发逆变器，则依次执行步骤s103和s106；若存在所述满发逆变器，则执行步骤s104；

s103、以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值；

s104、以最大输出功率pn-max作为所述满发逆变器的输出功率指令值，以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值；所述未满发逆变器为最大输出功率pn-max大于限功率输出值pn的逆变器；

s105、采用叠加算法为各台所述未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台所述满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台所述未满发逆变器；所述待补偿功率δpn为所述满发逆变器的限功率输出值pn减去最大输出功率pn-max的差；

递归执行步骤s102，直至σδpn＝0；

s106、下发输出功率指令值至对应的逆变器。

优选的，步骤s105包括：

s201、计算得到所述总和σδpn；

s202、根据所述总和σδpn和各台所述未满发逆变器的额定功率，计算得到补偿值pn+；

s203、以所述补偿值pn+对各台所述未满发逆变器的限功率输出值pn进行叠加更新。

优选的，步骤s106之前还包括：

递归执行步骤s102，直至所述未满发逆变器的个数为零。

优选的，在步骤s101之前还包括：

s301、判断是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为：接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值，或者，接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值；

若满足所述第一预设条件，则执行步骤s101；

步骤s101为：根据接收的负载消耗有功功率pf，计算得到各台逆变器的限功率输出值pn。

优选的，所述第一预设条件还包括：在接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值或者接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值的同时，算法调节标志位pflag＝1；

在执行步骤s101的同时还包括：

s302、令所述算法调节标志位pflag＝0；

在执行步骤s106的同时还包括：

s303、令所述算法调节标志位pflag＝1。

一种光伏发电系统的防逆流控制装置，包括：

限值确定单元，用于在所述光伏发电系统需要进行防逆流控制的情况下，确定各台逆变器的限功率输出值pn；

有功功率分配单元，用于执行逆变器有功功率的分配：若不存在满发逆变器，则以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值；所述满发逆变器为最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器；若存在所述满发逆变器，则以最大输出功率pn-max作为所述满发逆变器的输出功率指令值，以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值；所述未满发逆变器为最大输出功率pn-max大于限功率输出值pn的逆变器；采用叠加算法为各台所述未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台所述满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台所述未满发逆变器；所述待补偿功率δpn为所述满发逆变器的限功率输出值pn减去最大输出功率pn-max的差；递归执行逆变器有功功率的分配，直至σδpn＝0；

指令值下发单元，用于下发输出功率指令值至对应的逆变器。

优选的，所述有功功率分配单元用于采用叠加算法为各台所述未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台所述满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台所述未满发逆变器时，具体用于：

计算得到所述总和σδpn；

根据所述总和σδpn和各台所述未满发逆变器的额定功率，计算得到补偿值pn+；

以所述补偿值pn+对各台所述未满发逆变器的限功率输出值pn进行叠加更新。

优选的，所述有功功率分配单元还用于：

递归执行逆变器有功功率的分配，直至所述未满发逆变器的个数为零。

优选的，还包括：

判断单元，用于判断是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为：接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值，或者，接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值；

若满足所述第一预设条件，则所述限值确定单元开始工作；

所述限值确定单元用于确定各台逆变器的限功率输出值pn时，具体用于：

根据接收的负载消耗有功功率pf，计算得到各台逆变器的限功率输出值pn。

优选的，所述第一预设条件还包括：在接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值或者接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值的同时，算法调节标志位pflag＝1；

所述光伏发电系统的防逆流控制装置还包括：

标志位设置单元，用于在所述限值确定单元确定各台逆变器的限功率输出值pn的同时，令所述算法调节标志位pflag＝0；并在所述指令值下发单元下发输出功率指令值至对应的逆变器的同时，令所述算法调节标志位pflag＝1。

一种光伏发电系统的防逆流控制系统，包括：关口功率检测装置、负载功率检测装置以及上述任一所述的光伏发电系统的防逆流控制装置；其中：

所述关口功率检测装置用于检测馈网有功功率p；

所述负载功率检测装置用于检测负载消耗有功功率pf。

本发明提供的光伏发电系统的防逆流控制方法，在所述光伏发电系统需要进行防逆流控制的情况下，确定各台逆变器的限功率输出值pn；然后执行逆变器有功功率的分配：若不存在满发逆变器，则直接以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值，然后下发输出功率指令值至对应的逆变器，并令所述算法调节标志位pflag＝1，即可使光伏发电系统的总功率输出值等于负载消耗有功功率pf，进而使馈网有功功率p等于零，实现防逆流控制；若存在满发逆变器，则以最大输出功率pn-max作为所述满发逆变器的输出功率指令值，以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值；再采用叠加算法为各台所述未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台所述满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台所述未满发逆变器。然后递归执行逆变器有功功率的分配，直至σδpn＝0时，下发输出功率指令值至对应的逆变器，并令所述算法调节标志位pflag＝1。通过上述递归叠加的过程，最终将各台满发逆变器欠发的有功功率分配给各台未满发逆变器，使光伏发电系统的总功率输出值趋于负载消耗有功功率pf，进而使馈网有功功率p趋于零，即实现了防逆流控制，又降低了采用现有技术中比例调节方案出现长期从电网取电情况的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是现有技术提供的实现比例调节算法方案的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制方法的流部分程图；

图4是本发明另一实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制方法的另一流程图；

图5是本发明另一实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制装置的结构示意图；

图6是本发明另一实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制装置的另一结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的光伏发电系统的防逆流控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种光伏发电系统的防逆流控制方法，以解决现有技术可能需要长期从电网取电的问题。

具体的，参见图2，该光伏发电系统的防逆流控制方法包括：

s101、在所述光伏发电系统需要进行防逆流控制的情况下，确定各台逆变器的限功率输出值pn；

在具体的实际应用中，可以根据馈网有功功率p或者负载消耗有功功率pf，计算得到各台逆变器的限功率输出值pn，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

在得到各台逆变器的限功率输出值pn之后，即可开始执行逆变器有功功率的分配，首先执行步骤s102；

s102、判断是否存在满发逆变器；

该满发逆变器为最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器；

由于现在市场上逆变器存在个体差异和型号的不同，以及现场各台逆变器对应的各个光伏子阵分布也具有差异性，所以各台逆变器实时的最大输出功率也存在着个体差异；因此，若要实现防逆流控制达到零有功功率馈网，则在进行逆变器有功功率的分配时，每台逆变器应该输出多少有功功率就应该依据各自实时的最大输出功率来进行判断。

如果当前的光伏发电系统中存在最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器，则该逆变器处于满发状态，即为满发逆变器。

若不存在满发逆变器，则可以直接执行步骤s103；

s103、以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值；

执行完步骤s103之后，即可直接执行步骤s106，使光伏发电系统的总功率输出值等于确定的各台逆变器的限功率输出值pn之和，进而使馈网有功功率p等于零，实现防逆流控制。

若存在满发逆变器，则为了使每台逆变器的工作效率发挥到最优，就需要通过叠加算法将满发逆变器的欠发功率分配给未满发逆变器，此时先执行步骤s104；

s104、以最大输出功率pn-max作为所述满发逆变器的输出功率指令值，以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值；

未满发逆变器为最大输出功率pn-max大于限功率输出值pn的逆变器；

s105、采用叠加算法为各台未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台未满发逆变器；

待补偿功率δpn为满发逆变器的限功率输出值pn减去最大输出功率pn-max的差；

优选的，参见图3，步骤s105包括：

s201、计算得到总和σδpn；

s202、根据总和σδpn和各台未满发逆变器的额定功率，计算得到补偿值pn+；

优选的，该计算所采用的公式为：

pn+＝σδpn/σpnn*pnn；

其中，pnn为第n台逆变器的额定功率。

具体的，可以采用比例调节算法计算补偿值pn+，以兼顾各台未满发逆变器的输出能力，当然也可以采用平均算法实现补偿值pn+的计算，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

s203、以补偿值pn+对各台未满发逆变器的限功率输出值pn进行叠加更新。

s106、下发输出功率指令值至对应的逆变器；

具体的实际应用中，第一轮有功功率的分配为：先判断是否存在最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器，即满发逆变器；若不存在满发逆变器，则以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值，直接下发给相应的逆变器即可；若存在满发逆变器，则以最大输出功率pn-max作为满发逆变器的输出功率指令值，该满发逆变器的待补偿功率为δpn＝pn-pn-max，同时将该满发逆变器的满发标志位清零，即置其pn-flag＝0；而以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值，则该未满发逆变器的的待补偿功率为δpn＝0，同时将该未满发逆变器的满发标志位置1，即置其pn-flag＝1。

第一轮有功功率的分配完成后，通过步骤s201得到的总和σδpn若不为零，且该光伏发电系统中尚存在pn-flag＝1的逆变器，即未满发逆变器，则需要通过步骤s202和s203为在第一轮有功功率的分配中pn-flag＝1的逆变器，即未满发逆变器，更新限功率输出值pn，使这些未满发逆变器递归执行第二轮有功功率的分配。

进行第二轮有功功率的分配时，首先根据更新后的限功率输出值pn，判断第一轮有功功率的分配中pn-flag＝1的各台逆变器中是否存在满发逆变器，即最大输出功率pn-max小于等于更新后的限功率输出值pn的逆变器；若不存在满发逆变器，则第二轮有功功率的分配即可实现待补偿功率δpn的总和σδpn的完全分配，以更新后的限功率输出值pn作为进入第二轮分配的各台逆变器的输出功率指令值，直接下发给相应的逆变器即可；若存在满发逆变器，则以最大输出功率pn-max作为此时满发逆变器的输出功率指令值，记录该满发逆变器的待补偿功率δpn，同时将该满发逆变器的满发标志位清零，即置其pn-flag＝0；而以更新后的限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值，则该未满发逆变器的的待补偿功率为δpn＝0，同时将该未满发逆变器的满发标志位置1，即置其pn-flag＝1。

第二轮有功功率的分配完成后，通过步骤s201得到的总和σδpn若不为零，且该光伏发电系统中仍然存在pn-flag＝1的逆变器，即未满发逆变器，则需要通过步骤s202和s203为在第二轮有功功率的分配中pn-flag＝1的逆变器，即未满发逆变器，再次更新限功率输出值pn，使这些未满发逆变器递归执行第三轮有功功率的分配。依次类推，直至σδpn＝0，最终得到一组最优的输出功率指令值，能够控制光伏发电系统的总功率输出值等于原本确定的各台逆变器的限功率输出值pn之和，即可下发输出功率指令值至对应的逆变器。

或者，通过上述递归叠加算法，虽然未能实现σδpn＝0，但是最后一轮有功功率的分配，使得未满发逆变器的个数为零，也将执行步骤s106。此时，虽然不能控制光伏发电系统的总功率输出值完全等于原本确定的各台逆变器的限功率输出值pn之和，但是可以控制该光伏发电系统的总功率输出值逐渐趋于原本确定的各台逆变器的限功率输出值pn之和，进而使馈网有功功率p尽可能的限制在零附近作微小的波动，仍然比现有技术中仅采用比例调节算法实现单次调节的效果优化许多。

本实施例提供的该光伏发电系统的防逆流控制方法，通过上述递归叠加的过程，最终将各台满发逆变器欠发的有功功率分配给各台未满发逆变器，使光伏发电系统的总功率输出值趋于原本确定的各台逆变器的限功率输出值pn之和，进而使馈网有功功率p趋于零，即实现了防逆流控制，又降低了采用现有技术中比例调节方案出现长期从电网取电情况的可能性。同时，本实施例提供的该光伏发电系统的防逆流控制方法，从逆变器整体的工作特性角度，结合每台逆变器的实际输出能力，通过递归叠加算法，将某些效率低下逆变器欠发的有功功率，分配给另一些发电效率较高的逆变器来补偿，根据弱者少补，能者多补的原则，不仅避免了因个别逆变器发电效率低而一直少补所导致的长时间从电网取电的可能，还使得各个逆变器的工作效率更佳。

并且，通过上述递归叠加的过程，将最终得到一组最优的输出功率指令进行下发，可以最大程度避免因负载功率一次调节不到位，而导致需多次反复调节、造成有功功率馈网较多、影响整体发电能力的问题。

本发明另一实施例还提供了一种光伏发电系统的防逆流控制方法，在上述实施例及图2和图3的基础之上，优选的，参见图4，在步骤s101之前还包括：

s301、判断是否满足第一预设条件；

优选的，该第一预设条件为：算法调节标志位pflag＝1，且，接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值或者接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值；

实际应用中，可以通过关口功率检测装置检测发生馈网的馈网有功功率p，通过负载功率检测装置检测负载消耗有功功率pf。当馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值，比如p！＝0，或者，负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值，比如0，说明当前的负载消耗有功功率pf与上次进行判断时的所采用的负载消耗有功功率pf相比产生了变化；具体的，若p<0时，说明负载消耗有功功率pf减少了，当p>0时，说明负载消耗有功功率pf增大了。

值得说明的是，第一阈值和第二阈值可以如上述内容所述，均为零，也可以为其他较小的值，只要超过两者时能表征相应状态下的光伏发电系统需要进行防逆流控制即可，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

当pflag＝0时，说明当前光伏发电系统正处于防逆流控制的算法调节过程中，退出算法调节函数即可；当pflag＝1时，说明在上次负载消耗有功功率pf发生变化后，已经通过一次防逆流控制实现了零有功功率馈网，一旦馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值或者负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值，即说明负载消耗有功功率pf再次发生变化，需要进行一次新的防逆流控制，也即满足了第一预设条件，则需要执行步骤s101；

优选的，步骤s101包括：根据接收的负载消耗有功功率pf，计算得到各台逆变器的限功率输出值pn；

且该计算可以根据比例调节算法进行计算，所采用的公式为：

pn＝pf/σpnn*pnn(n＝1，2，…)；

其中，pnn为第n台逆变器的额定功率。

具体的，可以采用比例调节算法计算限功率输出值pn，以兼顾各台逆变器的输出能力，当然也可以采用平均算法实现限功率输出值pn的计算，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

s302、令算法调节标志位pflag＝0；

在实际应用中，可以同时执行步骤s302和s101，也可以先执行步骤s302再执行步骤s101，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，在执行步骤s106的同时还包括：

s303、令算法调节标志位pflag＝1。

在实际应用中，可以同时执行步骤s303和s106，也可以先执行步骤s106再执行步骤s303，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

令算法调节标志位pflag＝1，说明该光伏发电系统完成了一次防逆流控制，待负载消耗有功功率pf变化后，可以进行一次新的防逆流控制。

增加算法调节标志位pflag的设置，可以为防逆流控制提供系统是否正处于调节过程中的判断依据，避免打断上一次调节过程，导致系统处于多次重新调节而长时间无输出功率指令值下发的情况发生。

此外，本实施例提供的该光伏发电系统的防逆流控制方法，增加了对馈网有功功率p和负载消耗有功功率pf的双重检测，其中，计算各台逆变器的输出功率指令值是依据负载消耗有功功率pf，而监控后台查看算法调节的效果，则是通过馈网有功功率p，如果在光伏系统运行的时间段内，馈网有功功率p一直围绕在零附近作微小的波动，则达到了良好的调节效果。

本发明另一实施例还提供了一种光伏发电系统的防逆流控制装置，如图5所示，包括：限值确定单元101、有功功率分配单元102、指令值下发单元103；其中：

限值确定单元101用于在光伏发电系统需要进行防逆流控制的情况下，确定各台逆变器的限功率输出值pn；

有功功率分配单元102用于执行逆变器有功功率的分配：若不存在满发逆变器，则以限功率输出值pn作为各台逆变器的输出功率指令值；满发逆变器为最大输出功率pn-max小于等于限功率输出值pn的逆变器；若存在满发逆变器，则以最大输出功率pn-max作为满发逆变器的输出功率指令值，以限功率输出值pn作为未满发逆变器的输出功率指令值；未满发逆变器为最大输出功率pn-max大于限功率输出值pn的逆变器；采用叠加算法为各台未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台未满发逆变器；待补偿功率δpn为满发逆变器的限功率输出值pn减去最大输出功率pn-max的差；递归执行逆变器有功功率的分配，直至σδpn＝0；

指令值下发单元103用于下发输出功率指令值至对应的逆变器。

优选的，有功功率分配单元102用于采用叠加算法为各台未满发逆变器更新限功率输出值pn，以将各台满发逆变器的待补偿功率δpn的总和σδpn分配给各台未满发逆变器时，具体用于：

计算得到总和σδpn；

根据总和σδpn和各台未满发逆变器的额定功率，计算得到补偿值pn+；

以补偿值pn+对各台未满发逆变器的限功率输出值pn进行叠加更新。

优选的，有功功率分配单元102还用于：

递归执行逆变器有功功率的分配，直至未满发逆变器的个数为零。

优选的，参见图6，该光伏发电系统的防逆流控制装置还包括：

判断单元104，用于判断是否满足第一预设条件；第一预设条件为：接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值，或者，接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值；

若满足第一预设条件，则限值确定单元101开始工作；

优选的，限值确定单元101用于确定各台逆变器的限功率输出值pn时，具体用于：

根据接收的负载消耗有功功率pf，计算得到各台逆变器的限功率输出值pn。

优选的，该第一预设条件还包括：在接收的馈网有功功率p的绝对值大于第一阈值或者接收的负载消耗有功功率pf的变化量大于第二阈值的同时，算法调节标志位pflag＝1；

优选的，参见图6，该光伏发电系统的防逆流控制装置还包括：

标志位设置单元105，用于在限值确定单元101确定各台逆变器的限功率输出值pn的同时，令算法调节标志位pflag＝0；并在指令值下发单元103下发输出功率指令值至对应的逆变器之后，令算法调节标志位pflag＝0；令算法调节标志位pflag＝1。

具体的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种光伏发电系统的防逆流控制系统，如图7所示，包括：关口功率检测装置100、负载功率检测装置200以及防逆流控制装置300；其中：

关口功率检测装置100用于检测馈网有功功率p；

负载功率检测装置200用于检测负载消耗有功功率pf。

防逆流控制装置300的具体结构及工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明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。对于实施例公开的装置而言，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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。