一种分布式光伏电源并网的综合调控系统的制作方法

本发明涉及光伏电源并网控制，特别涉及一种分布式光伏电源并网的综合调控系统。

背景技术：

1、含分布式电源配网的控制不但需要对无功进行控制，还需对有功进行调节。传统的静止无功发生装置（svg，又称为statcom）虽然能动态控制无功，实现对电压波动的控制，却无法实现对有功的调节，这种情况下，基于储能技术的有功、无功都可调节的分布式光伏电源并网综合调控装置将能够发挥重要作用。

2、传统储能技术多采用以铅酸蓄电池、锂电池等为代表的能量型储能装置，但是能量型储能装置快速响应能力弱、功率密度小、循环寿命短的缺陷对于提升配电网电能质量实现长期稳定运行具有不利影响。随着以超级电容为代表的功率型储能装置的推广应用，如何综合利用功率型储能装置功率密度大、响应速度快、循环寿命长以及能量型储能装置能量密度大、储能时间长的特点计算混合储能容量配置并设计相关控制算法实现分布式光伏电源并网综合调控正成为一个日益受到关注的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的是解决如何计算混合储能容量配置并设计相关控制算法实现分布式光伏电源并网综合调控的技术问题。

2、本发明提供一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，所述综合调控系统设置在光伏电源接入电网的并网点上，并与分布式光伏电源并联，所述综合调控系统包括：与电网侧相连的并网电抗器、与所述并网电抗器连接的并网逆变器、通过双向dc-dc变换器与所述并网逆变器连接的混合储能单元以及控制模块，所述控制模块分别与电网的并网点、所述双向dc-dc变换器以及所述并网逆变器连接；

3、其中，所述混合储能单元包括蓄电池组和超级电容，所述混合储能单元的容量配置方法具体包括：

4、步骤1、收集分布式光伏电源所在地的天气条件数据，基于bp神经网络绘制每天的辐射能预估曲线，若为光伏阵列面积，为光伏组件转化效率，为光伏电源长期运行后的性能衰减系数，则光伏电源的日发出功率预估曲线的表达式为：；

5、步骤2、根据光伏电源并网处的网架结构及负荷类型推算每日的预测负荷需求曲线，同时提取电网侧历史同时期的平均补偿功率以得出所述综合调控系统中混合储能单元每日应配置的容量功率参考值，所述容量功率参考值的表达式为：

6、；

7、步骤3、重复步骤2以得出所述综合调控系统中混合储能单元全年不同日期应配置的容量功率参考值，取全年不同日期应配置的容量功率参考值中的最大值作为所述混合储能单元的配置容量功率参考值；

8、步骤4、利用并网处的峰谷价差计算达到最大经济效益时的蓄电池组配置容量，定义蓄电池组功率为，表示t时刻的电网供电电价，表示t时刻的光伏电能发网电价，t时刻的功率差额为t时刻的不考虑电网补偿功率情况下光伏电源、混合储能和负荷之间的功率差值，为不同功率下对应的蓄电池组铺设成本，则光伏发电效益函数为：

9、，

10、，

11、根据最大光伏发电效益函数值计算得到相应的蓄电池组参考容量；

12、步骤5、比较混合储能单元的配置容量功率参考值和蓄电池组参考容量，若<，则蓄电池组的容量配置为，超级电容的容量配置为，若>，则蓄电池组的容量配置为，超级电容的容量配置为。

13、在本发明的一些实施方式中，所述并网逆变器为两电平三相四桥臂结构，所述两电平三相四桥臂结构中包括滤波电容以及功率开关管组件。

14、在本发明的一些实施方式中，所述功率开关管组件包括第一功率开关管q1、第二功率开关管q2、第三功率开关管q3、第四功率开关管q4、第五功率开关管q5、第六功率开关管q6、第七功率开关管q7以及第八功率开关管q8。

15、在本发明的一些实施方式中，所述控制模块中的信号采集环节和调理环节基于瞬时无功功率理论采用检测法获取并计算并网点的瞬时有功功率、无功功率、三相不平衡度以及补偿电流；

16、所述控制模块基于pi双闭环解耦的svpwm联合控制所述双向dc-dc变换器及所述并网逆变器中各个功率开关管的导通。

17、在本发明的一些实施方式中，所述混合储能单元的充放电控制策略为：综合考虑储能装置的荷电水平、自放电率、蓄电池组的等效循环次数、并网点功率峰谷差幅值、电压波动幅值，电网电价，电压不平衡度以及谐波畸变率，应用多目标灰狼优化算法通过寻优迭代得出满足预设约束条件的最优功率分配策略。

18、在本发明的一些实施方式中，所述预设约束条件的表达式为：

19、，

20、式中，为保障储能装置能够长久运行的最低荷电水平，为保障储能装置能够长久运行的最高荷电水平，为并网点功率波动安全运行范围阈值，为并网点电压波动安全运行范围阈值，为电压不平衡度设定阈值，为光伏发电效益函数。

21、本发明提供的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，综合考虑分布式光伏平滑入网和经济性指标确定混合储能容量，基于瞬时无功理论采集并动态计算并网点的功率波动、电压不平衡度及谐波情况，在预设的并网点功率及电压安全稳定运行约束下，通过多目标灰狼优化蓄电池组和超级电容的充放电分配策略，实现对分布式光伏电源并网点电能质量的快速综合治理，通过对网侧和设备层面电压、功率的安全约束及相应的反调策略，能够改善光伏电源大规模并网带来的电能质量问题。

技术特征：

1.一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述综合调控系统设置在光伏电源接入电网的并网点上，并与分布式光伏电源并联，所述综合调控系统包括：与电网侧相连的并网电抗器、与所述并网电抗器连接的并网逆变器、通过双向dc-dc变换器与所述并网逆变器连接的混合储能单元以及控制模块，所述控制模块分别与电网的并网点、所述双向dc-dc变换器以及所述并网逆变器连接；

2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述并网逆变器为两电平三相四桥臂结构，所述两电平三相四桥臂结构中包括滤波电容以及功率开关管组件。

3.根据权利要求2所述的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述功率开关管组件包括第一功率开关管q1、第二功率开关管q2、第三功率开关管q3、第四功率开关管q4、第五功率开关管q5、第六功率开关管q6、第七功率开关管q7以及第八功率开关管q8。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述控制模块中的信号采集环节和调理环节基于瞬时无功功率理论采用检测法获取并计算并网点的瞬时有功功率、无功功率、三相不平衡度以及补偿电流；

5.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述混合储能单元的充放电控制策略为：综合考虑储能装置的荷电水平、自放电率、蓄电池组的等效循环次数、并网点功率峰谷差幅值、电压波动幅值，电网电价，电压不平衡度以及谐波畸变率，应用多目标灰狼优化算法通过寻优迭代得出满足预设约束条件的最优功率分配策略。

6.根据权利要求5所述的一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，其特征在于，所述预设约束条件的表达式为：

技术总结
本申请提供了一种分布式光伏电源并网的综合调控系统，所述综合调控系统设置在光伏电源接入电网的并网点上，并与分布式光伏电源并联，所述综合调控系统包括：与电网侧相连的并网电抗器、与所述并网电抗器连接的并网逆变器、通过双向DC‑DC变换器与所述并网逆变器连接的混合储能单元以及控制模块，所述控制模块分别与电网的并网点、所述双向DC‑DC变换器以及所述并网逆变器连接。通过对网侧和设备层面电压、功率的安全约束及相应的反调策略，能够改善光伏电源大规模并网带来的电能质量问题。

技术研发人员：徐在德,王书恒,邓才波,胡文曦,汪颖,熊永康,郝钰,袁乐,曹俊英
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15