一种基于储能SOC的低通滤波光伏平抑方法与流程

本发明涉及低通滤波光伏平抑的，尤其涉及一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法。

背景技术：

1、低通滤波器可以有效平滑光伏处理曲线的波动，除去高频噪音和干扰，有助于提高光伏系统的电能质量。一阶低通滤波是一种常见的滤波方法，其滤波时间常数t表示了滤波器对信号变化的响应速度，t的取值将直接影响滤波效果，如何针对既定的光伏系统，为一阶低通滤波器选取合适的滤波时间常数t，是工程上普遍存在的问题。此外，滤波器的使用会造成能量的损失，需要补正。

2、光伏发电因其间歇性和随机性，在并网后容易引起电网不稳定的问题，为了提高电能质量，增强光伏并网的安全性和稳定性，需要对光伏发电的输出功率做平抑处理。

3、同时，储能系统的接入，有利于补正滤波损耗，也能够平抑光伏输出功率的波动，提升电网对大规模光伏并网的接纳能力。储能可在光伏输出功率不足时支撑电网，在光伏功率过盛时消纳能量防止弃光。然而，储能的不合理配置会导致整个系统的运行条件越限，无法满足工程的实际需求，影响储能的寿命。如何合理地配置储能的容量，如何合理地控制储能的soc(state of charge，荷电状态)，在光伏发电系统配置一阶低通滤波器和储能系统时，协调控制滤波时间常数t和储能soc，并确定合适的储能容量，是需要深入研究的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，系统内储能容量可调控，控制器内可设定滤波时间常数t和储能soc的初值，编程实现实时调控，能够控制soc在合适的区间内，并使t在范围内变化，不断调整t为合适的值，最终优化滤波效果，更好地平抑光伏输出曲线。

2、本发明提供的一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法采用如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，包括以下步骤：

4、根据能量守恒定理，计算得出电池储能的输出功率，公式如下：

5、ppv_ref-ppv_fil＝pbat_ref                (1)

6、其中，ppv_fil表示光伏发电经滤波后的输出功率，ppv_ref为注入电网的功率，即联络线功率，pbat_ref为电池储能的输出功率；

7、在低通滤波环节采用一阶巴特沃兹低通滤波器，其传递函数h(s)为：

8、

9、其中，t为滤波时间常数，s为微分算子；

10、故描述联络线功率ppv_ref和电池输出功率pbat_ref之间关系的表达式为：

11、ppv_fil＝ppv·h(s)                  (3)

12、pbat_ref(s)＝ppv_ref(s)-ppv_fil(s)            (4)

13、其中，ppv为滤波前的光伏发电功率；

14、将式(3)中的s表示为d/dt，差分后得到：

15、

16、其中，tc为计算周期，ppv_fil(t-1)表示其上一时刻的参考值，ppv(t)表示其当前时刻的参考值；

17、将式(5)带入到式(4)可得：

18、pbat_ref(t+1)＝ppv_ref(t)-ppv(t)                   (6)

19、其中，pbat_ref(t+1)表示其下一时刻参考值，ppv_ref(t)表示其当前时刻参考值，(6)式用于表示储能电池功率与光伏发电功率之间的关系；

20、对(6)式进行积分，得出储能电池的能量参考值e bat，公式如下：

21、

22、其中，e0为储能系统的初始能量，在本关系推导中取值为0即可，通过式(7)可获得储能电池的最大实时剩余能量e bat_max和最小实时剩余能量e bat_min，故储能系统的容量参考值e bat_ref为：

23、ebat_ref＝ebat_max-ebat_min                  (8)

24、式(8)中所述的储能容量e bat_ref用于建立储能容量、滤波时间常数以及滤波输出功率之间的关系。

25、进一步的，还包括，基于soc反馈修正的储能能量配置方法：

26、根据socmin<socdown<socup<socmax的标准，对滤波时间常数进行修正；其中，socmax和socmin分别表示储能电池允许的soc最大值和最小值，socup和socdown为调整滤波时间常数的soc上限值和下限值，即在soc达到上限值或下限值之时，对滤波时间常数进行修正，运行原则如下：

27、当soc≥socmax时，储能电池限制充电，只允许放电，即pbat_ref>0，t＝t+dt；

28、当socup≤soc＜socmax时，储能电池以少充电多放电为基本原则，尽量减缓soc的增加率；若pbat_ref>0，则t＝t+dt；否则，t＝t-dt；

29、当socdown≤soc＜socup时，滤波时间常数t不作调整，储能电池按照参考功率输出；

30、当socmin≤soc＜socdown时，储能电池以少放电多充电为基本原则，尽量减缓soc的下降率；若pbat_ref<0，则t＝t+dt；否则，t＝t-dt；

31、当soc＜socmin时，储能电池限制放电，只允许充电，即pbat_ref＜0，t＝t+dt。

32、进一步的，所述soc各个限值的取值情况如下：socmax＝100％，socup＝80％，socdown＝20％，socmin＝0；

33、设定soc的初始值为soc_0，并根据电池的充放电功率，实时计算电池的soc值为：

34、

35、综上所述，与现有技术相比，上述技术方案的有益效果是：

36、本发明所述的一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，系统内储能容量可调控，控制器内可设定滤波时间常数t和储能soc的初值，编程实现实时调控，能够控制soc在合适的区间内，并使t在范围内变化，不断调整t为合适的值，最终优化滤波效果，更好地平抑光伏输出曲线。

技术特征：

1.一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，其特征在于，还包括，基于soc反馈修正的储能能量配置方法：

3.根据权利要求2所述的一种基于储能soc的低通滤波光伏平抑方法，其特征在于，所述soc各个限值的取值情况如下：socmax＝100％，socup＝80％，socdown＝20％，socmin＝0；

技术总结
本发明公开了一种基于储能SOC的低通滤波光伏平抑方法及系统，属于低通滤波光伏平抑的技术领域，包括根据能量守恒定理，计算得出电池储能的输出功率，在低通滤波环节采用一阶巴特沃兹低通滤波器，而后计算得出储能电池的能量参考值E bat，所述储能容量E bat_ref用于储能容量、滤波时间常数以及滤波输出功率之间的关系，再对储能电池荷电状态SOC与滤波时间常数T之间的关系进行优化设计。本发明系统内储能容量可调控，控制器内可设定滤波时间常数T和储能SOC的初值，编程实现实时调控，能够控制SOC在合适的区间内，并使T在范围内变化，不断调整T为合适的值，最终优化滤波效果，更好地平抑光伏输出曲线。

技术研发人员：吴晓亮,李明哲,刘富永,杜刚强,刘可述,徐广飞,于家文,贺凯,刘东敏,崔新晨,尹逊龙
受保护的技术使用者：东方电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19