光伏电站系统及其增效方法与流程

本发明涉及光伏发电，尤其涉及一种光伏电站系统及其增效方法。

背景技术：

1、光伏电站在设计时，通常不会按照最大发电功率去设置变压设备与线路结构，因此，当太阳辐射较强，电站发电能力较强时，往往会出现变压设备容量不足、线路容量不足的问题，导致发电功率被限制，损失大量的发电量，如图1所示，图中p1为正常情况下未被削峰限制的功率曲线，p2为被削峰限制后的功率曲线，区域1为损失的发电量，光伏电站在辐照最好的10-14点时间段内发电功率被限制，这就造成中午时刻出现发电功率下降，发电量损失巨大。由于发电功率的限制，现有光伏电站在光伏发电能力较强时存在巨大的发电量损失，长期运行在损耗较高的状态，导致电站系统效率低。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光伏电站系统及其增效方法，旨在解决现有技术中传统光伏电站长期运行在损耗较高的状态，发电量损耗大，电站系统效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种光伏电站系统，所述光伏电站系统包括光伏设备、储能设备以及控制器，所述控制器分别与所述光伏设备和储能设备连接；

3、所述控制器执行以下步骤：

4、获取光伏电站系统当前时刻的初始参数，所述初始参数包括所述光伏电站系统的理论发电功率、所述光伏设备的光伏可出力功率以及所述储能设备的储能可出力功率；

5、基于所述初始参数与功率参数约束条件，确定多个功率参数组合；其中，每一功率参数组合包括光伏出力功率与储能出力功率；

6、从所述多个功率参数组合中，筛选使所述光伏电站系统的系统效率最高的功率参数组合；

7、按照所筛选的功率参数组合中的光伏出力功率，控制所述光伏设备进行功率输出，以及按照所筛选的功率参数组合中的储能出力功率，控制所述储能设备进行功率输出。

8、可选地，所述光伏电站系统，还包括变压设备，所述变压设备分别与所述控制器和电网连接；

9、所述控制器，用于在执行所述基于所述初始参数与功率参数约束条件，确定多个功率参数组合之前，获取所述变压设备的变压设备参数，所述变压设备参数至少包括变压设备额定功率；

10、所述控制器，具体用于执行以下步骤：

11、根据预设颗粒度，在变压设备效率的数值范围内选取多个数值，确定多个变压设备效率可能取值；

12、根据所述变压设备效率与变压设备损耗系数之间的对应关系，计算每一变压设备效率可能取值对应的变压设备损耗系数，得到多个变压设备损耗系数可能取值；

13、计算所述变压设备损耗系数可能取值对应的变压设备损耗功率；

14、根据所述功率参数约束条件，计算每一变压设备损耗功率对应的光伏出力功率与储能出力功率的可能组合，所述功率参数约束条件包括所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率、系统固定损耗功率、所述理论发电功率与所述系统效率之间的对应关系；

15、将每一变压设备损耗功率与对应的可能组合进行组合，得到多个功率参数初始组合，并在所述多个功率参数初始组合中选择光伏出力功率最高的组合作为所述功率参数组合。

16、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

17、根据所述变压设备损耗系数、所述变压设备额定功率与所述变压设备损耗功率之间的对应关系，计算在所述变压设备额定功率下，所述变压设备损耗系数与所述变压设备损耗功率之间的对应关系；

18、根据所述变压设备损耗系数与所述变压设备损耗功率之间的对应关系，计算每一变压设备损耗系数可能取值对应的变压设备损耗功率。

19、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

20、根据所述光伏出力功率、所述变压设备额定功率与变压设备负载率之间的对应关系，计算在所述变压设备额定功率下，所述光伏出力功率与所述变压设备负载率之间的对应关系；

21、根据所述变压设备参数、所述变压设备负载率与所述变压设备效率之间的对应关系，计算在所述变压设备参数下，所述变压设备负载率与所述变压设备效率之间的对应关系；

22、根据所述光伏出力功率与所述变压设备负载率之间的对应关系，以及所述变压设备负载率与所述变压设备效率之间的对应关系，计算所述光伏出力功率与所述变压设备效率之间的对应关系；

23、根据所述光伏出力功率与所述变压设备效率之间的对应关系，计算每一变压设备效率可能取值对应的光伏出力功率，将所述变压设备效率可能取值转换为对应的变压设备损耗系数可能取值，得到每一变压设备损耗系数可能取值对应的光伏出力功率；

24、根据每一变压设备损耗系数可能取值对应的变压设备损耗功率，以及每一变压设备损耗系数可能取值对应的光伏出力功率，确定各变压设备损耗功率对应的光伏出力功率。

25、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

26、根据所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率、所述系统固定损耗功率、所述理论发电功率与所述系统效率之间的对应关系，计算在所述当前时刻的理论发电功率与系统固定损耗功率下，所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率与所述系统效率之间的对应关系；

27、根据所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率与所述系统效率之间的对应关系，计算在每一变压设备损耗功率与对应光伏出力功率下，所述储能出力功率与所述系统效率之间的对应关系，基于所述系统效率的取值范围，确定每一变压设备损耗功率对应的多个储能出力功率；

28、根据每一变压设备损耗功率对应的多个储能出力功率，以及每一变压设备损耗功率对应的光伏出力功率，得到每一变压设备损耗功率对应的光伏出力功率与储能出力功率的可能组合。

29、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

30、获取理论发电量、输入电网电量与所述系统效率之间的对应关系，将所述输入电网电量转换为所述理论发电量与系统总损耗电量的差值，得到所述理论发电量、所述系统总损耗电量与所述系统效率之间的对应关系；

31、将所述系统总损耗电量转换为组件损耗、光伏设备损耗、线缆损耗、变压设备损耗以及交流线损的和，得到所述理论发电量、所述组件损耗、所述光伏设备损耗、所述线缆损耗、所述变压设备损耗、所述交流线损与所述系统效率之间的对应关系；

32、根据所述理论发电量与所述组件损耗、所述光伏设备损耗以及所述线缆损耗之间的差值为光伏输出发电量，得到所述光伏输出发电量、所述变压设备损耗、所述交流线损与所述系统效率之间的对应关系，将所述光伏输出发电量、所述变压设备损耗、所述交流线损转换为对应功率，得到所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率、所述系统固定损耗功率、所述理论发电功率与所述系统效率之间的对应关系。

33、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

34、基于所述初始参数，确定当前光伏状态，所述当前光伏状态为限发状态与未限发状态中任一项；

35、基于所述当前光伏状态，在所述功率参数组合中筛选出保留功率参数组合；

36、基于所述光伏出力功率、所述储能出力功率、所述变压设备损耗功率、所述系统固定损耗功率、所述理论发电功率与所述系统效率之间的对应关系，确定所述保留功率参数组合对应的系统效率；

37、基于所述保留功率参数组合对应的系统效率，确定最优系统效率；

38、在所述保留功率参数组合中，筛选出所述最优系统效率对应的功率参数组合。

39、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

40、在所述当前光伏状态为限发状态时，在所述功率参数组合中确定第一删除组合、第二删除组合以及第三删除组合，所述第一删除组合中的光伏出力功率大于所述光伏可出力功率，所述第二删除组合中的储能出力功率大于所述储能可出力功率，所述第三删除组合中的储能出力功率大于预设储能阈值；

41、将所述功率参数组合中的第一删除组合、第二删除组合以及第三删除组合剔除，得到所述保留功率参数组合。

42、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

43、在所述当前光伏状态为未限发状态时，在所述功率参数组合中确定第一删除组合与第二删除组合，所述第一删除组合中的光伏出力功率大于所述光伏可出力功率，所述第二删除组合中的储能出力功率大于所述储能可出力功率；

44、将所述功率参数组合中的第一删除组合与第二删除组合，得到所述保留功率参数组合。

45、可选地，所述控制器，具体用于执行以下步骤：

46、根据所述当前时刻的理论发电功率与预设系数，确定输出功率阈值；

47、在所述当前时刻的理论发电功率小于等于发电额定功率，且所述当前时刻的光伏可出力功率大于等于所述输出功率阈值时，确定所述当前光伏状态为未限发状态；

48、在所述当前时刻的理论发电功率大于所述发电额定功率，且所述当前时刻的光伏可出力功率小于所述输出功率阈值时，确定所述当前光伏状态为限发状态。

49、可选地，所述光伏电站系统还包括检测设备，所述检测设备与所述控制器连接，所述检测设备包括辐照仪；

50、所述辐照仪，用于在预设周期内获取辐照数据，并将所述辐照数据发送至所述控制器；

51、所述控制器，还用于基于所述辐照数据，确定所述当前时刻的理论发电功率。

52、可选地，所述光伏设备包括光伏逆变器，所述储能设备包括储能逆变器；

53、所述光伏逆变器，用于在预设周期内向所述控制器提供所述当前时刻的光伏可出力功率；

54、所述储能逆变器，用于在所述预设周期内向所述控制器提供所述当前时刻的储能可出力功率。

55、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种光伏电站系统增效方法，所述光伏电站系统增效方法，包括：

56、获取光伏电站系统当前时刻的初始参数，所述初始参数包括所述光伏电站系统的理论发电功率、光伏设备的光伏可出力功率以及储能设备的储能可出力功率；

57、基于所述初始参数与功率参数约束条件，确定多个功率参数组合；其中，每一功率参数组合包括光伏出力功率与储能出力功率；

58、从所述多个功率参数组合中，筛选使所述光伏电站系统的系统效率最高的功率参数组合；

59、按照所筛选的功率参数组合中的光伏出力功率，控制所述光伏设备进行功率输出，以及按照所筛选的功率参数组合中的储能出力功率，控制所述储能设备进行功率输出。

60、在本发明中，获取光伏电站系统当前时刻的初始参数，基于初始参数与功率参数约束条件，确定多个功率参数组合，其中，每一功率参数组合包括光伏出力功率与储能出力功率，从多个功率参数组合中，筛选使光伏电站系统的系统效率最高的功率参数组合，按照所筛选的功率参数组合中的光伏出力功率，控制光伏设备进行功率输出，以及按照所筛选的功率参数组合中的储能出力功率，控制储能设备进行功率输出。由于传统光伏电站长期运行在损耗较高的状态，导致发电量损耗大，电站系统效率低，本发明以最优系统效率为寻优目标，找到最优光伏出力功率与最优储能出力功率，同步控制光伏出力和储能出力，将光伏发电能力较强时超过功率限制的多余发电量进行充电储能，充电储能的电量可以用于其他发电阶段，减少光伏发电能力较强时的电量损耗，同时增加光伏发电能力较弱时的发电量，从而使得光伏和储能运行在最优状态，进而使得光伏电站始终运行在效率最优状态下，降低损耗，在发电功率存在限制时，也能提升整体上网电量。