一种光伏储能协同调控方法及系统与流程

本发明涉及光伏储能调控，尤其是涉及一种光伏储能协同调控方法及系统。

背景技术：

1、现有的光伏储能协同调控方法通常采用分层独立的控制架构。在最大功率点跟踪（maximum power point tracking，mppt）方面，现有方法多采用固定步长的电导增量法或扰动观察法，通过以固定电压增量扰动光伏发电装置的工作电压，观察功率变化方向，来逐步逼近最大功率点。在储能管理方面，现有方案通常依赖简单的荷电状态（state ofcharge，soc）阈值进行充放电控制，例如，在soc低于下限时强制充电，高于上限时停止充电。在并网模式和离网模式切换时，现有方法往往直接进行控制策略的切换，缺乏相位和幅值的预同步调节。

2、上述现有技术存在以下问题：固定步长mppt在光照突变时响应滞后，难以快速追踪变化后的最大功率点，导致能量损失；单纯soc阈值控制未考虑分时电价和电网负荷状态，充放电策略缺乏经济性优化；模式切换时因电压、频率和相位不一致易产生冲击电流，影响系统稳定性。此外，各层控制相互独立，缺乏协同优化机制，难以实现光伏储能系统的整体效能优化。

技术实现思路

1、本发明提供一种光伏储能协同调控方法及系统，以解决现有光伏储能系统难以实现整体效能优化的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光伏储能协同调控方法，包括：

3、在光伏发电装置的光强变化率的绝对值大于预设阈值时，基于所述光强变化率确定电压跟踪步长；

4、基于所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据以及所述电压跟踪步长，得到所述光伏发电装置的最大参考功率；

5、基于用电侧的负荷裕度、混合储能装置的荷电状态、所述光伏发电装置的最大参考功率和当前出力，以及当前电价状态，得到当前调控参数可行域；

6、基于预设多目标对所述当前调控参数可行域进行寻优操作，得到运行参数修正量，以基于所述运行参数修正量对所述光伏发电装置和所述混合储能装置进行协同调控。

7、作为其中一种优选方案，所述在光伏发电装置的光强变化率的绝对值大于预设阈值时，基于所述光强变化率确定电压跟踪步长包括：

8、获取光伏发电装置在时间顺序上相邻的第一采样点的光强和第二采样点的光强；

9、基于所述第一采样点的光强和所述第二采样点的光强，得到所述光伏发电装置的光强变化率；

10、在所述光强变化率的绝对值大于预设阈值时，基于所述绝对值得到所述第二采样点的电压跟踪步长。

11、作为其中一种优选方案，所述基于所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据以及所述电压跟踪步长，得到所述光伏发电装置的最大参考功率包括：

12、对所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据进行提取，得到所述光伏发电装置在上一时刻与当前时刻之间的所有采样点的参考电压、实测电压和实测功率；其中，第三采样点的参考电压是基于所述第二采样点的实测电压、电压跟踪方向以及电压跟踪步长得到的；所述第二采样点的电压跟踪方向是基于所述第一采样点的实测电压和实测功率，以及所述第二采样点的实测电压和实测功率得到的；所述第三采样点的实测电压是在所述第二采样点的参考电压的作用下测量得到的；

13、基于所述光伏发电装置在所述所有采样点中的最后采样点的实测功率，得到所述光伏发电装置在所述当前时刻的最大参考功率。

14、作为其中一种优选方案，所述基于用电侧的负荷裕度、混合储能装置的荷电状态、所述光伏发电装置的最大参考功率和当前出力，以及当前电价状态，得到当前调控参数可行域包括：

15、基于用电侧的负荷裕度、混合储能装置的荷电状态，以及所述光伏发电装置的最大参考功率，得到目标功率；

16、在基于所述负荷裕度确定所述用电侧处于轻载状态，基于所述荷电状态确定所述混合储能装置处于满电状态，所述目标功率小于所述光伏发电装置的当前出力，且所述当前电价状态处于低谷状态时，确定当前调控操作包括降低所述光伏发电装置的工作电压；所述当前调控操作的参数可行域是基于所述目标功率和所述当前出力确定的；

17、在基于所述负荷裕度确定所述用电侧处于重载状态，基于所述荷电状态确定所述混合储能装置处于满电状态，所述目标功率大于所述光伏发电装置的当前出力，且所述当前电价状态处于高峰状态时，确定当前调控操作包括提高所述光伏发电装置的出力，对所述混合储能装置进行放电；所述当前调控操作的参数可行域是基于所述目标功率和所述当前出力确定的。

18、作为其中一种优选方案，所述混合储能装置包括电化学储能电池和电化学储能电容；所述基于所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据以及所述电压跟踪步长，得到所述光伏发电装置的最大参考功率之后包括：

19、在确定对所述混合储能装置进行充放电操作时，得到所述充放电操作对应的充放电功率；

20、从所述充放电功率中提取大于或等于预设频率的高频波动功率分量，以及提取小于所述预设频率的低频波动功率分量；

21、将所述高频波动功率分量存入所述电化学储能电容，或控制所述电化学储能电容释放所述高频波动功率分量对应的功率；

22、将所述低频波动功率分量存入所述电化学储能电池，或控制所述电化学储能电池释放所述低频波动功率分量对应的功率。

23、本发明另一实施例提供了一种光伏储能协同调控系统，包括：

24、电压跟踪步长确定模块，用于在光伏发电装置的光强变化率的绝对值大于预设阈值时，基于所述光强变化率确定电压跟踪步长；

25、最大参考功率确定模块，用于基于所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据以及所述电压跟踪步长，得到所述光伏发电装置的最大参考功率；

26、当前调控参数可行域确定模块，用于基于用电侧的负荷裕度、混合储能装置的荷电状态、所述光伏发电装置的最大参考功率和当前出力，以及当前电价状态，得到当前调控参数可行域；

27、协同调控模块，用于基于预设多目标对所述当前调控参数可行域进行寻优操作，得到运行参数修正量，以基于所述运行参数修正量对所述光伏发电装置和所述混合储能装置进行协同调控。

28、作为其中一种优选方案，所述电压跟踪步长确定模块包括：

29、光强获取单元，用于获取光伏发电装置在时间顺序上相邻的第一采样点的光强和第二采样点的光强；

30、光强变化率确定单元，用于基于所述第一采样点的光强和所述第二采样点的光强，得到所述光伏发电装置的光强变化率；

31、电压跟踪步长确定单元，用于在所述光强变化率的绝对值大于预设阈值时，基于所述绝对值得到所述第二采样点的电压跟踪步长。

32、作为其中一种优选方案，所述最大参考功率确定模块包括：

33、数据提取单元，用于对所述光伏发电装置的历史功率电压关系数据进行提取，得到所述光伏发电装置在上一时刻与当前时刻之间的所有采样点的参考电压、实测电压和实测功率；其中，第三采样点的参考电压是基于所述第二采样点的实测电压、电压跟踪方向以及电压跟踪步长得到的；所述第二采样点的电压跟踪方向是基于所述第一采样点的实测电压和实测功率，以及所述第二采样点的实测电压和实测功率得到的；所述第三采样点的实测电压是在所述第二采样点的参考电压的作用下测量得到的；

34、最大参考功率确定单元，用于基于所述光伏发电装置在所述所有采样点中的最后采样点的实测功率，得到所述光伏发电装置在所述当前时刻的最大参考功率。

35、作为其中一种优选方案，所述当前调控参数可行域确定模块包括：

36、目标功率确定单元，用于基于用电侧的负荷裕度、混合储能装置的荷电状态，以及所述光伏发电装置的最大参考功率，得到目标功率；

37、第一参数可行域确定单元，用于在基于所述负荷裕度确定所述用电侧处于轻载状态，基于所述荷电状态确定所述混合储能装置处于满电状态，所述目标功率小于所述光伏发电装置的当前出力，且所述当前电价状态处于低谷状态时，确定当前调控操作包括降低所述光伏发电装置的工作电压；所述当前调控操作的参数可行域是基于所述目标功率和所述当前出力确定的；

38、第二参数可行域确定单元，用于在基于所述负荷裕度确定所述用电侧处于重载状态，基于所述荷电状态确定所述混合储能装置处于满电状态，所述目标功率大于所述光伏发电装置的当前出力，且所述当前电价状态处于高峰状态时，确定当前调控操作包括提高所述光伏发电装置的出力，对所述混合储能装置进行放电；所述当前调控操作的参数可行域是基于所述目标功率和所述当前出力确定的。

39、作为其中一种优选方案，所述混合储能装置包括电化学储能电池和电化学储能电容；所述系统还包括：

40、充放电功率确定模块，用于在确定对所述混合储能装置进行充放电操作时，得到所述充放电操作对应的充放电功率；

41、波动功率分量提取模块，用于从所述充放电功率中提取大于或等于预设频率的高频波动功率分量，以及提取小于所述预设频率的低频波动功率分量；

42、电容充放模块，用于将所述高频波动功率分量存入所述电化学储能电容，或控制所述电化学储能电容释放所述高频波动功率分量对应的功率；

43、电池充放模块，用于将所述低频波动功率分量存入所述电化学储能电池，或控制所述电化学储能电池释放所述低频波动功率分量对应的功率。

44、本技术通过光伏发电装置的光强变化率确定自适应电压跟踪步长，基于历史功率电压关系数据及该步长，迭代计算最大参考功率，使光伏储能系统在光照突变时快速响应，光照稳定时精确跟踪，克服了传统固定步长方法在动态与稳态性能之间难以兼顾的问题。进一步地，通过综合用电侧负荷裕度、储能荷电状态、光伏最大参考功率、当前出力以及当前电价状态这五维数据，构建调控参数可行域，将物理安全约束与经济性约束统一纳入同一框架，避免了单一维度决策导致的调控失当。在此基础上，在可行域内进行多目标寻优，输出运行参数修正量，驱动光伏发电装置和混合储能装置协同运行，使系统在满足安全边界的前提下，趋近综合最优。整体上，该方案形成了从环境感知、状态约束到优化决策的完整调控闭环，实现了光伏储能系统在多重制约因素下的协同最优调控。