一种光储联合发电系统及其多模式自适应调节运行控制算法的制作方法

网运行标志pcc
flag
＝1，否则pcc
flag
＝0；
15.u
abc_pcc
∈[u
low
，u
up
]且f
abc_pcc
∈[f
1ow
，f
up
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0016]
其中，pcc代表电网，u
abc_pcc
代表电网的三相电电压，f
abc_pcc
代表电网的三相电频率， pcc
flag
代表电网运行标志，u
low
代表电网的最低电压，u
up
代表电网的最高电压，f
low
代表 电网的最低频率，f
up
代表电网的最高频率；
[0017]
步骤2：若电网正常，则判断光储联合发电系统当前的运行状态，若处于并网运行状态 则光储联合发电系统进行入并网运行控制子程序，否则进入同期运行控制子程序；
[0018]
步骤3：若pcc
flag
＝0则断开并网点开关qs0，光储联合发电系统进入离网运行控制子 程序；
[0019]
步骤4：若pcc
flag
＝1，且光储联合发电系统处于离网运行状态，则光储联合发电系统 进入同期运行控制子程序。
[0020]
步骤2的并网运行控制子程序具体包括以下步骤：
[0021]
步骤2-1：进入并网运行控制子程序后，判断分布式光伏端口电压u
pv
，若u
pv
＞u
pv_min
， 则读取直流变换器dc/dc当前运行状态，否则判断flag
auto
是否为1，若flag
auto
＝1，则直 流变换器dc/dc停机运行，并且将直流变换器dc/dc自动停机标志设置为1，即pv
flag
＝1， 否则直流变换器dc/dc按照mppt方式运行；
[0022]
其中，pv代表分布式光伏，u
pv_min
代表分布式光伏端口最小电压，flag
auto
代表直流变 换器dc/dc的自动运行标志，pv
flag
代表分布式光伏运行标志，mppt代表最大功率点跟 踪太阳能控制器；
[0023]
步骤2-2：若直流变换器dc/dc当前处于运行状态则调整其运行模式，按照mppt方 式运行；若直流变换器dc/dc未处于运行状态则读取flag
auto
值，若flag
auto
＝1则启动直流 变换器dc/dc按照mppt方式运行，否则保持当前状态；
[0024]
步骤2-3：根据读取到的采样点2处电压u
abc_load
、电流i
abc_load
数据计算当前用电负荷 侧功率大小p
load
(t)，以电流流向电网方向为正，同时读取当前分布式光伏输出功率p
pv
(t)；
[0025]
步骤2-4：读取电池储能系统当前soc(t)状态，计算电池储能系统下一时刻可充电功率 上限值p
bat_charge_max
(t 1)；
[0026]
p
bat_charge_max
(t 1)＝soc
bat_charge_flag
*p
bat_charge_set
ꢀꢀꢀ
(2)
[0027][0028]
其中，soc
bat_charge_flag
为当前电池soc充电标志，p
bat_charge_set
为所设定的电池可放电 功率，soc
max
为电池soc的上限值；
[0029]
步骤2-4：根据式(4)计算下一时刻网侧变流器输出功率大小p
pcs
(t 1)；
[0030][0031]
其中，pcs代表网侧变流器；
[0032]
步骤2-5：若网侧变流器下一时刻输出功率值小于自身运行损耗值，即p
pcs
(t 1)≤p
loss
， 则转为待机运行，否则按照式(4)所计算功率值并网放电运行。
[0033]
步骤3的离网运行控制子程序具体包括以下步骤：
[0034]
步骤3-1：设定光储联合发电系统输出电压u
pcs_ref
、频率f
pcs_ref
；
[0035]
步骤3-2：读取当前用电负荷功率p
load
(t)，电池soc(t)，计算下一时刻分布式光伏最大 输出功率p
pv_max
(t 1)，
[0036]
p
pv_max
(t 1)＝p
bat_charge_max
(t 1) p
load
(t)
ꢀꢀꢀ
(5)；
[0037]
步骤3-3：读取分布式光伏端口电压，重复步骤2-1，直流变换器dc/dc处于限功率运 行状态，最大输出功率为p
pv_max
(t 1)。
[0038]
步骤3-1中，设定的输出电压、频率分别为：u
pcs_ref
＝380v，f
pcs_ref
＝50hz。
[0039]
步骤4的同期运行控制子程序具体包括以下步骤：
[0040]
步骤4-1：根据并网点电压调整网侧变流器输出电压和频率；
[0041][0042]
步骤4-2：检测网侧变流器端口电压u
pcs_real
和相位phase
pcs_real
，判断与pcc点处电压 u
abc_pcc
和相位phase
pcc
差值是否在所设定的阈值范围内，若|u
pcs-real-u
pcs_pcc
|＜u
th
且 |phase
pcs_real-phase
pcc
|＜phase
th
则闭合并网点开关qs0，网侧变流器转为待机运行，否 则按照式(6)给定值运行；
[0043]
其中，pcc点为并网点；u
th
代表电压偏差限值，根据pcs的耐受能力进行取值；phase
th
代表相位偏差限值，根据pcs的耐受能力进行取值。
[0044]
本发明的有益效果：
[0045]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本专利提出了一种适用于光储一体化发电系 统的多模式自适应调节运行控制算法，该算法有以下优点：
[0046]
一是，能够实现光储联合发电系统并网、离网不同运行模式下的稳定运行和自动转换， 提高了联合发电系统的便捷性和运行可靠性；
[0047]
二是，充分考虑分布式光伏运行特性和网侧变流器的运行效率，能够根据当前光伏出 力特性、电池运行状态自动调节运行方式，降低系统整体损耗；
[0048]
三是，联合发电系统输出功率大小可根据负荷大小进行调整，减小分布式光伏出力波 动对电网的影响。
附图说明
[0049]
图1光储联合发电系统接入拓扑；
[0050]
图2光储联合发电系统整体运行流程图；
[0051]
图3光储联合发电系统并网运行流程图；
[0052]
图4光储联合发电系统离网运行流程图；
[0053]
图5光储联合发电系统同期运行流程图。
具体实施方式
[0054]
下面结合附图以及具体实施方法对本发明一种光储联合发电系统及其多模式自适应调 节运行控制算法作进一步详细说明。
[0055]
光储联合发电系统拓扑如图1所示，发电系统主要设备包括分布式光伏、电池储能
系 统、直流变换器和一套网侧变流器组成。其中电池储能系统输出直接接入直流母线，用于 维持直流母线电压稳定。分布式光伏通过dc/dc接入直流母线，网侧变流器直流侧接入直 流母线，交流侧接入电网。网侧变流器一方面实时采集采样点1和采样点2处的电压、电 流数据，获取电网和负荷的运行状态信息；另一方面与直流变换器和电池储能系统之间保 持实时通讯，控制其运行状态。
[0056]
联合发电系统启动运行后首先确定并网点处电网运行状态，当电网正常运行时系统整 体处于并网运行状态，否则系统进入离网运行状态。
[0057]
并网运行状态下，对于分布式式光伏根据其端口电压进一步确定其运行方式，若电压 低于设定阈值则控制分布式光伏停机运行减少运行损耗，电压高于设定阈值时则按照最大 功率点跟踪(mppt)方式运行。对于网侧变流器则根据电池储能系统当前荷电状态(soc)、 分布式光伏输出功率大小、负荷功率大小调整当前运行状态，充分利用分布式光伏为电池 充电，为负荷供电，提升经济收益。
[0058]
离网运行状态下，网侧变流器一方面离网运行，为负荷提供稳定的电压、频率支撑， 另一方面需根据电池储能soc、负荷功率大小以及分布式光伏当前输出功率大小调整分布 式光伏运行与mppt、限功率或停机状态。
[0059]
当网侧变流器检测到电网电压恢复后，则调整网侧变流器输出的电压、频率达到同期 并网要求后系统并网点开关qs0，恢复并网运行状态。
[0060]
在实现光储系统并网离网自主运行的同时，兼顾考虑特殊情况下的人工操作，能够根 据所设定的运行标志并结合当前的工作状态进行自主运行和人工操作间转换。
[0061]
本发明的一种光储联合发电系统，并网运行状态下，能够根据分布式光伏端口电压调 整其运行方式，减少系统损耗，同时网侧变流器根据电池储能系统当前荷电状态(soc)、 分布式光伏输出功率大小、负荷功率大小调整当前运行状态，充分利用分布式光伏为电池 充电，为负荷供电，提升经济收益。离网运行状态下，网侧变流器一方面离网运行，为负 荷提供稳定的电压、频率支撑，另一方面需根据电池储能soc、负荷功率大小以及分布式 光伏当前输出功率大小调整分布式光伏运行与mppt、限功率或停机状态。
[0062]
如图2～图5所示，一种光储联合发电系统的多模式自适应调节运行控制算法，包括以 下步骤：
[0063]
步骤1：网侧变流器读取采样点1处电压信息u
abc_pcc
，并根据电压信息计算并网点频 率f
abc_pcc
。若其满足式1则电网处于正常运行状态，否则电网异常。电网运行正常时电网运 行标志pcc
flag
＝1，否则pcc
flag
＝0；
[0064]uabc_pcc
∈[u
low
，u
up
]且f
abc_pcc
∈[f
low
，f
up
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0065]
步骤2：若电网正常则进一步判断光储联合发电系统当前的运行状态，若处于并网运行 状态则联合发电系统进行入并网运行控制子程序，否则进入同期运行控制子程序；
[0066]
步骤2-1：进入并网运行子程序后进一步判断分布式光伏端口电压u
pv
，若u
pv
＞u
pv_min
则进一步读取dc/dc当前运行状态，否则判断flag
auto
是否为1，若flag
auto
＝1则dc/dc停 机运行，并且将dc/dc自动停机标志置1，即pv
flag
＝1，否则dc/dc按照mppt方式运行；
[0067]
步骤2-2：若dc/dc当前处于运行状态则调整其运行模式，按照mppt方式运行。若 dc/dc未处于运行状态则进一步读取flag
auto
值，若flag
auto
＝1则启动dc/dc按照mppt方 式运行，否则保持当前状态；
[0068]
步骤2-3：根据读取到的采样点2处电压u
abc_load
、电流i
abc_load
数据计算当前负荷侧功 率大小p
load
(t)，以电流流向电网方向为正，同时读取当前分布式光伏输出功率p
pv
(t)；
[0069]
步骤2-4：读取储能系统当前soc(t)状态，计算电池储能系统下一时刻可充电功率上限 值p
bat_charge_max
(t 1)；
[0070]
p
bat_charge_max
(t 1)＝soc
bat_charge_flag
*p
bat_charge_set
ꢀꢀꢀ
(2)
[0071][0072]
其中soc
bat_charge_flag
为当前电池soc充电标志，p
bat_charge_set
为所设定的电池可放电 功率，soc
max
为电池soc的上限值。
[0073]
步骤2-4：根据式(2)计算下一时刻网侧变流器输出功率大小p
pcs
(t 1)；
[0074][0075]
步骤2-5：若网侧变流器下一时刻输出功率值小于自身运行损耗值，即p
pcs
(t 1)≤p
loss
， 则转为待机运行，否则按照式(4)所计算功率值并网放电运行。
[0076]
步骤3：若pcc
flag
＝0则断开并网点开关qs0，联合发电系统进入离网运行控制子程序。
[0077]
步骤3-1：设定联合发电系统输出电压、频率，其中u
pcs_ref
＝380v，f
pcs_ref
＝50hz；
[0078]
步骤3-2：读取当前负荷功率p
load
(t)，电池soc(t)，计算下一时刻分布式光伏最大输出 功率p
pv_max
(t 1)，如式(5)所示。
[0079]
p
pv_max
(t 1)＝p
bat_charge_max
(t 1) p
load
(t)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0080]
其中p
bat_charge_max
(t 1)计算参考式(2)。
[0081]
步骤3-3：读取光伏端口电压，重复步骤2-1，dc/dc处于限功率运行状态，最大输出 功率为p
pv_max
(t 1)。
[0082]
步骤4：若pcc
flag
＝1，且联合发电系统处于离网运行状态，则联合发电系统进入同期 运行控制自程序；
[0083]
步骤4-1：根据并网点电压调整网侧变流器输出电压和频率，如式(6)所示；
[0084][0085]
步骤4-2：检测变流器端口电压u
pcs_real
和相位phase
pcs_real
，判断与pcc点处电压u
abc_pcc
和相位phase
pcc
差值是否在所设定的阈值范围内，若|u
pcs
_
real-u
pcs_pcc
|＜u
th
且 |phase
pcs_real-phase
pcc
|＜phase
th
则闭合并网点开关qs0，并网变流器转为待机运行， 否则按照式(6)给定值运行。
[0086]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。