光伏发电控制方法和光伏电站与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及光伏发电控制方法和光伏电站。

背景技术：

光伏逆变器是光伏电站中重要的能量转换装置，用于将光伏组件输出的直流电转换成交流电后送入电网，如图1所示。

近年来，不同地区的光伏电站采用光伏组件容量与光伏逆变器容量配比值大于1的设计思路，以达到提高光伏逆变器的运行效率和光伏电站收益的目的。光伏逆变器并网运行后，默认设置下将以MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)模态快速跟踪光伏组件的最大功率点，但当光伏组件产生的能量(以下简称光伏能量)大于光伏逆变器并网的能量时，要求光伏逆变器限功率运行。

要实现光伏逆变器限功率运行，常规的技术手段是通过光伏逆变器控制，限制光伏组件的输出，以确保光伏逆变器输出功率不超出限功率值。但这样会造成光伏能量的极大浪费，而且还会抬高光伏逆变器直流侧电压，影响器件寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了光伏发电控制方法和光伏电站，为避免光伏逆变器限功率运行时的能量浪费，提高光伏能量的利用率，并防止光伏逆变器直流侧电压过高。

一种光伏发电控制方法，应用于光伏电站，所述光伏电站包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置和恒定负载，其中：光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接恒定负载；

所述光伏发电控制方法包括：

在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；

当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，直至光伏逆变器输出功率小于第一阈值时，关闭分流电源装置。

其中，所述第一阈值为所述限功率值与所述恒定负载所需功率之差。

一种光伏发电控制方法，应用于光伏电站，所述光伏电站包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置和可变负载，其中：光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接可变负载；

所述光伏发电控制方法包括：

在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；

当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，控制光伏逆变器切换到恒功率模态，并启动分流电源装置，分流电源装置启动后工作在MPPT模态；

在恒功率模态下，判断分流电源装置输出功率是否小于第二阈值，若是，关闭分流电源装置，并控制光伏逆变器切换回MPPT模态。

其中，所述第二阈值为零。

可选地，所述启动分流电源装置之前，还包括：判断得到光伏逆变器输出功率达到限功率值的持续时间超过预设值。

可选地，在光伏逆变器并网运行前，还包括：判断光伏电站和/或电网是否处于故障或检修状态，若是，启动分流电源装置；若否，在光伏逆变器启动且满足并网条件时，控制光伏逆变器并网运行。

一种光伏电站，包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置、恒定负载和控制系统，其中：

光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；

分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接恒定负载；

所述控制系统，用于在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，直至光伏逆变器输出功率小于第一阈值时，关闭分流电源装置。

一种光伏电站，包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置、可变负载和控制系统，其中：

光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；

分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接可变负载；

所述控制系统，用于在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，控制光伏逆变器切换到恒功率模态，并启动分流电源装置，分流电源装置启动后工作在MPPT模态；在恒功率模态下，判断分流电源装置输出功率是否小于第二阈值，若是，关闭分流电源装置，并控制光伏逆变器切换回MPPT模态。

可选地，在启动分流电源装置之前，所述控制单元还用于判断得到光伏逆变器输出功率达到限功率值的持续时间超过预设值。

可选地，在光伏逆变器并网运行前，所述控制单元还用于判断光伏电站和/或电网是否处于故障或检修状态，若是，启动分流电源装置；若否，在光伏逆变器启动且满足并网条件时，控制光伏逆变器并网运行。

从上述的技术方案可以看出，本发明在光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，将原本需要被限制输出的那部分光伏能量进行转换后给负载供电，从而既确保了光伏逆变器限功率运行，又遏制了光伏能量浪费，而且也不会出现光伏逆变器直流侧电压过高的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种光伏电站结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种光伏电站结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种光伏发电控制方法流程图；

图4为本发明实施例公开的又一种光伏电站结构示意图；

图5为本发明实施例公开的又一种光伏发电控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

为避免光伏逆变器限功率运行时的能量浪费，提高光伏能量的利用率，并防止光伏逆变器直流侧电压过高，本发明实施例公开了一种应用于如图2所示光伏电站的光伏发电控制方法。

所述光伏电站包括光伏组件100、光伏逆变器200、分流电源装置300和恒定负载400，其中：光伏逆变器200的直流侧接光伏组件100、交流侧并网；分流电源装置300的输入侧接光伏组件100、输出侧接恒定负载400。

需要说明的是，所谓恒定负载，是指阻抗恒定的负载，其负载类型可以是直流负载，也可以是交流负载。当恒定负载400为阻抗恒定的直流负载时，分流电源装置300采用DC/DC转换器；当恒定负载400为阻抗恒定的交流负载时，分流电源装置300采用DC/AC转换器。

如图3所示，本实施例公开的光伏发电控制方法包括：

步骤S01：在光伏逆变器200并网运行后，判断光伏逆变器200输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器200并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器200输出功率达到限功率值时，进入步骤S02；否则，再次执行步骤S01。

具体的，初始情况下，分流电源装置300处于关机状态，光伏逆变器200启动后，实时监测电网及光伏组件100电压状态。当电网电压的幅值及频率符合光伏逆变器200运行要求，并且光伏组件100电压不小于光伏逆变器200启动电压时，光伏逆变器200将自动并网运行，默认设置下将以MPPT模态快速跟踪光伏组件100的最大功率点，实现电能自光伏组件至电网的传输。当光伏逆变器200输出功率达到预先定义的限功率值时，要求光伏逆变器限功率运行，但常规的技术手段会造成被限制输出的那部分光伏能量白白浪费，而且还会导致光伏逆变器200直流侧电压过高，基于此，本实施例采用步骤S02～步骤S04来避免这一问题。

步骤S02：启动分流电源装置300。

具体的，当光伏逆变器200工作在MPPT模态时，启动分流电源装置300，能够从光伏组件100产生的全部能量中分离出固定量的能量为恒定负载400供电，而且恒定负载400的阻抗越大，分离出的光伏能量就越多。所以，只要根据原本需要被限制输出的那部分光伏能量的多少选择阻抗大小合适的恒定负载400，就能够在投入恒定负载400后，由恒定负载400消耗掉原本需要被限制输出的那部分光伏能量、避免浪费，同时确保光伏逆变器200处于限功率状态。而且，由于本实施例无需限制光伏组件100的输出，因此也不会出现光伏逆变器200直流侧电压过高的情况。

步骤S03：判断光伏逆变器200输出功率是否小于第一阈值，若是，进入步骤S04；若否，再次执行步骤S03。其中，所述第一阈值的最佳设定值为所述限功率值与恒定负载400所需功率之差。

步骤S04：关闭分流电源装置300。

定义光伏逆变器200输出功率、限功率值、恒定负载400所需功率分别为P_out、P_limit和P₄₀₀。光伏逆变器200限功率运行是指将P_out限制在低于P_limit的范围内，在限功率时，如果P_out降低到了P_out+P₄₀₀＜P_limit的程度，则切除恒定负载400，以使得P_out提升P₄₀₀后，仍是可以满足限功率要求的。所以，在满足限功率要求的前提下，为保证全部的光伏能量经转换后优先输送到电网，本实施例在P_out＜P_limit-P₄₀₀时，关闭分流电源装置300以切除恒定负载400。

或者，本实施例也可以选择在P_out＜P₁(P₁小于P_limit-P₄₀₀)时关闭分流电源装置300，但这样会导致逆变器并网发电能量减少，所以本实施例推荐以P_out＜P_limit-P₄₀₀作为关闭分流电源装置300的最佳时刻。

本实施例的发明构思是：在光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，将原本需要被限制输出的那部分光伏能量进行转换后给负载供电，从而既确保了光伏逆变器限功率运行，又遏制了光伏能量浪费。而且，由于本实施例无需限制光伏组件的输出，因此也不会出现光伏逆变器直流侧电压过高的情况。

实施例二：

本发明实施例公开了一种应用于如图4所示光伏电站的光伏发电控制方法。

所述光伏电站包括光伏组件100、光伏逆变器200、分流电源装置300和可变负载400，其中：光伏逆变器的直流侧接光伏组件100、交流侧并网；分流电源装置300的输入侧接光伏组件100、输出侧接可变负载400。

需要说明的是，所谓可变负载，是指阻抗可变的负载，其负载类型可以是直流负载，也可以是交流负载。当可变负载400为阻抗可变的直流负载时，分流电源装置300采用DC/DC转换器；当可变负载400为阻抗可变的交流负载时，分流电源装置300采用DC/AC转换器。

如图5所示，所述光伏发电控制方法包括：

步骤S01：在光伏逆变器200并网运行后，判断光伏逆变器200输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器200输出功率达到限功率值时，进入步骤S02；否则，再次执行步骤S01。

步骤S02：控制光伏逆变器200切换到恒功率模态，并启动分流电源装置300，分流电源装置300启动后工作在MPPT模态。

具体的，初始情况下，分流电源装置300处于关机状态；光伏逆变器200自动并网运行后默认工作在MPPT模态，将光伏组件100产生的全部能量进行转换后输送到电网。光伏逆变器200切换到恒功率模态(所谓恒功率模态，是指光伏逆变器200输出功率恒定，一般设定其恒功率值等于限功率值)后，光伏逆变器200从光伏组件100产生的全部能量中分离出固定量的能量输送到电网，剩余的能量则由分流电源装置300进行转换后为可变负载400供电，从而达到了在确保光伏逆变器200限功率运行的情况下，充分利用光伏能量、避免浪费的目的。而且，由于本实施例无需限制光伏组件100的输出，因此也不会出现光伏逆变器200直流侧电压过高的情况。

步骤S03：在恒功率模态下，判断分流电源装置300输出功率是否小于第二阈值，若是，进入步骤S04；若否，再次执行步骤S03。其中，所述第二阈值的最佳设定值为零。

步骤S04：关闭分流电源装置300，并控制光伏逆变器200切换回MPPT模态。

由于光伏逆变器200工作在恒功率模态时，分流电源装置300工作在MPPT模态，即分流电源装置300始终保持最大功率输出，所以只要检测到分流电源装置300输出功率小于0，就说明光伏组件100产生的全部能量已由光伏逆变器200全部输送到电网，没有剩余能量经分流电源装置300转换后为恒定负载400供电，所以此时需要关闭分流电源装置300以切除恒定负载400，光伏逆变器200也需要恢复到MPPT模态下运行。

当然，本实施例也可以选择在检测到分流电源装置300输出功率小于P₂(P₂＞0)时执行步骤S04，但这样仍存在一定程度的光伏能量浪费，所以本实施例推荐以分流电源装置300输出功率小于0作为执行步骤S04的最佳时刻。

很明显，本实施例与上一实施例具有相同的发明构思，都是在光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，将原本需要被限制输出的那部分光伏能量进行转换后给负载供电，既确保了光伏逆变器限功率运行，又遏制了光伏能量浪费。而且，由于无需限制光伏组件的输出，因此也不会出现光伏逆变器直流侧电压过高的情况。

可选地，在启动分流电源装置前，上述任一实施例公开的光伏发电控制方法还包括：判断得到光伏逆变器输出功率达到限功率值的持续时间超过预设值。当光伏逆变器输出功率达到限功率值所持续的时间超过预设值时，可视为光伏逆变器运行稳定，此时开启分流电源装置300，能够避免因光伏逆变器输出功率在限功率值附近频繁波动而导致分流电源装置300频繁开启。

可选地，在光伏逆变器并网运行前，上述任一实施例公开的光伏发电控制方法还包括：判断光伏电站和/或电网是否处于故障或检修状态，若是，启动分流电源装置；若否，在光伏逆变器启动且满足并网条件时，控制光伏逆变器并网运行，从而避免了光伏电站和/或电网发生故障或正在检修时，光伏能量被白白浪费。

实施例三：

本发明实施例公开了一种光伏电站，包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置、恒定负载和控制系统(光伏电站的具体结构可参考图2，图2中未示出所述控制系统)，其中：

光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；

分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接恒定负载；

所述控制系统，用于在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，直至光伏逆变器输出功率小于第一阈值时，关闭分流电源装置。其中，所述第一阈值的最佳设定值为所述限功率值与恒定负载400所需功率之差。

其中，所述恒定负载为阻抗恒定的直流负载，所述分流电源装置为DC/DC转换器；或者，所述恒定负载为阻抗恒定的交流负载，所述分流电源装置为DC/AC转换器。

本发明实施例还公开了又一种光伏电站，包括光伏组件、光伏逆变器、分流电源装置、可变负载和控制系统(光伏电站的具体结构可参考图4，图4中未示出所述控制系统)，其中：

光伏逆变器的直流侧接光伏组件、交流侧并网；

分流电源装置的输入侧接光伏组件、输出侧接可变负载；

所述控制系统，用于在光伏逆变器并网运行后，判断光伏逆变器输出功率是否达到限功率值，其中光伏逆变器并网后默认工作在MPPT模态；当光伏逆变器输出功率达到限功率值时，控制光伏逆变器切换到恒功率模态，并启动分流电源装置，分流电源装置启动后工作在MPPT模态；在恒功率模态下，判断分流电源装置输出功率是否小于第二阈值，若是，关闭分流电源装置，并控制光伏逆变器切换回MPPT模态。其中，所述第二阈值的最佳设定值为零。

其中，所述可变负载为阻抗可变的直流负载，所述分流电源装置为DC/DC转换器；或者，所述可变负载为阻抗可变的交流负载，所述分流电源装置为DC/AC转换器。

此外需要说明的是，在上述公开的任一种光伏电站中，所述控制系统可以仅采用一个处理器，也可以采用多个处理器，各处理器之间彼此交换数据。而且，所述处理器可以集成在光伏逆变器或分流电源装置的控制系统内部，也可以独立设置在光伏逆变器和分流电源装置的控制系统外部。

在上述公开的任一种光伏电站中，在启动分流电源装置之前，所述控制单元还用于判断得到光伏逆变器输出功率达到限功率值的持续时间超过预设值。

在上述公开的任一种光伏电站中，在光伏逆变器并网运行前，所述控制单元还用于判断光伏电站和/或电网是否处于故障或检修状态，若是，启动分流电源装置；若否，在光伏逆变器启动且满足并网条件时，控制光伏逆变器并网运行。

综上所述，本发明在光伏逆变器输出功率达到限功率值时，启动分流电源装置，将原本需要被限制输出的那部分光伏能量进行转换后给负载供电，从而既确保了光伏逆变器限功率运行，又遏制了光伏能量浪费，而且也不会出现光伏逆变器直流侧电压过高的情况。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的光伏电站而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。