一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备与流程

本发明涉及光伏发电，尤其涉及一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备。

背景技术：

1、光伏发电是新能源发电的主力军，在缓解能源危机和减少环境污染方面发挥着重要的作用，拥有巨大的发展潜力。

2、为了提高光电转换效率，光伏发电系统通常以最大功率跟踪(mppt)方式运行。现有的mppt方法依据判断方法和准则的不同被分为开环的mppt方法和闭环的mppt方法。外界温度、光照和负载的变化对光伏电池输出特性的影响呈现出一些基本的规律，比如光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系，开环的mppt控制方法基于这些规律进行功率控制。而闭环的mppt方法通过对光伏电池输出电压和电流值的实时测量与闭环控制来实现mppt，使用最广泛的自寻优类算法即属于这一类，其中典型的自寻优mppt算法有扰动观察法(perturbation and observation method，p&o)和电导增量法(incremental conductance，inc)两种。

3、随着并网光伏容量的逐渐增加，电力系统功率平衡关系已不再要求光伏发电系统一直处于最大功率发电状态，而是要求光伏发电系统以更加灵活的方式输出功率。为此，研究一种更加灵活高效的光伏发电系统输出功率控制方法十分必要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备，解决了现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。

2、本发明第一方面提供一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、boost电路、并网逆变器、lcl滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述boost电路之间通过第一电容连接，所述boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，所述方法包括：

3、根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；

4、采用改进的mppt控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的mppt控制算法以修正后的步长来改变boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对mppt控制算法中的固定步长进行修正得到。

5、根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值，包括：

6、将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；

7、将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；

8、若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；

9、若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。

10、根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：

11、

12、式中，udcref为直流母线电压参考值，δudcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，δudcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。

13、根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述采用改进的mppt控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制，包括：

14、采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；

15、根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；

16、计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；

17、若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加boost电路的开关器件的占空比。

18、本发明第二方面提供一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、boost电路、并网逆变器、lcl滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述boost电路之间通过第一电容连接，所述boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，所述系统包括：

19、确定模块，用于根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；

20、控制模块，用于采用改进的mppt控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的mppt控制算法以修正后的步长来改变boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对mppt控制算法中的固定步长进行修正得到。

21、根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述确定模块包括：

22、第一处理单元，用于将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；

23、第二处理单元，用于将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；

24、第一设置单元，用于若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；

25、第二设置单元，用于若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。

26、根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：

27、

28、式中，udcref为直流母线电压参考值，δudcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，δudcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。

29、根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述控制模块包括：

30、采集单元，用于采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；

31、第一计算单元，用于根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；

32、第二计算单元，用于计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；

33、控制单元，用于若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加boost电路的开关器件的占空比。

34、本发明第三方面提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制设备，包括：

35、存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项能够实现的方式所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法；

36、处理器，用于执行所述存储器中的指令。

37、本发明第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法。

38、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

39、本发明根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；采用改进的mppt控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；其中改进的mppt控制算法以修正后的步长来改变boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对mppt控制算法中的固定步长进行修正得到；本发明可以自动根据功率平衡情况调节光伏发电系统出力，无需增加额外装置，仅需对现有的mppt控制方法进行一些改动，实现难度较低，解决了现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。