[發明專利]離網并網混合光伏發電控制系統及其經濟性運行優化方法

無效

• 申請號: 201410014667.7
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103795079A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李歧強;楊中旭;孫文健
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種離網并網混合光伏發電控制系統，其特征是，它由光伏陣列，并網逆變器、蓄電池組、雙向逆變器、負載、功率表、公共電網、需求響應控制器、管理計算機和開關組構成，開關組包括開關S1-S4；所述光伏陣列通過并網逆變器接入交流側，蓄電池組通過雙向逆變器接入交流側；并網逆變器通過開關S1與電網相連，通過開關S3與雙向逆變器相連，通過開關S3、S4與負載相連；雙向逆變器通過開關S4與負載相連，通過開關S4、S2與電網相連；電網通過開關S2與負載相連；整個離網并網混合發電系統通過需求響應控制器與管理計算機統一管理控制；通過開關S1-S4的不同開閉組合，進行系統支持停機模式、離網蓄電池供電模式、離網光伏-蓄電池工作模式、電網單獨供電模式、電網供電-充電模式、光伏供電-并網-充電模式、電網供電-光伏并網-充電模式和電網供電-光伏并網-放電模式的切換。

2.如權利要求1所述的離網并網混合光伏發電控制系統，其特征是，所述管理計算機設有歷史信息數據庫，根據光伏發電量與用電負荷的歷史數據以及當地氣象信息，預測當天的光伏發電量曲線與用電負荷曲線，并將預測結果通過以太網發送至需求響應控制器。

3.如權利要求1所述的離網并網混合光伏發電控制系統，其特征是，所述需求響應控制器由微控制器、以太網通信接口與交流接觸器控制接口組成，接收來自管理計算機的功率預測值，以此為依據進行優化調度，并最終控制開關組通過各開關的開閉，進行工作模式的調整，實現調度方案。

4.如權利要求1所述的離網并網混合光伏發電控制系統，其特征是，所述各運行模式：

1）停機模式，所有開關均為斷開狀態；

2）離網蓄電池供電模式，S1、S2、S3斷開，S4閉合，負載由蓄電池單獨供電，能量由蓄電池流向負載；

3）離網光伏-蓄電池工作模式，該模式又因蓄電池的充放電狀態不同分為兩種情況：當開關S1、S2斷開，S3、S4閉合，當光伏陣列功率不足以滿足負載需求時，由蓄電池進行補充，共同為負載供電，能量由光伏陣列和蓄電池流向負載；

開關S1、S2斷開，S3、S4閉合，當光伏陣列功率足以滿足負載需求時，對蓄電池進行充電，能量由光伏陣列流向蓄電池和負載；

4）電網單獨供電模式，開關S1、S3、S4斷開，S2閉合，公共電網單獨為負載供電，能量由公共電網流向負載；

5）電網供電-充電模式，S1、S3斷開，S2、S4閉合，公共電網對負載供電并對蓄電池充電，能量由公共電網流向蓄電池和負載；

6）光伏供電-并網-充電模式，開關S2斷開，S1、S3、S4閉合，光伏陣列功率足以滿足負載需求，蓄電池充電需求之后，多余的功率輸送至公共電網，能量從光伏陣列流向負載，蓄電池和公共電網；

7）電網供電-光伏并網-充電模式，S3斷開，S1、S2、S4閉合，一方面光伏陣列輸出功率至公共電網，另一方面公共電網對負載供電，對蓄電池充電；

8）電網供電-光伏并網-放電模式，S4斷開，S1、S2、S3閉合，光伏陣列和蓄電池輸出功率至公共電網，公共電網對負載供電。

5.一種權利要求1所述的離網并網混合光伏發電控制系統的經濟性運行優化方法，其特征是，根據光伏發電量與用電負荷的歷史數據以及氣象信息，預測當天的光伏發電量曲線與用電負荷曲線，根據預測的光伏發電量與用電負荷，以運行成本最小為優化目標，以每小時內的蓄電池充放電功率，與電網的交換功率及系統的運行模式為被優化變量，以電能平衡條件、與電網交換功率的上下限、蓄電池充放電功率限制和荷電狀態限制為約束條件，通過粒子群優化算法對系統運行模式進行決策調度，從而使系統運行成本最低，并通過限制蓄電池放電深度與充放電功率的方式延長其使用壽命。

6.如權利要求5所述的經濟性運行優化方法，其特征是，光伏輸出功率預測為：統計各種天氣下，一個研究時段內，每天的光伏輸出功率，將輸出功率從0到最大值均勻劃分為若干區間，處于同一區間內的功率作為一個狀態；將一天劃分為多個時間段，一個時間段至少1小時，統計研究時段內每個時間段光伏輸出功率的轉移次數，得到該時間段對應的狀態轉移矩陣；系統正式運行后，首先根據氣象中心提供的信息，找到對應天氣下的統計數據，然后通過馬爾科夫鏈的方法，對一整天的光伏輸出功率進行預測。