[發明專利]一種并網光伏電源直流電能傳輸控制方法

有效

• 申請號: 201410332799.4
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104079009A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 張建成;丁曉哲
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02S40/30;H02M3/156
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種將并網光伏發電系統中光伏電源所發直流電能按電網調度命令傳輸給直流母線的控制方法，屬于電力傳輸技術領域。

背景技術

具備直流母線的并網光伏發電系統運行時，利用光伏電池組件構成的光伏電源將光能轉換為直流電能。若光伏電源與直流母線直接相連，則光伏電能經直流母線由逆變器輸入交流電網；如果光伏電源通過最大功率點跟蹤（MPPT）裝置與直流母線相連，光伏電能則先由MPPT裝置傳送到直流母線，然后經逆變器輸入交流電網。逆變器連接在直流母線與交流電網之間，負責將直流電能轉換為交流電能并將其傳送給交流電網。如果光伏電源與直流母線之間安裝了MPPT裝置，MPPT裝置負責將光伏電能以最大功率方式傳送到直流母線以提高光伏電源的光能利用率；如果光伏電源與直流母線之間未安裝MPPT裝置，則逆變器兼具最大功率跟蹤控制功能。

因為光伏電池組件安裝區域的陽光照度與環境溫度等自然條件經常發生變化，光伏電源的發電能力（最大發電功率）經常處于變化之中，所以光伏電源經直流母線和逆變器傳送到電網的功率經常隨機變化，而電網中依靠光伏電能供電的負載需求功率也在不斷波動，二者的變化趨勢與變化程度不會一致。這種光伏電源與負載需求之間一直存在的隨機變化的不平衡功率導致了光伏發電系統無法為電網提供滿足調度要求的高質量電能，電網需要增加相應的旋轉備用容量以維持其自身的運行穩定性，這樣就降低了系統的綜合經濟效益。如果光伏發電系統容量較大而電網中旋轉備用容量不足，光伏發電系統則無法正常并網運行。

解決上述問題的有效辦法就是根據電網調度計劃合理地控制光伏發電系統的出力，相應的具體措施主要包括采用儲能系統對隨機變化的不平衡功率進行緩沖控制的方法和直接對光伏電源的輸出功率進行調整的方法。目前，采用儲能系統調控并網光伏發電系統運行狀態的研究與應用正在進行中，并已有一些研究成果；而對于光伏電源輸出功率進行直接控制的研究還處于起步階段，且主要集中在光伏電源最大功率跟蹤控制方法的研究方面。現有的各類MPPT控制方法只能保證光伏電源以其最大發電功率輸出光伏電能，無法解決光伏電源與電網負載之間存在的隨機功率不平衡問題。因此，在光伏電源與直流母線之間應該加裝更為有效的電能傳輸控制裝置，或者直接對光伏發電系統中已安裝的MPPT裝置進行控制方法的改進與更新，使光伏電源能夠按照電網調度的要求輸出直流電能，這樣可以有效提高光伏并網系統的運行穩定性、改善電網的綜合經濟效益。但到目前為止，能夠遵循電網調度指令的光伏電源輸出直流電能的精準控制方法還未見報導。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種并網光伏電源直流電能傳輸控制方法，它能夠改變并網光伏發電系統中光伏電源的直流電能輸出特性，使光伏電源發電功率按調度指令傳輸給直流母線。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種并網光伏電源直流電能傳輸控制方法，所述方法由光伏發電系統的綜合控制器根據定時接收的電網調度信息和利用實時采集的光伏電源運行信息計算出的光伏電源實際出力（輸出功率），計算出為達到控制目標DC/DC電能傳輸控制裝置所需要的占空比，并根據計算結果對連接于光伏電源與直流母線之間的DC/DC電能傳輸控制裝置的運行狀態進行實時調節，同時計算出光伏電源當前運行狀態下備用功率容量預估值，并向電網調度系統反饋當前的出力狀態和備用功率容量，所述方法按照以下步驟進行：

a.?在光伏發電系統運行過程中，綜合控制器定時采集電網調度系統傳送來的調度指令和出力計劃數據P_D，實時采集光伏電源的輸出電壓信號U和輸出電流信號I，實時采集直流母線電壓信號，并利用采集的信號計算出光伏電源當前實際輸出功率P_T=k*U*I，k為DC/DC電能傳輸控制裝置的運行效率；

b.?綜合控制器根據電網調度指令和光伏電源實際出力情況對連接于光伏電源與直流母線之間的DC/DC電能傳輸控制裝置的傳輸功率進行實時控制，自動調整光伏電源的運行狀態：

①、如果調度指令允許光伏發電系統工作于自由發電模式，為了提高光伏電源的光能利用率，綜合控制器以最大傳輸功率為控制目標計算出DC/DC電能傳輸控制裝置的占空比，并對控制裝置進行占空比調節,使光伏電源運行于最大發電功率狀態；