[發明專利]一種基于壽命估計的分布式光伏電源PV配置比和功率限值整定方法

有效

• 申請號: 202110972626.9
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113595143B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 張波;楊恩澤
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;保定友源電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了屬于電力電子應用技術領域的一種基于壽命估計的分布式光伏電源PV配置比和功率限值整定方法，包括以下步驟：S1、建立光伏系統的數學模型；S2、改變光伏陣列配置和功率限值；S3、計算考慮PV配置比和功率限值的功率損耗；S4、計算IGBT和電容器的結溫；S5、考慮PV配置比和功率限值的IGBT和電容器壽命計算；S6、比較IGBT和電容器壽命大小，選取二者中較小值作為光伏逆變器壽命；S7、將計算壽命與系統壽命要求進行對比，若滿足則輸出Ksubgt;s/subgt;和Rsubgt;s/subgt;，若不滿足則返回S2，改變Ksubgt;s/subgt;和Rsubgt;s/subgt;取值后重新計算，最終得到一組Ksubgt;s/subgt;和Rsubgt;s/subgt;取值。本發明可根據系統要求選取出一組滿足壽命要求的PV配置比和功率限值，實現對PV配置比和功率限值的整定，保證了系統運行的可靠性。

技術領域

本發明屬電力電子應用技術領域，特別涉及一種基于壽命估計的分布式光伏電源PV配置比和功率限值整定方法。

背景技術

近十年來，光伏系統一直占據所有可再生能源投資的最大份額，而且隨著光伏組件和安裝成本的下降，將會有更大比例的光伏接入。光伏逆變器作為光伏系統的關鍵部件，為減少光伏發電成本，提高太陽能發電的競爭力，對光伏逆變器的可靠性提出了更高的要求。然而作為評估光伏系統成本的指標，最大發電量和逆變器實際壽命這兩個目標是相互制約的，在這種情況下，需要特別考慮光伏逆變器的設計和控制，以降低系統的能源成本，提高發電量。光伏逆變器作為連接光伏組件和電網的重要環節，其壽命主要受IGBT和電容器的影響，二者導致光伏逆變器故障比例分別高達34％與13.8％。如何在保證光伏逆變器壽命的前提下增加發電量對降低光伏系統的整體能源成本至關重要。

由于光伏組件成本相對較低，一個常用的解決方案是增大PV配置比，故意將光伏組件的額定功率設計的高于光伏逆變器的額定功率，這樣光伏逆變器將在更大比例的時間接近其額定功率運行，從而可以在非高峰生產期間捕獲更多的光伏能量。

最大功率點跟蹤(MaximumPowerPointTracking，MPPT)是一種光伏逆變器以最大限度從光伏組件獲取能量的控制方法。然而，隨著光伏并網系統的不斷壯大，電網面臨著諸多挑戰，即使在額定功率范圍內保持MPPT模式下運行，也會出現系統過電壓、開關器件退化嚴重、棄光率高以及負荷波動造成的逆變器損壞等問題，因此傳統的MPPT已經不能滿足要求，為此提出了光伏運行工作點跟蹤方向可變的變功率點跟蹤(VariablePowerPointTracking，VPPT)控制方法，通過采取變功率限值的方法解決了逆變器設計過大或設計不足的問題，提高了逆變器的可靠性，但將造成光伏逆變器利用率的下降。

上述研究發現，在光伏系統中，PV配置比和功率限值并非嚴格按照1:1配置，而是可以根據實際的運行情況做出改變，而不同的PV配置比和功率限值會對光伏逆變器的壽命產生很大影響，為保證光伏逆變器的壽命滿足系統要求，本發明提出一種基于壽命估計的分布式光伏電源PV配置比和功率限值整定方法，可選取出一組滿足逆變器壽命要求的PV配置比和功率限值，保證光伏系統運行的可靠性。

發明內容

本發明提出一種基于壽命估計的分布式光伏電源PV配置比和功率限值整定方法，以滿足光伏逆變器可靠性的要求，該方法主要包括以下步驟：

S1、建立光伏組件的數學模型，提取當地太陽輻照度和環境溫度數據，將提取到的數據導入matlab/simulink仿真模型，得到負載電流i_c；

S2、將PV配置比R_s和功率限值K_s的初始值設置為1，通過改變R_s和K_s的取值來調節光伏系統的出力，PV配置比R_s的調節范圍為1≤R_s≤1.5，功率限值K_s的調節范圍為0.7≤K_s≤1.2；