一种光伏调度系统及其功率调度方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种光伏调度系统及其功率调度方法。

背景技术

光伏系统中的光伏组串PV接入逆变器后连接电网，从而实现并网发电。在正常情况下，逆变器会通过MPPT算法找到每路PV的最大功率点，并以该最大功率运行。但在实际应用中，电网需要对光伏系统进行功率调度，而调度过程中的逆变器将处于限功率状态，从而导致逆变器所接的PV无法工作于最大功率点。

结合图1，PV的最大功率点的电压为V1，当对PV所接的逆变器进行有功调度时，电压会偏移到最大功率点电压的右边，例如，偏移至V2，此时逆变器的直流电压将被抬高。

由于逆变器内部器件所能承受的电应力和热应力是有限的，当直流电压被抬高后，内部直流母线电压也会跟着被抬高。当直流电压达到一定电压值时，逆变器需要对输出功率进行限制，以保护逆变器应力不超过本身承受范围；而逆变器进入这种直流高压限功率状态之后，将无法再响应外部调度指令。

发明内容

对此，本申请提供一种光伏调度系统及其功率调度方法，以避免光伏系统中各逆变器在调度过程中工作于直流高压限功率状态，进而导致无法响应外部调度指令的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种光伏调度系统的功率调度方法，包括：

在接收到功率调度指令之后，依据所述光伏调度系统中各台逆变器的当前功率以及PV电压的关系，确定所述光伏调度系统的直流电压工作范围；

判断所述直流电压工作范围与所述光伏调度系统的直流高压限功率区间时间是否存在交集；

若判断出所述直流电压工作范围与所述直流高压限功率区间之间存在交集，则调整所述光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值，以使其他所述目标调整对象均工作于非直流高压限功率区间。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，在接收到功率调度指令之后，依据所述光伏调度系统中各台逆变器的当前功率以及PV电压的关系，确定所述光伏调度系统的直流电压工作范围，包括：

根据所述功率调度指令，确定各台逆变器的目标功率；

依据各台逆变器的当前功率和对应的PV电压分别进行计算，得到各台逆变器在目标功率下的目标直流电压；

依据各个所述目标直流电压，得到所述直流电压工作范围。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，依据各个所述目标直流电压，得到所述直流电压工作范围，包括：

以所有所述目标直流电压中的最大值作为所述直流电压工作范围的上限；以及，

以所有所述目标直流电压中的最小值作为所述当前直流电压工作范围的下限。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，调整所述光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值，以使其他所述目标调整对象均工作于非直流高压限功率区间，包括：

调整所述光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值或者为零，以使其他所述目标调整对象的输出功率大于第二预设值或者为相应最大功率；其中，所述第一预设值小于所述第二预设值。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，在调整所述光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值之前，还包括：

根据所述功率调度指令和所述直流高压限功率区间进行计算，得到目标调度对象的调整数量。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，所述光伏调度系统包括：总控制器，与所述总控制器通信连接的至少两个子阵调度控制器，以及，与相应所述子阵调度控制器通信连接的至少两台逆变器构成的逆变器子阵列；

所述目标调整对象为所述逆变器子阵列或者逆变器。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，所述功率调度指令的接收对象为所述总控制器时，所述目标调整对象为所述逆变器子阵列。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，所述功率调度指令的接收对象为所述子阵调度控制器时，所述目标调整对象为逆变器。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，在判断所述直流电压工作范围与所述光伏调度系统的直流高压限功率区间之间是否存在交集之后，若判断出所述直流电压工作范围与所述直流高压限功率区间之间不存在交集，则还包括：

响应所述功率调度指令，控制各个所述目标调度对象以相等功率进行输出。

可选地，在上述的光伏调度系统的功率调度方法中，所述功率调度指令包括：有功调度指令，和/或，无功调度指令。

本发明第二方面公开了一种光伏调度系统，包括：总控制器和至少两个子阵调度控制器及其逆变器子阵列；其中：

所述逆变器子阵列中包括至少两台逆变器；

所述子阵调度控制器与相应所述逆变器子阵列中的各台逆变器通信连接；

所述总控制器与各个所述子阵调度控制器通信连接；

所述总控制器和/或所述子阵调度控制器，用于实现如第一方面公开的任一项所述的光伏调度系统的功率调度方法。

可选地，在上述的光伏调度系统中，各所述逆变器子阵列分别受控于至少一个对应的所述子阵调度控制器。

本发明提供的光伏调度系统的功率调度方法，该方法在接收到功率调度指令之后，依据光伏调度系统中各台逆变器的当前功率以及PV电压的关系，确定光伏调度系统的直流电压工作范围；然后，判断直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间之间是否存在交集；若判断出直流电压工作范围与直流高压限功率区间之间存在交集，则调整光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值，以使其他目标调整对象均工作于非直流高压限功率区间；也即，本申请提供的光伏调度系统的功率调度方法，能够通过软件算法调整部分目标调整对象输出功率的方式，使得光伏系统中各目标调整对象在调度过程中均工作于非直流高压限功率区间范围，避免了因光伏系统中各逆变器在调度过程中工作于直流高压限功率状态，而导致的无法响应外部调度指令的问题。并且，由于光伏系统中各逆变器在调度过程中均工作于非直流高压限功率区间范围，还能同时避免逆变器应力超标的问题，无需增加逆变器内部器件的耐受欲量，也无需对光伏系统进行如增加关断器等组件的改进，仅通过软件算法即可实现，节省了逆变器的硬件成本与系统成本。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种PV电压与功率的曲线关系图；

图2为本申请实施例提供的一种光伏调度系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光伏调度系统的功率调度方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种确定光伏调度系统的直流电压工作范围的流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种光伏调度系统的功率调度方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的又一种光伏调度系统的功率调度方法的流程图。

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。

本申请实施例提供一种了光伏调度系统，请参见图2，该光伏调度系统主要包括：总控制器(如图2中所示的AGC/AVC)和至少两个子阵调度控制器(如图2中所示的Logger)及其逆变器子阵列。其中：

逆变器子阵列中包括至少两台逆变器(如图2中所示的Inverter)。

实际应用中，光伏调度系统中各个子阵调度阵列中逆变器的具体数量，视具体应用环境和用户需求确定即可，各个子阵调度阵列中的逆变器个数可以相同也可以不同，本申请对子阵调度阵列中各逆变器的具体数量不作限定，均属于本申请的保护范围。

子阵调度控制器与相应逆变器子阵列中的各台逆变器通信连接。

实际应用中，子阵调度控制器与相应逆变器子阵列中各台逆变器之间可以通过RS485、有线网络或者无线网络的方式实现通信连接，当然，也不仅限于此，还可通过现有的其他通信方式，实现子阵调度控制器与相应逆变器子阵列中各台逆变器的通信，本申请对具体的通信方式不作限定，均属于本申请的保护范围。

总控制器与各个子阵调度控制器通信连接。

同理，实际应用中的总控制器也可以通过RS485、有线网络或者无线网络的方式实现与各个子阵调度控制器之间通信连接；当然，总控制器与各个子阵调度控制器之间的通信连接的方式也不仅限于此，还可以通过其他现有的方式，实现总控制器与各个子阵调度控制器的通信，本申请对具体的通信方式不作限定，均属于本申请的保护范围。

需要说明的是，实际应用中，光伏调度系统中子阵调度控制器的具体数量，视具体应用环境和用户需求确定即可，本申请对子阵调度控制器的具体数量不作限定，均属于本申请的保护范围。

总控制器和/或子阵调度控制器，用于实现如下述实施例提供的光伏调度系统的功率调度方法。

需要说明的是，为了对总控制器与子阵调度控制器所实现的光伏调度系统的功率调度方法进行区分，可以将总控制器执行的光伏调度系统的功率调度方法视为电站级调度方法，而将子阵调度控制器执行的光伏调度系统的功率调度方法视为子阵级调度方法。

还需要说明的是，实际应用中，电站级调度方法和子阵级调度方法可以分别单独由相应的控制器实施，也可以组合实施，视具体应用环境而定即可，均属于本申请的保护范围。

实际应用中，各逆变器子阵列分别受控于至少一个对应的子阵调度控制器，逆变器子阵列也可以同时与两个或多个子阵调度控制器通信连接，只要其中至少一个子阵调度控制器能够执行子阵级调度方法即可。

基于上述提供的光伏调度系统，本申请另一实施例还提供了一种光伏调度系统的功率调度方法，以避免光伏系统中各逆变器在调度过程中工作于直流高压限功率状态，进而导致无法响应外部调度指令的问题。

请参见图3，该光伏调度系统的功率调度方法主要包括以下步骤：

S101、在接收到功率调度指令之后，依据光伏调度系统中各台逆变器的当前功率以及PV电压的关系，确定光伏调度系统的直流电压工作范围。

实际应用中，该功率调度指令可以是无功调度指令，和/或，有功调度指令，视具体应用环境和用户需求确定即可，均属于本申请的保护范围。

需要说明的是，依据光伏调度系统中各台逆变器的当前功率以及PV电压的关系，确定光伏调度系统的直流电压工作范围的具体方式可如图4所示，具体包括以下步骤：

S201、根据功率调度指令，确定各台逆变器的目标功率。

实际应用中，可以将功率调度指令中需要调度的功率大小均分至各台逆变器，以确定出各台逆变器的目标功率。

S202、依据各台逆变器的当前功率和对应的PV电压分别进行计算，得到各台逆变器在目标功率下的目标直流电压。

实际应用中，在确定出各台逆变器的目标功率之后，可以根据每台逆变器的当前功率与对应PV电压之间的关系，计算出该台逆变器在目标功率下的直流电压，并将计算得到的直流电压作为该台逆变器在目标功率下的目标直流电压。

S203、依据各个目标直流电压，得到直流电压工作范围。

实际应用中，可以将所有目标直流电压中的最大值作为直流电压工作范围的上限，以及，将所有目标直流电压中的最小值作为当前直流电压工作范围的下限。

S102、判断直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间之间是否存在交集。

实际应用中，该光伏调度系统的直流高压限功率区间指代光伏调度系统中各台逆变器进入直流高压限功率状态后对应的功率区间。在直流高压限功率区间内的各台逆变器将无法响应外部调度指令。

需要说明的是，光伏调度系统的直流高压限功率区间的具体取值视具体应用环境而定即可，均属于本申请的保护范围。

实际应用中，可以将直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间进行比较，若直流电压工作范围与直流高压限功率区间之间存在交集，或者，直流电压工作范围被包含在直流高压限功率区间内，也即，直流电压工作范围落入直流高压限功率区间内，则视为判断出直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间之间存在交集。

若判断出直流电压工作范围与直流高压限功率区间之间存在交集，则执行步骤S103。

S103、调整光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值，以使其他目标调整对象均工作于非直流高压限功率区间。

实际应用中，若光伏调度系统包括：总控制器，与总控制器通信连接的至少两个子阵调度控制器，以及，与相应子阵调度控制器通信连接的至少两台逆变器构成的逆变器子阵列，也即图2示出的光伏调度系统，则目标调整对象为逆变器子阵列或者逆变器。

具体的，功率调度指令的接收对象为总控制器时，目标调整对象为逆变器子阵列；功率调度指令的接收对象为子阵调度控制器时，目标调整对象为逆变器。

实际应用中，可以调整光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值或者为零，以使其他目标调整对象的输出功率大于第二预设值或者为相应最大功率。其中，第一预设值小于第二预设值。

需要说明的是，实际应用中可视具体应用环境，将第一预设值设置为接近于零的小功率，第二预设值可以为接近满功率的大功率，无论第一预设值和第二预设值具体取何值，均属于本申请的保护范围。

基于上述原理，本实施例提供的光伏调度系统的功率调度方法能够通过软件算法调整部分目标调整对象输出功率的方式，使得光伏系统中各目标调整对象在调度过程中均工作于非直流高压限功率区间范围，避免了因光伏系统中各逆变器在调度过程中工作于直流高压限功率状态，而导致的无法响应外部调度指令的问题。并且，由于光伏系统中各逆变器在调度过程中均工作于非直流高压限功率区间范围，还能同时避免逆变器应力超标的问题，无需增加逆变器内部器件的耐受欲量，也无需对光伏系统进行如增加关断器等组件的改进，仅通过软件算法即可实现，节省了逆变器的硬件成本与系统成本。

在本申请提供的另一实施例中，在执行步骤S103中的调整光伏调度系统中至少一个目标调度对象的输出功率小于第一预设值之前，请参见图5，该光伏调度系统的功率调度方法还包括：

S301、根据功率调度指令和直流高压限功率区间进行计算，得到目标调度对象的调整数量。

实际应用中，若目标调度对象为逆变器子阵列，则可以根据功率调度指令和直流高压限功率区间进行计算，得到逆变器子阵列的调整数量。其中，调整数量包括：以第一预设值P

其中，若假设计算得到以第一预设值P

若目标调度对象为逆变器，则可以根据功率调度指令和直流高压限功率区间进行计算，得到逆变器的调整数量。其中，调整数量包括：以第一预设值P

其中，若假设计算得到以第一预设值P

在本实施例中，可以通过根据功率调度指令和直流高压限功率区间进行计算，得到目标调度对象的调整数量的方式，确定出需要以第一预设值或者零功率输出的逆变器子阵列或者逆变器的个数，从而根据得到的调整数量，有针对性对各个逆变器子阵列或者逆变器的输出功率进行调整，简化了调整流程，进一步提高了调整速度。

在本申请提供的另一实施例中，在执行步骤S102、判断直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间之间是否存在交集之后，若判断出直流电压工作范围与直流高压限功率区间之间不存在交集，则请参见图6，该光伏调度系统的功率调度方法还包括：

S401、响应功率调度指令，控制各个目标调度对象以相等功率进行输出。

实际应用中，当判断出直流电压工作范围与光伏调度系统的直流高压限功率区间之间不存在交集之后，则说明光伏调度系统中各台逆变器以接收到功率调度指令运行，并不会进入直流高压限功率状态，因此，接收到功率调度指令的对象可以响应该功率调度指令，控制各个目标调度对象以相应功率进行输出。

基于上述实施例提供的方法，针对上述实施例内容提供对应的实施例，为方便理解，结合图2，假设功率调度指令的接收对象是总控制器，目标调整对象为逆变器子阵列，本发明具体有以下实施过程：

1.1.AGC/AVC接收有功调度指令A1以及无功调度指令B1，依据每台逆变器当前的功率以及PV电压的关系计算出直流电压工作范围[X1，Y1]。

1.2.如果[X1，Y1]落在直流高压限功率区间[X，Y]，则计算出需要N个子阵以小功率/零功率输出，其余子阵列满功率/较大功率输出.

1.3.如果[X1，Y1]不落在高压限功率区间[X，Y]，则调度所有子阵列以相等功率进行输出。

若假设功率调度指令的接收对象是子阵调度控制器，目标调整对象为逆变器，结合图2，本发明具体有以下实施过程：

2.1.Logger接收有功调度指令A2以及无功调度指令B2，依据每台逆变器当前的功率以及PV电压的关系计算出直流电压工作范围[X2，Y2]。

2.2.如果[X2，Y3]落在直流高压限功率区间[X，Y]，则计算出需要N台逆变器小功率/零功率输出，其余逆变器满功率/较大功率输出。

2.3.如果[X2，Y2]不落在高压限功率区间[X，Y]，则调度该逆变器子阵列下所有逆变器以相等功率进行输出。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

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的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。