一种用于光储直流耦合系统的有功功率控制方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种用于光储直流耦合系统的有功功率控制方法。

背景技术

“双碳”计划的提出，使得以光伏为代表的新能源发电比例不断提高。为光伏电站配备储能系统能够平滑光伏发电出力，缓解间歇性和不可控性对电网的冲击。目前在光伏+储能系统(以下称光储系统)中，主要有直流耦合和交流耦合两种拓扑结构。其中，直流耦合方式因功率转换环节少，能量损耗低，设备投资少等优点，被广泛应用于小型、分散式光储系统中。系统示意图如图1所示。

在直流耦合方式下，储能系统通过DC/DC装置接入到光伏阵列中，同步接受逆变回路的控制，能够直接参与同一逆变器下光伏阵列功率输出控制，光伏与储能系统彼此之间联接紧密，相互耦合。但储能系统无法直接接受外部储能充放电指令，难以实现对光伏阵列功率和储能功率的解耦控制，不能够方便实施减少功率预测偏差、充放电试验等外部控制作用，直流耦合储能的整体功率调节灵活性较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于光储直流耦合系统的有功功率控制方法，该方法有效提升直流耦合储能的控制灵活性。。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于光储直流耦合系统的有功功率控制方法，该方法通过区分直流储能控制需求，采用不同的控制模式，实现储能充放电的按需灵活调节。

作为优选的技术方案，所述的通过区分直流储能控制需求，采用不同的控制模式具体为：

当光伏阵列处于AGC限功率和一次调频控制方式下时，采用闭环功率方式；

当光伏处于最大功率跟踪方式MPPT，则采用储能功率控制模式。

作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：

步骤1，根据光伏场站AGC和一次调频投运状态，设定光储直流耦合系统的有功功率控制模式；

步骤2，闭环功率控制模式下，光储协同满足AGC和一次调频的功率调节需求，以光伏场站AGC和一次调频负荷指令中分配至光伏阵列的部分为设定值，把光储耦合系统逆变器出口交流有功功率作为被调量，进行功率闭环控制，控制输出指令为逆变器总有功功率指令；

步骤3，外部功率控制模式下，直流储能参与全场功率预测、充放电试验、厂用供电的外部控制功能，以直流储能的外部充放电功率需求为设定值，把直流储能功率作为测量值，进行储能功率的闭环控制，控制输出指令为逆变器总有功功率指令；

步骤4，根据光储直流耦合系统的有功功率控制模式选择逆变器总有功功率指令，未被选择的控制回路跟踪生效的总有功功率指令。

作为优选的技术方案，所述的步骤1具体为：

当光伏场站AGC投运且处于光伏限功率控制方式，或者一次调频投运且电网频率变化超过控制死区，则光储直流耦合系统处于闭环功率控制模式；反之，光储系统中光伏阵列处于MPPT模式，直流储能处于外部充放电功率控制模式。

作为优选的技术方案，所述的步骤3中以光伏阵列逆变器输出功率和耦合在光伏阵列内的直流储能功率之间的差值作为闭环控制的前馈，减少光伏阵列功率波动对储能功率控制的影响。

作为优选的技术方案，所述的步骤3中在直流储能外部充放电功率需求指令上周期性叠加N％直流储能额定功率的放电指令，使光伏阵列处于最大功率跟踪控制模式，避免因直流储能功率控制而引起的弃光问题。

作为优选的技术方案，所述的N％为1％。

作为优选的技术方案，所述的周期性中的时间周期取5-10min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明实现光储直流耦合储能的灵活控制，扩展直流储能的控制功能，提升直流储能系统的整体利用效率；

2)本发明以光伏阵列逆变器输出功率和耦合在光伏阵列内的直流储能功率之间的差值作为闭环控制的前馈，减少光伏阵列功率波动对储能功率控制的影响；

3)本发明在直流储能外部充放电功率需求指令上周期性叠加1％直流储能额定功率的放电指令，时间周期可取5-10min。使光伏阵列处于最大功率跟踪控制模式，避免因直流储能功率控制而引起的弃光问题。

附图说明

图1为光储直流耦合系统示意图；

图2为本发明光储直流耦合系统有功功率控制原理图。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图2所示，某100MW光伏场站配备总容量5.5MW/11MWh的分散式储能电池，其中共包含10台500kW/1000kWh分散式交流储能和4台125kW/250kWh分散式直流耦合储能，其中光储直流耦合系统有功功率控制方法如下：

(1)根据光伏场站AGC和一次调频投运状态，设定光储直流耦合系统的有功功率控制模式。当光伏场站AGC投运且处于光伏限功率控制方式，或者一次调频投运且电网频率变化超过控制死区，则光储系统处于闭环功率控制模式；反之，光储系统中光伏阵列处于MPPT模式，直流储能处于外部充放电功率控制模式。外部充放电功率控制模式下，直流储能的充放电功率指令由分散式储能系统的协调控制器计算得到。

(2)闭环功率控制模式下，以光伏场站AGC和一次调频负荷指令中分配至光伏阵列的部分为设定值，光储耦合系统逆变器出口交流有功为被调量，进行功率闭环控制，控制输出指令为逆变器总有功功率指令。

(3)外部功率控制模式下，以直流储能的外部充放电功率需求为设定值，直流储能功率为测量值，进行储能功率的闭环控制，控制输出指令为逆变器总有功功率指令。

(4)步骤(3)中以光伏阵列逆变器输出功率和耦合在光伏阵列内的直流储能功率之间的差值作为闭环控制的前馈，减少光伏阵列功率波动对储能功率控制的影响。

(5)步骤(3)中在直流储能外部充放电功率需求指令上周期性叠加1kw直放电指令，时间周期为10min。使光伏阵列处于最大功率跟踪控制模式，避免因直流储能功率控制而引起的弃光问题。

(6)根据光储直流耦合系统的有功功率控制模式选择逆变器总有功功率指令，未被选择的控制回路跟踪生效的总有功功率指令。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。