并网发电系统及其并网功率波动抑制装置和方法转让专利
申请号 : CN202111638129.1
文献号 : CN114006388B
文献日 : 2022-04-19
发明人 : 朱选才 , 陈申 , 俞先锋 , 王旭
申请人 : 万帮数字能源股份有限公司 , 万帮星星充电科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种并网发电系统的并网功率波动抑制装置,所述并网发电系统包括第一直流源、逆变器和电网,所述逆变器的直流侧与所述第一直流源相连,所述逆变器的交流侧与所述电网相连,其特征在于,所述并网功率波动抑制装置包括:第二直流源,所述第二直流源与所述逆变器的直流侧相连;
功率分配单元,所述功率分配单元分别与所述第二直流源和所述逆变器相连,所述功率分配单元用于获取所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值,并根据所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值计算得到交流功率给定值和所述第二直流源的功率给定值,以及通过所述交流功率给定值对所述逆变器进行控制和通过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控制,其中,所述功率分配单元包括:
第一获取模块,所述第一获取模块用于获取所述第一直流源的功率给定值;
第二获取模块,所述第二获取模块用于获取所述第一直流源的功率反馈值;
第一加法器,所述第一加法器的正输入端与所述第一获取模块相连,所述第一加法器的负输入端与所述第二获取模块相连;
调节器,所述调节器的输入端与所述第一加法器的输出端相连;
锁存器;
第二加法器,所述第二加法器的正输入端与所述调节器的输出端相连,所述第二加法器的负输入端与所述锁存器的输出端相连;
放大器,所述放大器的输入端与所述第二加法器的输出端相连;
双向限幅器,所述双向限幅器的输入端与所述放大器的输出端相连;
第三加法器,所述第三加法器的一个正输入端与所述双向限幅器的输出端相连,所述第三加法器的另一个正输入端与所述锁存器的输出端相连,所述第三加法器的输出端输出所述交流功率给定值,其中,所述锁存器的输入端与所述第三加法器的输出端相连以对所述交流功率给定值进行锁存;
第四加法器,所述第四加法器的正输入端与所述调节器的输出端相连,所述第四加法器的负输入端与所述第三加法器的输出端相连,所述第四加法器的输出端输出所述第二直流源的功率给定值;
第一控制模块,所述第一控制模块与所述第三加法器的输出端相连,并连接到所述逆变器,以通过所述交流功率给定值对所述逆变器进行控制;
第二控制模块,所述第二控制模块与所述第四加法器的输出端相连,并连接到所述第二直流源,以通过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控制。
2.根据权利要求1所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置,其特征在于,所述交流功率给定值的计算公式如下:
Pac_ref = Pac_ref_last + {sign(Pref ‑ Pac_ref_last) * min{Kmax, |Pref ‑ Pac_ref_last|*M}} / M
其中,Pac_ref为所述交流功率给定值,Pac_ref_last为所述锁存器中锁存的上一控制周期的交流功率给定值,Pref为所述调节器的输出,Kmax为所述双向限幅器的幅值,M为所述放大器的增益,sign( )为取符号运算,min{ }为取最小值运算;
所述第二直流源的功率给定值的计算公式如下:Pdc2_ref = Pref – Pac_ref其中,Pdc2_ref为所述第二直流源的功率给定值。
3.根据权利要求1所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置,其特征在于,所述第一获取模块通过与所述第一直流源进行通信以获取所述第一直流源的功率给定值。
4.根据权利要求1所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置,其特征在于,所述第二获取模块通过与所述第一直流源进行通信以获取所述第一直流源的功率反馈值,或者,所述第二获取模块通过传感器获取所述第一直流源的功率反馈值。
5.根据权利要求1所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置,其特征在于,所述调节器为比例调节器或比例积分调节器。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置,其特征在于,所述第一直流源为光伏面板,所述第二直流源为储能电池。
7.一种并网发电系统,其特征在于,包括根据权利要求1‑6中任一项所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置。
8.一种基于权利要求1‑6中任一项所述的并网发电系统的并网功率波动抑制装置的并网功率波动抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:获取所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值;
根据所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值计算得到交流功率给定值和所述第二直流源的功率给定值;
通过所述交流功率给定值对所述逆变器进行控制,并通过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控制。
说明书 :
并网发电系统及其并网功率波动抑制装置和方法
技术领域
背景技术
点,使得并网功率波动大,可能对电网造成冲击,甚至导致电网不稳定。
发明内容
网发电系统的性能,并且控制方式简单,对算力的要求低,实现成本低,实用性好。
述电网相连,所述并网功率波动抑制装置包括:第二直流源,所述第二直流源与所述逆变器
的直流侧相连;功率分配单元,所述功率分配单元分别与所述第二直流源和所述逆变器相
连,所述功率分配单元用于获取所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反
馈值,并根据所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值计算得到交流
功率给定值和所述第二直流源的功率给定值,以及通过所述交流功率给定值对所述逆变器
进行控制和通过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控制。
馈值;第一加法器,所述第一加法器的正输入端与所述第一获取模块相连,所述第一加法器
的负输入端与所述第二获取模块相连;调节器,所述调节器的输入端与所述第一加法器的
输出端相连;锁存器;第二加法器,所述第二加法器的正输入端与所述调节器的输出端相
连,所述第二加法器的负输入端与所述锁存器的输出端相连;放大器,所述放大器的输入端
与所述第二加法器的输出端相连;双向限幅器,所述双向限幅器的输入端与所述放大器的
输出端相连;第三加法器,所述第三加法器的一个正输入端与所述双向限幅器的输出端相
连,所述第三加法器的另一个正输入端与所述锁存器的输出端相连,所述第三加法器的输
出端输出所述交流功率给定值,其中,所述锁存器的输入端与所述第三加法器的输出端相
连以对所述交流功率给定值进行锁存;第四加法器,所述第四加法器的正输入端与所述调
节器的输出端相连,所述第四加法器的负输入端与所述第三加法器的输出端相连,所述第
四加法器的输出端输出所述第二直流源的功率给定值;第一控制模块,所述第一控制模块
与所述第三加法器的输出端相连,并连接到所述逆变器,以通过所述交流功率给定值对所
述逆变器进行控制;第二控制模块,所述第二控制模块与所述第四加法器的输出端相连,并
连接到所述第二直流源,以通过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控
制。
大器的增益,sign( )为取符号运算,min{ }为取最小值运算;
所述第一直流源的功率给定值和所述第一直流源的功率反馈值计算得到交流功率给定值
和所述第二直流源的功率给定值;通过所述交流功率给定值对所述逆变器进行控制,并通
过所述第二直流源的功率给定值对所述第二直流源进行控制。
值和第二直流源的功率给定值,以及通过交流功率给定值对逆变器进行控制和通过第二直
流源的功率给定值对第二直流源进行控制,由此,能够有效地对并网发电系统的并网功率
波动进行抑制,减小对电网的冲击,提高并网发电系统的性能,并且控制方式简单,对算力
的要求低,实现成本低,实用性好。
附图说明
具体实施方式
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。
1为发电装置,该发电装置所输出的直流电可通过逆变器2变换为交流电后接入电网3,该发
电装置的发电功率易波动,因此有必要进行并网功率波动抑制。在本发明的一个具体实施
例中,第一直流源1可为光伏面板,即本发明一个具体实施例涉及的是并网光伏发电系统的
并网功率波动抑制。
流源100和逆变器2相连,功率分配单元200用于获取第一直流源1的功率给定值和第一直流
源1的功率反馈值,并根据第一直流源1的功率给定值和第一直流源1的功率反馈值计算得
到交流功率给定值和第二直流源100的功率给定值,以及通过交流功率给定值对逆变器2进
行控制和通过第二直流源100的功率给定值对第二直流源100进行控制。
为第一直流源1实际的发电功率。本发明实施例的功率分配单元200,可将对于第一直流源1
的控制指令分解为两个部分,一部分包含交流功率给定值,也即并网功率给定值,用于控制
逆变器2,给定并网功率,另一部分包含第二直流源100的功率给定值,用于控制第二直流源
100,给定参与功率调节的第二直流源100的功率,从而实现并网功率波动抑制。
向限幅器208、第三加法器209、第四加法器210、第一控制模块211和第二控制模块212。其
中,第一获取模块201用于获取第一直流源1的功率给定值Pdc1_ref;第二获取模块202用于获
取第一直流源1的功率反馈值Pdc1_fb;第一加法器203的正输入端与第一获取模块201相连,
第一加法器203的负输入端与第二获取模块202相连;调节器204的输入端与第一加法器203
的输出端相连;第二加法器206的正输入端与调节器204的输出端相连,第二加法器206的负
输入端与锁存器205的输出端相连;放大器207的输入端与第二加法器206的输出端相连;双
向限幅器208的输入端与放大器207的输出端相连;第三加法器209的一个正输入端与双向
限幅器208的输出端相连,第三加法器209的另一个正输入端与锁存器205的输出端相连,第
三加法器209的输出端输出交流功率给定值Pac_ref;锁存器205的输入端与第三加法器209的
输出端相连以对交流功率给定值进行锁存;第四加法器210的正输入端与调节器204的输出
端相连,第四加法器210的负输入端与第三加法器209的输出端相连,第四加法器210的输出
端输出第二直流源100的功率给定值Pdc2_ref;第一控制模块211与第三加法器209的输出端
相连,并连接到逆变器2,以通过交流功率给定值对逆变器2进行控制;第二控制模块212与
第四加法器210的输出端相连,并连接到第二直流源100,以通过第二直流源100的功率给定
值对第二直流源100进行控制。
次交流功率给定值和第二直流源100的功率给定值,并对逆变器2进行一次控制和对第二直
流源100进行一次控制。在当前的控制周期,锁存器205输出至第二加法器206的负输入端、
第三加法器209的另一个正输入端的是上一控制周期的交流功率给定值Pac_ref_last。
获取第一直流源1的功率反馈值Pdc1_fb。在本发明的其他实施例中,第二获取模块202还可通
过传感器获取第一直流源1的功率反馈值Pdc1_fb,例如可通过在第一直流源1的输出端设置
电压传感器和电流传感器以得到第一直流源1的功率反馈值Pdc1_fb。
当于调节后的第一直流源1的实际输出功率。
益,sign( )为取符号运算,min{ }为取最小值运算。
Pref,且第二直流源100的功率给定值Pdc2_ref = 0,此时第二直流源100不参与功率调节;如
果|Pref ‑ Pac_ref_last|*M>Kmax,说明当前控制周期相对于上一控制周期并网功率变化在预
设范围之外,并网功率波动较大,需要进行抑制,则交流功率给定值Pac_ref = Pac_ref_last +
sign(Pref ‑ Pac_ref_last) * Kmax / M,且第二直流源100的功率给定值Pdc2_ref = Pref ‑
Pac_ref_last ‑ sign(Pref ‑ Pac_ref_last) * Kmax / M,此时第二直流源100参与功率调节。
率的变化率,即本发明实施例的抑制深度可调节,能够提高系统配置的灵活性。比如,在相
同的M下,Kmax变大,并网功率可接受的变化率也就越大,第二直流源100参与功率调节的频
次会减小,并且在第二直流源100参与功率调节时,其调节的幅度会减小,功率分配单元200
给出的并网功率给定值会出现更大的变化率,即抑制深度变小;反之,Kmax变小,第二直流源
100参与功率调节的频次会增加,并且在第二直流源100参与功率调节时,其调节的幅度会
增大,功率分配单元200给出的并网功率给定值会出现更小的变化率,即抑制深度变大。又
比如,在相同的Kmax下,M变小,并网功率可接受的变化率也就越大,第二直流源100参与功率
调节的频次会减小,并且在第二直流源100参与功率调节时,其调节的幅度会减小,功率分
配单元200给出的并网功率给定值会出现更大的变化率,即抑制深度变小;反之,M变大,抑
制深度变大。
值和第一直流源的功率反馈值计算得到交流功率给定值和第二直流源的功率给定值,以及
通过交流功率给定值对逆变器进行控制和通过第二直流源的功率给定值对第二直流源进
行控制,由此,能够有效地对并网发电系统的并网功率波动进行抑制,减小对电网的冲击,
提高并网发电系统的性能,并且控制方式简单,对算力的要求低,实现成本低,实用性好。
此不再赘述。
取符号运算,min{ }为取最小值运算。
Pref,且第二直流源的功率给定值Pdc2_ref = 0,此时第二直流源不参与功率调节;如果|Pref
‑ Pac_ref_last|*M>Kmax,说明当前控制周期相对于上一控制周期并网功率变化在预设范围之
外,并网功率波动较大,需要进行抑制,则交流功率给定值Pac_ref = Pac_ref_last + sign(Pref
‑ Pac_ref_last) * Kmax / M,且第二直流源的功率给定值Pdc2_ref = Pref ‑ Pac_ref_last ‑ sign
(Pref ‑ Pac_ref_last) * Kmax / M,此时第二直流源参与功率调节。
即本发明实施例的抑制深度可调节,能够提高系统配置的灵活性。比如,在相同的M下,Kmax
变大,并网功率可接受的变化率也就越大,第二直流源参与功率调节的频次会减小,并且在
第二直流源参与功率调节时,其调节的幅度会减小,并网功率给定值会出现更大的变化率,
即抑制深度变小;反之,Kmax变小,第二直流源参与功率调节的频次会增加,并且在第二直流
源参与功率调节时,其调节的幅度会增大,并网功率给定值会出现更小的变化率,即抑制深
度变大。又比如,在相同的Kmax下,M变小,并网功率可接受的变化率也就越大,第二直流源参
与功率调节的频次会减小,并且在第二直流源参与功率调节时,其调节的幅度会减小,并网
功率给定值会出现更大的变化率,即抑制深度变小;反之,M变大,抑制深度变大。
源的功率反馈值计算得到交流功率给定值和第二直流源的功率给定值,以及通过交流功率
给定值对逆变器进行控制和通过第二直流源的功率给定值对第二直流源进行控制,由此,
能够有效地对并网发电系统的并网功率波动进行抑制,减小对电网的冲击,提高并网发电
系统的性能,并且控制方式简单,对算力的要求低,实现成本低,实用性好。
(基值为逆变器的额定功率),图5中的实线为功率分配单元计算得到的交流功率给定值
Pac_ref,虚线为功率分配单元计算得到的第二直流源的功率给定值Pdc2_ref。从图5中可以看
出,本发明实施例的功率分配单元可以有效分解出分别用以控制逆变器和第二直流源的功
率给定值。
(基值为逆变器的额定功率),图6中虚线为本发明实施例的方案实施前的并网功率曲线,实
线为本发明实施例的方案实施后的并网功率曲线。从图6中可以看出,本发明实施例可对并
网功率波动起到明显的抑制作用。
可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必针对相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或
多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员
可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组
合。
分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺
序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下
列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路
的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场
可编程门阵列(FPGA)等。
块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如
果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机
可读取存储介质中。
实施例进行变化、修改、替换和变型。