CN105490320B - 光伏电站储能方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电站储能方法和系统，其中，光伏电站储能系统包括：储能电池组；光伏电池板子系统；双向逆变器的一端与光伏电池板子系统相连，双向逆变器的另一端与电网相连；双向DC/DC变换器的一端与双向逆变器的一端相连，双向DC/DC变换器的另一端与储能电池组相连；监控子系统对储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制；调度子系统与电网控制系统和监控子系统相连，调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式。本发明成本低，结构简单，控制策略清晰，可靠性与适用性高。

Description

光伏电站储能方法和系统

技术领域

本发明涉及光伏电站技术领域，特别涉及一种光伏电站储能方法和一种光伏电站储能系统。

背景技术

伴随着不可再生能源的日益枯竭，可再生能源发电(即新能源发电)获得了越来越广泛的应用。但是，由于可再生能源发电中的光伏发电、风力发电等受气象因素的影响，发电具有间歇性和随机波动性，导致输出电能波动，给电网及负荷带来不可忽视的负面影响。同时，电网还面临用电高峰、用电低谷问题，而峰谷期用电需求的巨大差异会增加高昂的成本。目前，在新能源发电系统中加入储能部件来解决光伏发电的间歇性和随机波动性，提高电网的安全稳定性，同时降低成本并提高收益，成为最主流的解决方案。由于，前期建设的大量旧光伏电站仅包含光伏电池板和逆变器，并没有配置相应的储能部件，光伏电站的输出电能很不稳定，对电网影响较大，需要进行相应改造，包括增加储能部件以平滑输出功率曲线。

相关技术中，提供了一种光伏混合超级电容和锂电池组的系统及其功率调节方法，该系统采用两套DC-DC变换器，且DC-DC变换器的容量较大。其中，光伏电池侧DC-DC变换器负责MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪)，储能电池侧DC-DC变换器负责对电池进行充放电，逆变器根据接收的功率指令输出电能。

相关技术中的光伏混合超级电容和锂电池组的系统仍然存在以下缺点：结构复杂、成本较高且控制策略不清晰。因此，需要对相关技术进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种光伏电站储能系统，该光伏电站储能系统成本低，控制策略和结构简单。

本发明的另一个目的在于提出一种光伏电站储能方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种光伏电站储能系统，该光伏电站储能系统包括：储能电池组；光伏电池板子系统；双向逆变器，所述双向逆变器的一端与所述光伏电池板子系统相连，所述双向逆变器的另一端与电网相连；双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的一端与所述双向逆变器的一端相连，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述储能电池组相连；监控子系统，所述监控子系统对所述储能电池组、所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行控制；以及调度子系统，所述调度子系统与电网控制系统和所述监控子系统相连，所述调度子系统接收所述电网控制系统的控制参数，并将所述控制参数通过所述监控子系统发送至所述双向逆变器，并控制所述双向逆变器的工作模式，其中，所述双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，所述双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，所述双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，所述双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。

本发明实施例提出的光伏电站储能系统通过监控子系统对储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制，同时通过调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式，其中，双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。该光伏电站储能系统不仅适用于规划新建光伏电站，而且只需在旧光伏电站基础上增加双向DC/DC变换器和储能电池组即可完成对旧光伏电站的升级改造，成本低、结构简单，且控制策略清晰。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种光伏电站储能方法，该光伏电站储能方法包括以下步骤：通过光伏电站储能系统中的监控子系统对所述光伏电站储能系统中的储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行控制；以及通过所述光伏电站储能系统中的调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将所述控制参数通过所述监控子系统发送至所述双向逆变器，并控制所述双向逆变器的工作模式，其中，所述双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，所述双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，所述双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，所述双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。

本发明实施例提出的光伏电站储能方法，通过光伏电站储能系统中的监控子系统对光伏电站储能系统中的储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制，同时通过光伏电站储能系统中的调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式，其中，双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。该光伏电站储能方法不仅适用于规划新建光伏电站，而且只需在旧光伏电站基础上增加双向DC/DC变换器和储能电池组即可完成对旧光伏电站的升级改造，成本低、结构简单，且控制策略清晰。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的光伏电站储能系统的方框示意图；

图2为根据本发明一个具体实施例的光伏电站储能系统的在白天环境下，双向逆变器的控制示意图；

图3为根据本发明另一个具体实施例的光伏电站储能系统的在夜间环境下，双向逆变器的控制示意图；

图4为根据本发明实施例的光伏电站储能方法的流程图；以及

图5为根据本发明一个具体实施例的光伏电站储能方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的光伏电站储能系统和光伏电站储能方法。

如图1所示，本发明实施例的光伏电站储能系统1包括：储能电池组10、光伏电池板子系统20、双向逆变器30、双向DC/DC变换器40、监控子系统50以及调度子系统60。其中，双向逆变器30的一端例如直流输入端通过直流母线与光伏电池板子系统20相连，双向逆变器30的另一端通过交流母线与电网70相连。双向DC/DC变换器40的一端分别通过直流母线与光伏电池板子系统20和双向逆变器30的一端相连，双向DC/DC变换器40的另一端与储能电池组10相连。监控子系统50对储能电池组10、双向逆变器30和双向DC/DC变换器40进行监控，并根据控制指令对双向逆变器30和双向DC/DC变换器40进行控制。调度子系统60与电网控制系统80和监控子系统50相连，调度子系统60接收电网控制系统80的控制参数，并将控制参数通过监控子系统50发送至双向逆变器30，并控制双向逆变器30的工作模式，其中，双向逆变器30在白天环境下工作在MPPT工作模式以保证储能电池组10输出功率的最大化，双向DC/DC变换器40在白天环境下工作在恒功率工作模式，从而使得储能电池组10进行放电功率补偿或吸收功率以实现平滑系统功率输出、调峰调频和无功补偿等。双向逆变器30在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器40在夜间环境下工作在恒压模式。

具体地，在本发明的一个实施例中，储能电池组10可以采用储能密度大、充放电循环次数高的磷酸铁锂电池等新型电池。具体地，在本发明的一个实施例中，光伏电站储能系统1还可以包括电池管理子系统70，电池管理子系统70用于统计储能电池组10中各单体电池的电压、电流、SOC(State Of Charge，荷电状态)、告警等信息。具体地，在本发明的一个实施例中，监控子系统50可以通过通讯总线与光伏电池板子系统20、双向逆变器30、双向DC/DC变换器40、电池管理子系统70相连，监控子系统50用于实时监控各器件例如光伏电池板子系统20、双向逆变器30、双向DC/DC变换器40和储能电池组10等的电压、电流、功率、运行状态、告警信息等，以及对调度子系统60下发的控制指令进行处理后，根据处理后的控制指令对双向逆变器30和双向DC/DC变换器40进行控制。

具体地，在本发明的一个实施例中，双向逆变器30可以包括三相逆变桥31例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块或IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)、交流滤波器32、第一采样电路33和逆变控制器34等。其中，三相逆变桥31的直流输入端与直流母线相连。交流滤波器32的输入端与三相逆变桥31的输出端相连，交流滤波器32的输出端与交流母线相连。第一采样电路33可以包括逆变电感电流采样模块331、交流电压采样模块332和直流电压电流采样模块333。其中，逆变电感电流采样模块331与交流滤波器32的输入端相连以获取三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic。交流电压采样模块332与交流滤波器32的输出端相连以获取三相交流电压Ua、Ub和Uc。直流电压电流采样模块333与直流母线相连。第一采样电路33的输出端分别与逆变控制器34和监控子系统50相连。逆变控制器34例如DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)用于接收第一采样电路33的输出信息例如角度捕获信息和接收监控子系统50下发的功率目标值，并进行相应处理、调节、计算以获得PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调制波，进而根据PWM调制波驱动三相逆变器桥31工作。具体地，在本发明的一个实施例中，逆变电感电流采样模块331可以包括霍尔电流传感器和电流变换器等，交流电压采样模块332包括电压互感器等，直流电压电流采样模块333可以包括电压过零检测电路等。

具体地，在本发明的一个实施例中，双向DC/DC变换器40可以包括双向升降压电路41例如IGBT模块或IPM、第二采样电路42和DC控制器43例如DSP等。其中，双向升降压电路41的输入端与直流母线相连，双向升降压电路41的输出端与储能电池组10相连。第二采样电路42设置在双向DC/DC变换器40的输入端，以获得直流电压Udc2(即直流母线的电压Udc)和直流电流Idc2。

进一步地，在本发明的一个实施例中，控制参数可以为电网控制系统80发送的有功目标功率Pboj和无功目标功率Qobj。具体地，在本发明的一个实施例中，有功目标功率Pboj可以由储能电池组10和光伏电池板子系统20通过双向逆变器30和双向DC/DC变换器40将直流功率转化为交流功率来提供，无功目标功率Qobj可以由双向逆变器30的直流输入端的电容进行无功功率交换来提供。

具体地，如图2所示，在本发明的一个具体实施例中，在双向逆变器30接收到监控子系统50下发的有功目标功率Pobj和无功目标功率Qobj后，经逆变控制器34中的MPPT控制模块对有功目标功率Pobj进行处理以获取有功目标电压Udcobj，进而获得有功目标电流Iqobj，同时根据当前三相交流电压Ua、Ub和Uc将无功目标功率Qobj转换为无功目标电流Idobj。以及双向逆变器30同时通过第一采样电路33获得三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic，并对三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic进行abc/dq坐标变换后获得实际有功电流Iq和实际无功电流Id。进而分别将有功目标电流Iqobj与实际有功电流Iq、无功目标电流Idobj与实际无功电流Id进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压Vq和无功电压Vd，再将有功电压Vq和无功电压Vd通过dq/abc坐标变换后获得三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe，进而可以采用普通SPWM(Sinusoidal PWM，正弦脉冲宽度调制)或者SVPWM(Space Vector PWM，空间矢量脉冲宽度调制)方法对三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥31，从而获得无功功率Qout即无功目标功率Qobj和有功功率Pmmpt(以下简称Pmppt功率)。

进一步地，在本发明的一个实施例中，双向逆变器30在进入MPPT工作模式之后，监控子系统50可以根据双向逆变器30的Pmppt功率和有功目标功率Pobj对双向DC/DC变换器40进行控制。需要说明的是，由于外界环境如光照、温度等的不确定性，Pmppt功率会存在较大波动，因此，可以通过双向DC/DC变换器40结合储能电池组10来平滑波动部分的功率并补偿Pmppt功率与有功目标功率Pobj的差额。由于只需要补偿Pmppt功率与有功目标功率Pobj的差额和考虑储能电池组10在夜间的充电时间，双向DC/DC变换器40的容量可以小于光伏电站储能系统1的额定功率。

具体地，在本发明的一个实施例中，双向逆变器30在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率大于有功目标功率Pobj，则可以通过双向DC/DC变换器40从光伏电池板子系统20向储能电池组10输入Pmppt功率减去有功目标功率Pobj之后的功率Pdc1，并通过双向逆变器30从光伏电池板子系统20向电网70提供有功目标功率Pobj。进一步地，在本发明的一个实施例中，当通过双向DC/DC变换器40从光伏电池板子系统20向储能电池组10输入Pmppt功率减去有功目标功率Pobj之后的功率Pdc1时，可以根据Pmppt功率与有功目标功率Pobj之差Pdc1和双向DC/DC变换器40直流输入端的电压即直流电压Udc2获取双向DC/DC变换器40的目标电流Idcobj。具体地，在本发明的一个实施例中，可以根据以下公式来获取双向DC/DC变换器40的目标电流Idcobj：

Idcobj＝Pdc1/Udc2

进一步地，在本发明的一个实施例中，在获取双向DC/DC变换器40的目标电流Idcobj后，需在确保储能电池组10的SOC保持在预设限定范围内并留有一定余量，以保证储能电池组10的使用寿命、安全性及调度补偿工作的可持续性后，综合当前储能电池组10的电压、电流、SOC及电池参数等信息来计算出储能电池组10当前允许的最大充电电流Imax。进一步地，在本发明的一个实施例中，如果abs(Idcobj)大于或等于abs(Imax)，则将Idcobj设置为Imax。进一步地，在本发明的一个实施例中，双向DC/DC变换器40可以对Idcobj–Idc2进行PI调节后驱动双向升降压电路41的开关管例如IGBT，从而输入功率Pdc1。此时，光伏电站储能系统1的总输出有功功率P＝Pobj+Pdc1＝Pmppt，无功功率Q＝Qout＝Qobj。

具体地，在本发明的另一个实施例中，双向逆变器30在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率等于有功目标功率，则控制双向DC/DC变换器40关闭，通过双向逆变器30从光伏电池板子系统20向电网70提供有功目标功率。具体地，在本发明的再一个实施例中，双向逆变器30在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率小于有功目标功率，则通过双向逆变器30从光伏电池板子系统20向电网70提供Pmppt功率，并通过双向DC/DC变换器40从储能电池组10向电网70输入有功目标功率减去Pmppt功率之后的功率Pdc2。

具体地，在本发明的一个实施例中，在夜间环境下，可以通过双向逆变器30、双向DC/DC变换器40从电网70向储能电池组10充电以补充有功充电功率Pch。进一步地，在本发明的一个实施例中，在夜间环境下，监控子系统50可以根据储能电池组10的电压和电量，以及电价波动情况或电网峰谷特性，并以经济性和安全性为前提，获取每个阶段即夜间不同时间段中双向逆变器30的目标功率Pchobj，并根据目标功率Pchobj和当前电网电压确定双向DC/DC变换器40的恒压目标值Udcobj，进而双向DC/DC变换器40根据该恒压目标值Udcobj恒定直流母线的电压Udc。进一步地，在本发明的一个实施例中，双向DC/DC变换器40可以对Udcobj–Udc2进行PI调节后驱动双向升降压电路41的开关管例如IGBT，从而保证直流母线的电压Udc保持稳定在恒压目标值Udcobj附近。

进一步地，在本发明的另一个具体实施例中，如图3所示，监控子系统50在获取每个阶段中双向逆变器30的目标功率Pchobj后，逆变控制器34可以接收此目标功率Pchobj，并将目标功率Pchobj转化为有功目标电流Iqobj_ch，此时，无功目标功率Qchobj为0，无功目标电流Idobj_ch为0。同时双向逆变器30可以通过第一采样电路33获得三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic，并对三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic进行abc/dq坐标变换后获得实际有功电流Iq和实际无功电流Id。进而分别将有功目标电流Iqobj_ch与实际有功电流Iq、无功目标电流Idobj_ch与实际无功电流Id进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压Vq和无功电压Vd，再将有功电压Vq和无功电压Vd通过dq/abc坐标变换后获得三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe，进而可以采用普通SPWM或者SVPWM方法对三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥31，从而获得有功充电功率Pch。

本发明实施例提出的光伏电站储能系统通过监控子系统对储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制，同时通过调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式，其中，双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。该光伏电站储能系统不仅适用于规划新建光伏电站，而且只需在旧光伏电站基础上增加双向DC/DC变换器和储能电池组即可完成对旧光伏电站的升级改造，成本低、结构简单，且控制策略清晰，可靠性与适用性大大提高。

本发明另一方面实施例还提出了一种光伏电站储能方法，该方法可以应用于上述的光伏电站储能系统1，如图4所示，该光伏电站储能方法包括以下步骤：

S1，通过光伏电站储能系统中的监控子系统对光伏电站储能系统中的储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制。

S2，通过光伏电站储能系统中的调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式，其中，双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。

需要说明的是，双向逆变器工作在MPPT工作模式可以保证储能电池组输出功率的最大化。双向DC/DC变换器工作在恒功率工作模式，可以使得储能电池组进行放电功率补偿或吸收功率以实现平滑系统功率输出、调峰调频和无功补偿等。

具体地，在本发明的一个实施例中，储能电池组可以采用储能密度大、充放电循环次数高的磷酸铁锂电池等新型电池。具体地，在本发明的一个实施例中，还可以通过电池管理子系统统计储能电池组中各单体电池的电压、电流、SOC、告警等信息。具体地，在本发明的一个实施例中，监控子系统可以实时监控各器件例如光伏电池板子系统、双向逆变器、双向DC/DC变换器和储能电池组等的电压、电流、功率、运行状态、告警信息等，以及对调度子系统下发的控制指令进行处理后，根据处理后的控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制。

进一步地，在本发明的一个实施例中，控制参数可以为电网控制系统发送的有功目标功率和无功目标功率。具体地，在本发明的一个实施例中，有功目标功率可以由储能电池组和光伏电池板子系统通过双向逆变器和双向DC/DC变换器将直流功率转化为交流功率来提供，无功目标功率可以由双向逆变器的直流输入端的电容进行无功功率交换来提供。

具体地，在本发明的一个具体实施例中，在双向逆变器接收到监控子系统下发的有功目标功率和无功目标功率后，经逆变控制器中的MPPT控制模块对有功目标功率进行处理以获取有功目标电压，进而获得有功目标电流Iqobj，同时根据当前三相交流电压Ua、Ub和Uc将无功目标功率转换为无功目标电流Idobj。以及双向逆变器同时通过第一采样电路获得三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic，并对三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic进行abc/dq坐标变换后获得实际有功电流Iq和实际无功电流Id。进而分别将有功目标电流Iqobj与实际有功电流Iq、无功目标电流Idobj与实际无功电流Id进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压Vq和无功电压Vd，再将有功电压Vq和无功电压Vd通过dq/abc坐标变换后获得三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe，进而可以采用普通SPWM或者SVPWM方法对三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥，从而获得无功功率即无功目标功率和有功功率Pmmpt(以下简称Pmppt功率)。

进一步地，在本发明的一个实施例中，双向逆变器在进入MPPT工作模式之后，监控子系统可以根据双向逆变器的Pmppt功率和有功目标功率对双向DC/DC变换器进行控制。需要说明的是，由于外界环境如光照、温度等的不确定性，Pmppt功率会存在较大波动，因此，可以通过双向DC/DC变换器结合储能电池组来平滑波动部分的功率并补偿Pmppt功率与有功目标功率的差额。由于只需要补偿Pmppt功率与有功目标功率的差额和考虑储能电池组在夜间的充电时间，双向DC/DC变换器的容量可以小于系统的额定功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，双向逆变器在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率大于有功目标功率，则可以通过双向DC/DC变换器从光伏电站储能系统中的光伏电池板子系统向储能电池组输入Pmppt功率减去有功目标功率之后的功率，并通过双向逆变器从光伏电池板子系统向电网提供有功目标功率。进一步地，在本发明的一个实施例中，当通过双向DC/DC变换器从光伏电池板子系统向储能电池组输入Pmppt功率减去有功目标功率之后的功率时，可以根据Pmppt功率与有功目标功率之差和双向DC/DC变换器直流输入端的电压获取双向DC/DC变换器的目标电流。具体地，在本发明的一个实施例中，可以根据以下公式来获取双向DC/DC变换器的目标电流：

Idcobj＝Pdc1/Udc2

其中，Pdc1为Pmppt功率减去有功目标功率之后的功率，Udc2为双向DC/DC变换器直流输入端的电压。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在获取双向DC/DC变换器的目标电流后，需在确保储能电池组的SOC保持在预设限定范围内并留有一定余量，以保证储能电池组的使用寿命、安全性及调度补偿工作的可持续性后，综合当前储能电池组的电压、电流、SOC及电池参数等信息来计算出储能电池组当前允许的最大充电电流Imax。进一步地，在本发明的一个实施例中，如果abs(Idcobj)大于或等于abs(Imax)，则将Idcobj设置为Imax，Idcobj为双向DC/DC变换器的目标电流，Imax为储能电池组当前允许的最大充电电流Imax。

如图5所示，通过双向DC/DC变换器从光伏电池板子系统向储能电池组输入Pmppt功率减去有功目标功率之后的功率可以包括以下步骤：

S51，获取双向DC/DC变换器的目标功率Pdc1。

具体地，双向DC/DC变换器的目标功率Pdc1等于Pmppt功率减去有功目标功率Pobj。

S52，获取双向DC/DC变换器的目标电流Idcobj。

具体地，双向DC/DC变换器的目标电流Idcobj＝Pdc1/Udc2，其中，Udc2为双向DC/DC变换器的直流输入端的电压。

S53，判断abs(Idcobj)是否大于或等于abs(Imax)。

如果是，则进入步骤S54，如果否，则进入步骤S55，其中，abs(Idcobj)为双向DC/DC变换器的目标电流Idcobj的绝对值，abs(Imax)为储能电池组当前允许的最大充电电流Imax的绝对值。

S54，Idcobj＝Imax。

进入步骤S55。

S55，对Idcobj–Idc2进行PI调节。

其中，Idc2为双向DC/DC变换器的的直流输入端的电流。

S56，驱动双向升降压电路的开关管以输入功率Pdc1。

进一步地，在本发明的另一个实施例中，双向逆变器在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率等于有功目标功率，则控制双向DC/DC变换器关闭，通过双向逆变器从光伏电池板子系统向电网提供有功目标功率。进一步地，在本发明的再一个实施例中，双向逆变器在进入MPPT工作模式之后，如果Pmppt功率小于有功目标功率，则通过双向逆变器从光伏电池板子系统向电网提供Pmppt功率，并通过双向DC/DC变换器从储能电池组向电网输入有功目标功率减去Pmppt功率之后的功率。

具体地，在本发明的一个实施例中，在夜间环境下，可以通过双向逆变器、双向DC/DC变换器从电网向储能电池组充电以补充有功充电功率。进一步地，在本发明的一个实施例中，在夜间环境下，监控子系统可以根据储能电池组的电压和电量，以及电价波动情况或电网峰谷特性，并以经济性和安全性为前提，获取每个阶段中双向逆变器的目标功率，并根据目标功率确定双向DC/DC变换器的恒压目标值。进一步地，在本发明的一个具体实施例中，双向DC/DC变换器可以对Udcobj–Udc2进行PI调节后驱动双向升降压电路的开关管例如IGBT，从而保证双向DC/DC变换器的直流输入端的电压保持稳定在恒压目标值附近，其中，Udcobj为恒压目标值，Udc2为双向DC/DC变换器的直流输入端的电压。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，监控子系统在获取每个阶段中双向逆变器的目标功率后，逆变控制器可以接收此目标功率，并将目标功率转化为有功目标电流Iqobj_ch，此时，无功目标功率为0，无功目标电流Idobj为0。同时双向逆变器可以通过第一采样电路获得三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic，并对三相交流电压Ua、Ub和Uc、三相逆变电感电流Ia、Ib和Ic进行abc/dq坐标变换后获得实际有功电流Iq和实际无功电流Id。进而分别将有功目标电流Iqobj_ch与实际有功电流Iq、无功目标电流Idobj与实际无功电流Id进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压Vq和无功电压Vd，再将有功电压Vq和无功电压Vd通过dq/abc坐标变换后获得三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe，进而可以采用普通SPWM或者SVPWM方法对三相电压Uaexe、Ubexe、Ucexe进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥，从而获得有功充电功率。

本发明实施例提出的光伏电站储能方法，通过光伏电站储能系统中的监控子系统对光伏电站储能系统中的储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对双向逆变器和双向DC/DC变换器进行控制，同时通过光伏电站储能系统中的调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将控制参数通过监控子系统发送至双向逆变器，并控制双向逆变器的工作模式，其中，双向逆变器在白天环境下工作在MPPT工作模式，双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式。该光伏电站储能方法不仅适用于规划新建光伏电站，而且只需在旧光伏电站基础上增加双向DC/DC变换器和储能电池组即可完成对旧光伏电站的升级改造，成本低、结构简单，且控制策略清晰，可靠性与适用性大大提高。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，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。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。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。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模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。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特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一定指的是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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种光伏电站储能系统，其特征在于，包括：

储能电池组；

光伏电池板子系统；

双向逆变器，所述双向逆变器的一端与所述光伏电池板子系统相连，所述双向逆变器的另一端与电网相连；

双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的一端与所述双向逆变器的一端相连，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述储能电池组相连；

监控子系统，所述监控子系统对所述储能电池组、所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行控制；以及

调度子系统，所述调度子系统分别与电网控制系统和所述监控子系统相连，所述调度子系统接收所述电网控制系统的控制参数，并将所述控制参数通过所述监控子系统发送至所述双向逆变器，并控制所述双向逆变器的工作模式，其中，所述控制参数为所述电网控制系统发送的有功目标功率和无功目标功率，所述双向逆变器在白天环境下工作在最大功率点跟踪MPPT工作模式，所述双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，所述双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，所述双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式；

其中，所述双向逆变器在接收到所述有功目标功率和所述无功目标功率后，具体用于：

对所述有功目标功率进行处理以获取有功目标电压，进而获得有功目标电流；

根据当前三相交流电压将所述无功目标功率转换为无功目标电流；

对三相交流电压、三相逆变电感电流进行abc/dq坐标变换，以获得实际有功电流和实际无功电流；

分别将所述有功目标电流与所述实际有功电流、所述无功目标电流与所述实际无功电流进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压和无功电压；

将所述有功电压和所述无功电压通过dq/abc坐标变换后获得三相电压，并采用SPWM或者SVPWM方法对所述三相电压进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥，从而获得有功功率，其中，所述有功功率简称为Pmppt功率。

2.如权利要求1所述的光伏电站储能系统，其特征在于，所述双向逆变器在进入所述MPPT工作模式之后，所述监控子系统根据所述双向逆变器的Pmppt功率和所述有功目标功率对所述双向DC/DC变换器进行控制。

3.如权利要求2所述的光伏电站储能系统，其特征在于，

如果所述Pmppt功率大于所述有功目标功率，则通过所述双向DC/DC变换器从所述光伏电池板子系统向所述储能电池组输入所述Pmppt功率减去所述有功目标功率之后的功率，并通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述有功目标功率；

如果所述Pmppt功率等于所述有功目标功率，则控制所述双向DC/DC变换器关闭，通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述有功目标功率；以及

如果所述Pmppt功率小于所述有功目标功率，则通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述Pmppt功率，并通过所述双向DC/DC变换器从所述储能电池组向所述电网输入所述有功目标功率减去所述Pmppt功率之后的功率。

4.如权利要求3所述的光伏电站储能系统，其特征在于，当通过所述双向DC/DC变换器从所述光伏电池板子系统向所述储能电池组输入所述Pmppt功率减去所述有功目标功率之后的功率时，根据所述Pmppt功率与所述有功目标功率之差和所述双向DC/DC变换器直流输入端的电压获取所述双向DC/DC变换器的目标电流。

5.如权利要求4所述的光伏电站储能系统，其特征在于，如果Idcobj的绝对值大于或等于Imax的绝对值，则将所述Idcobj设置为Imax，所述Idcobj为所述双向DC/DC变换器的目标电流，所述Imax为所述储能电池组当前允许的最大充电电流。

6.如权利要求1所述的光伏电站储能系统，其特征在于，在夜间环境下，所述监控子系统根据所述储能电池组的电压和电量，以及电价波动情况或电网峰谷特性获取每个阶段中所述双向逆变器的目标功率，并根据所述目标功率确定所述双向DC/DC变换器的恒压目标值。

7.一种光伏电站储能方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过光伏电站储能系统中的监控子系统对所述光伏电站储能系统中的储能电池组、双向逆变器和双向DC/DC变换器进行监控，并根据控制指令对所述双向逆变器和所述双向DC/DC变换器进行控制；以及

通过所述光伏电站储能系统中的调度子系统接收电网控制系统的控制参数，并将所述控制参数通过所述监控子系统发送至所述双向逆变器，并控制所述双向逆变器的工作模式，其中，所述控制参数为所述电网控制系统发送的有功目标功率和无功目标功率，所述双向逆变器在白天环境下工作在最大功率点跟踪MPPT工作模式，所述双向DC/DC变换器在白天环境下工作在恒功率工作模式，所述双向逆变器在夜间环境下工作在恒功率充电工作模式，所述双向DC/DC变换器在夜间环境下工作在恒压模式；

其中，所述双向逆变器在接收到所述有功目标功率和所述无功目标功率后，具体用于：

对所述有功目标功率进行处理以获取有功目标电压，进而获得有功目标电流；

根据当前三相交流电压将所述无功目标功率转换为无功目标电流；

对三相交流电压、三相逆变电感电流进行abc/dq坐标变换，以获得实际有功电流和实际无功电流；

分别将有功目标电流与实际有功电流、无功目标电流与实际无功电流进行差分，再分别经过PI调节获得有功电压和无功电压；

将所述有功电压和所述无功电压通过dq/abc坐标变换后获得三相电压，并采用SPWM或者SVPWM方法对所述三相电压进行调制以产生驱动信号驱动三相逆变桥，从而获得有功功率，其中，所述有功功率简称为Pmppt功率。

8.如权利要求7所述的光伏电站储能方法，其特征在于，所述双向逆变器在进入所述MPPT工作模式之后，所述监控子系统根据所述双向逆变器的Pmppt功率和所述有功目标功率对所述双向DC/DC变换器进行控制。

9.如权利要求8所述的光伏电站储能方法，其特征在于，

如果所述Pmppt功率大于所述有功目标功率，则通过所述双向DC/DC变换器从所述光伏电站储能系统中的光伏电池板子系统向所述储能电池组输入所述Pmppt功率减去所述有功目标功率之后的功率，并通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述有功目标功率；

如果所述Pmppt功率等于所述有功目标功率，则控制所述双向DC/DC变换器关闭，通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述有功目标功率；以及

如果所述Pmppt功率小于所述有功目标功率，则通过所述双向逆变器从所述光伏电池板子系统向所述电网提供所述Pmppt功率，并通过所述双向DC/DC变换器从所述储能电池组向所述电网输入所述有功目标功率减去所述Pmppt功率之后的功率。

10.如权利要求9所述的光伏电站储能方法，其特征在于，当通过所述双向DC/DC变换器从所述光伏电池板子系统向所述储能电池组输入所述Pmppt功率减去所述有功目标功率之后的功率时，根据所述Pmppt功率与所述有功目标功率之差和所述双向DC/DC变换器直流输入端的电压获取所述双向DC/DC变换器的目标电流。

11.如权利要求10所述的光伏电站储能方法，其特征在于，如果Idcobj的绝对值大于或等于Imax的绝对值，则将所述Idcobj设置为Imax，所述Idcobj为所述双向DC/DC变换器的目标电流，所述Imax为所述储能电池组当前允许的最大充电电流。

12.如权利要求7所述的光伏电站储能方法，其特征在于，在夜间环境下，所述监控子系统根据所述储能电池组的电压和电量，以及电价波动情况或电网峰谷特性获取每个阶段中所述双向逆变器的目标功率，并根据所述目标功率确定所述双向DC/DC变换器的恒压目标值。