CN105723519A - 用于运行具有储能器的光伏设备的方法以及用于连接储能器的双向转换器 - Google Patents

用于运行具有储能器的光伏设备的方法以及用于连接储能器的双向转换器 Download PDF

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Abstract

为了运行具有逆变器(2)、具有连接到所述逆变器(2)的输入端(7)上的光伏发电机(3)、具有用于电能的储能器(4)以及具有双向转换器(5)的光伏设备(1),由所述转换器(5)检测由所述光伏发电机(3)输出的功率的时间变化过程,其中,所述逆变器(2)在所述输入端(7)上预给定光伏发电机(3)的运行电压并且设置用于追踪所述光伏发电机(3)的最大功率运行电压,所述储能器(4)通过所述双向转换器(5)与所述光伏发电机(3)并联地连接到所述逆变器(2)的所述输入端(7)上。在补偿模式(26)中如此运行所述转换器(5):使得所述转换器(5)补偿所述光伏发电机(3)的所述功率相对于通过所述输入端(7)流入所述逆变器(2)的期望功率的波动,其方式是,所述转换器(5)如此匹配由所述转换器(5)向所述输入端(7)输出的功率或从所述输入端分支的功率(PDC),使得所述转换器(5)的所述功率(PDC)与所述光伏发电机(3)的所述功率(PPV)之和等于所述期望功率(PSoll)。在追踪模式中如此运行所述转换器(5),使得所述转换器能实现通过所述逆变器(2)追踪最大功率运行电压。在所述光伏设备(1)的持续运行中,重复地在补偿模式和追踪模式之间转换,在所述持续运行中所述光伏发电机(3)的功率可供使用。

Description

用于运行具有储能器的光伏设备的方法以及用于连接储能器的双向转换器
技术领域
本发明涉及一种用于运行具有储能器的光伏设备的方法,所述方法具有独立权利要求1的前序部分的特征。本发明还涉及一种用于连接储能器的双向转换器,该双向转换器执行所述方法。
储能器尤其可以涉及蓄电池或电池,例如也涉及电容电池。但是储能器原则上也可以包括电机和飞轮质量(Schwungmasse),以便以机械能形式中间存储电能。储能器还可以由不同的部分储能器共同组成。
背景技术
因为光伏发电机在夜晚不提供电功率而在白天提供变化的、根据云层情况甚至短期波动的电功率,所以人们对于用于电能的储能器的集成特别感兴趣。利用这种储能器使得光伏设备能够不论在夜晚和白天都提供不变的电功率。
已知用于光伏设备的光伏逆变器,其除了发电机连接端以外还具有特定的电池连接端,其中,电池连接端通过双向转换器连接到光伏逆变器的直流电压中间回路上。在由DE102012109420A1已知的这种光伏逆变器中,双向转换器附加地连接到发电机连接端上,以便直接(也就是说在绕开直流电压中间回路和连接在发电机连接端与直流电压中间回路之间的DC/DC转换器的情况下)通过来自连接到发电机连接端上的光伏发电机的电能给连接到电池连接端上的电池充电。DE102012109420A1没有指出以简单的方式给未从一开始就对此进行设置的光伏逆变器加装储能器的方法。
由DE102012002185A1已知具有储能器的光伏设备和用于运行所述储能器的方法。在此,储能器通过转换器与光伏发电机并联地连接到逆变器的输入端上。所述储能器可以具有转动储能器、电容器、蓄电池和/或电池。所述逆变器具有MPP追踪器,所述MPP追踪器预给定逆变器的输入端上的运行电压并且设置用于追踪光伏发电机的最大功率运行电压。为了使通过转换器连接的储能器不干扰MPP追踪器的功能,如此运行所述转换器,使得在将转换器的功率电压特性曲线加到光伏发电机的功率电压特性曲线上时最大功率运行电压相对于仅仅光伏发电机的最大功率运行电压保持不变。这意味着,转换器与逆变器输入端上的电压无关地在一个运行模式中将至少基本上恒定的功率从储能器馈入到逆变器,并且在另一个运行模式中将至少基本上恒定的电功率从光伏发电机馈入到储能器。在一个附加的运行模式中,当例如在夜晚不存在来自光伏发电机的电功率可供使用时,以如下的功率电压特性曲线运行转换器:所述MPP追踪器调节在逆变器的输入端上对于运行储能器有利的运行电压。
由DE102012002185A1已知的储能器尽管能够在现有的光伏设备中加装所属的转换器,其方式是,所述转换器与现有的光伏发电机并联地连接到逆变器的输入端上。但是,在光伏设备的持续运行中,只有当储能器向转换器输出基本上恒定的功率时或者由储能器从光伏发电机接收基本上恒定的功率时,所述转换器才与用于光伏发电机的逆变器的MPP追踪器兼容。
由US2012/0261990A1已知具有光伏发电机、逆变器和电池的光伏设备以及用于运行具有根据权利要求1的前序部分的特征的光伏设备的方法。在此电池通过转换器连接到逆变器的输入端上,所述转换器如下运行:当将转换器的功率与光伏发电机的功率合并时,以转换器的功率将光伏设备的功率变化率保持在预给定的功率变化带中。以这种方式不会由于逆变器阻碍追踪光伏发电机的最大功率运行电压。
DE2023522A公开用于具有光伏发电机的直流能量产生单元的自动的、优化的功率匹配的方法。直接转换器连接到光伏发电机的输出端上,所述直接转换器将电功率从光伏发电机输送到恒压负载。储能电池的充电调节器也连接到光伏发电机的输出端上,所述储能电池通过放电调节器同样连接到直流电压负载上。当光伏发电机未产生足够的能量时,则从储能电池向恒压负载提供能量。对储能电池的充电调节器进行如下控制:使所述光伏发电机总是运行在储能电池的最大功率运行电压附近。
由EP1986306A1已知光伏系统,在所述光伏系统中,储能电池和开关组成的串联电路与连接到逆变器上的光伏发电机并联连接。借助所述开关在单纯来自光伏发电机的功率与来自光伏发电机和储能电池的合成功率之间切换。在开关断开时如此运行光伏发电机:以逆变器追踪光伏发电机的最大功率运行电压。在开关闭合时,储能电池的电压成为光伏发电机的运行电压。
发明内容
本发明的任务在于给出一种用于运行具有储能器的光伏设备的方法以及一种用于连接储能器的转换器,所述方法和所述转换器为在光伏设备中能简单加装的储能器提供更高的功能性。
本发明的任务通过具有独立权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求13的特征的转换器解决。从属权利要求涉及所述方法和所述转换器的优选的实施方式。
根据本发明的方法设置用于运行光伏设备,该光伏设备具有逆变器、连接到逆变器的输入端上的光伏发电机、用于电能的储能器以及双向转换器,所述储能器通过该双向转换器与光伏发电机并联地连接到逆变器的输入端上。更准确地说,所述方法设置用于这样的光伏设备,在该光伏设备中逆变器在输入端上预给定光伏发电机的运行电压并且设置用于追踪光伏发电机的最大功率运行电压。换言之,逆变器具有MPP追踪器。为了避免在所述MPP追踪器和双向转换器之间的冲突,由转换器检测由光伏发电机输出的功率的时间变化过程。基于此,在称为“补偿模式”的运行模式中如此运行转换器,使得转换器补偿光伏发电机的功率相对于通过输入端流入逆变器的期望功率的波动。这种功率补偿的结果是,在输入端上的运行电压变化的情况下,逆变器不会通过输入端获得更大的功率,并且相应地不会为了找出偏离当前运行电压的最大功率运行电压而改变运行电压。也就是说,在转换器的所述运行模式中,逆变器的MPP追踪器虽然同样是激活的,但不起作用。与之相反,所述运行模式允许补偿光伏发电机的功率波动,从而尽管在所述功率波动的情况下仍然可以通过光伏设备提供恒定的电功率。此外,也不会由于转换器的未协调的功率波动而将逆变器的MPP追踪器引导至错误的最大功率运行电压。
为了能够使用通过逆变器来追踪光伏发电机的最大功率运行,在根据本发明的方法中在称为“追踪模式”的另一种运行模式中如此运行转换器,使得转换器能够实现最大功率运行电压的追踪。这例如可以如由DE102012002185A1已知那样进行,其方式是,转换器在所述另一种运行模式中将恒定的功率通过输入端输出到逆变器上或者从光伏发电机接收恒定的功率。
在根据本发明的方法中,在光伏设备的持续运行中——在所述持续运行中来自光伏发电机的功率可供使用,即在白天,在转换器的两种运行模式之间进行重复转换。在追踪模式中运行转换器以便能够通过逆变器追踪最大功率运行电压时的阶段在此可以被视为转换器的运行模式的中断,在所述中断中所述转换器根据希望补偿光伏发电机相对于通过输入端流入逆变器的期望功率的功率波动。然后所述中断可以被限制到需要的最低程度上,因为在所述中断期间不能进行所追求的对光伏发电机的功率波动的补偿。
在根据本发明的方法中,尽量少地进行从补偿模式到追踪模式的转换,但典型地仍至少每小时一次。然后可以分别快速地从追踪模式转换回到补偿模式,典型地最迟在两分钟之后。
原则上也可以在固定的、预给定的时间段之后在补偿模式和运行模式之间转换。然而,这种方式没有考虑运行状态的当前进展。因此,优选的是,在补偿模式中根据由光伏发电机输出的功率的时间变化过程推断出最大功率运行电压,仅当输入端上的当前运行电压偏离所预测的最大功率运行电压超出预给定的程度时,才从转换器的补偿模式转换到追踪模式。在此预给定的程度可以如此确定,使得由于未保持最大功率运行电压而导致的光伏发电机的最大功率损失被限定到一个确定的百分比或绝对值。
在追踪模式中尤其可以如此运行转换器,使得所述转换器支持通过逆变器追踪最大功率运行电压。为此,所述转换器可以根据输入端上的运行电压的变化引起附加的功率变化,其与根据输入端上的运行电压的变化引起的光伏发电机的功率变化具有相同方向。以这种方式可以显著加速通过逆变器追踪或再找出最大功率运行电压。这还能够使转换器在追踪模式中运行且因此不在补偿模式中运行的阶段或时间段最小化。
用于支持追踪模式中的MPP寻找的方法的可能优化在于,在时刻和/或大小方面改变相同方向上的功率变化。例如可以在已知的MPP寻找方法中通过功率变化的大小影响MPP算法的步宽(Sprungweite),从而可以加速发电机电压向所预测的最大功率运行电压的近似。另一方面,通过观察光伏发电机的运行电压变化过程,转换器可以识别在逆变器方面的功率确定的时刻,并且使提供相同方向上的功率变化的时刻匹配于在逆变器方面的功率确定的时刻。可选地,转换器也可以只对所述功率确定的时刻暂时地提供方向相同的功率变化。同样可考虑通过合适选择所述相同方向上的功率变化来针对性地触发在逆变器方面的全局MPP寻找。这样的全局MPP寻找也可以引起达到最大功率运行电压的加速。
然而可以理解,仅当输入端上的运行电压与所预测的最大功率运行电压至少已经达到预给定的最大偏差时,才从转换器的追踪模式重新转换到补偿模式。当在之前的时间段期间在补偿模式中已经根据由光伏发电机输出的功率的时间变化过程确定最大功率运行电压时,所述准则的检验在根据本发明的方法中是可能的。当然也不排除也在追踪模式中借助光伏发电机的功率数据持续地修正由转换器预测的最大功率运行电压的值。
在根据本发明的方法中,当由光伏发电机输出的功率的时间变化过程包含关于当前不存在能够由逆变器找出的最大功率运行电压的指示时,能够有针对性地阻止从补偿模式向追踪模式的转换。存在确定的阴影群(Verschattungskonstellationen),在这些阴影群中通常的MPP追踪无法实现找到最大功率运行电压,因为最大功率运行电压例如离输入端上的当前运行电压太远、当前功率处于过快的时间变化下或者功率最大值没有足够明确地显示出来。在这些能够在转换器上根据由光伏发电机输出的功率的时间变化过程识别出的情形中,转换器可以阻止转换到追踪模式直到所述边界条件消除,或者转换器通过根据输入端上的运行电压的变化针对性地改变由其输出的功率来支持找出仅仅通过逆变器的MPP追踪器不能找出的最大功率运行电压。然而,仅当至少在转换器上能够根据由光伏发电机输出的功率的时间变化过程可靠地推断出实际的最大功率运行电压时,后者才可行。
在根据本发明的方法中,可以对由光伏发电机输出的功率的时间变化过程进行滤波,并且可以由此确定光伏发电机的功率波动,所述转换器在补偿模式中相对于期望功率补偿所述功率波动。通过所述滤波例如可以滤掉(ausblenden)光伏发电机的功率波动的高频分量,所述高频分量或者不重要或者反正要被逆变器补偿。以这种方式可以避免转换器的补偿功率的不必要的且加载在转换器和通过转换器连接的储能器上的波动。
尤其加载在转换器或连接到转换器上的储能器上的经常是通过转换器的能量流动方向的反转。因此,优选地可以是,在补偿模式中不补偿光伏发电机的以下功率波动,所述功率波动的补偿可能导致通过转换器的能量流动方向的重复反转。这可以至少适用于光伏发电机的保持在一个能量差极值和/或功率差极值以下的功率波动。在此,保持在一个能量差极值以下的功率波动应理解为:所述功率波动至少部分地自身均衡。替代地,能量差极值确保,在进行能量流动方向的反转之前,光伏发电机的功率波动必须首先超过最小时间段地存在。
原则上已知,用于电能的不同的存储介质对于由其输出的或向其馈入的电功率的波动以不同敏感度进行反应。在此,相对于所述功率波动较不敏感的存储介质然而经常伴随着其他缺点,例如关于存储介质的存储容量的更高成本。因此通常优选的是,借助转换器在储能器的不同的部分存储器中存储电能以及从中再提取电能,其中,根据部分存储器对于波动的功率和/或能量流动方向的反转的适应性分等级地布置并且要求所述部分存储器。为了这个目的,转换器也可以划分为部分转换器,所述部分转换器分别配属并联连接的部分存储中的仅仅一个部分存储器。也就是说,部分存储器中的每一个通过转换器的一个部分转换器与光伏发电机并联地连接到逆变器的输入端上。
可以由能量管理系统预给定期望功率,该期望功率应通过输入端流入逆变器并且通过转换器至少在转换器的补偿模式中使用储能器以保持该期望功率。所述能量管理系统可以设计成使由光伏设备提供的功率的自消耗最大化。为此,可以使还连接有光伏设备的交流电网的负载最小化。能量管理系统的另一个目标可以是:使交流电网稳定,该交流电网具有向其中馈入的功率;或者获得对于馈入交流电网的电功率的最大价格。
在根据本发明的方法的一种实施方式中,在补偿模式中如此运行转换器,使得其补偿所述光伏发电机和连接到逆变器的第二输入端上的第二光伏发电机的功率之和相对于通过所述输入端和所述第二输入端流入逆变器中的期望功率的波动。为此,于是也检测第二输入端上的运行电压以及由第二光伏发电机通过第二输入端流入逆变器的电流。在所述新方法中,相反可以恰如单个光伏发电机那样考虑多个连接到逆变器的同一个输入端上的光伏发电机。
根据本发明的用于连接电能储能器的、与光伏发电机并联到逆变器的输入端上的双向转换器,其中,逆变器在输入端上预给定光伏发电机的运行电压并且设置用于追踪光伏发电机的最大功率运行电压,其特征在于,所述双向转换器具有连接在测量装置上的控制部,所述测量装置用于输入端上的电压和来自光伏发电机的电流,所述控制部实施根据本发明的方法。该控制部优选连接到用于与能量管理系统通信的至少一个通信接口和/或所述逆变器和/或所述光伏发电机。控制部可以从能量管理系统接收期望功率。控制部此外可以从转换器接收输入端上的运行电压。控制部可以从光伏发电机接收从光伏发电机流出的电流。所以根据本发明的转换器不一定需要自身的测量装置。
本发明的有利扩展方案从权利要求书、说明书和附图中得出。在说明书中提及的特征的和多个特征的组合的优点仅仅是示例性的并且可以替代地或累加地作用,而不一定实现根据本发明的实施方式的这些优点。关于原始申请文件和专利的公开内容以下是适用的:其他特征由附图——尤其由示出的几何形状和多个部件互相之间的相对尺寸及其相对布置和作用连接得出,而不由此改变附属权利要求的主题。同样可以不同于所选择的权利要求的引用关系并且以此启发本发明的不同实施方式的特征的组合或不同权利要求的特征的组合。这也涉及在单独的附图中示出或者在其说明中提到的特征。也可以将这些特征与不同的权利要求的特征组合。同样地,在权利要求中列举的特征对于本发明的其他实施方式可以省略。
在其数量方面应如下理解在权利要求书和说明书中提及的特征:存在恰好所述数量或大于所提及数量的数量,而不需要明确使用副词“至少”。当例如提到一个元件时应如下理解:存在恰好一个元件、两个元件或多个元件。这些特征可以通过其他特征补充或者组成相应产品的仅有特征。
权利要求中包含的附图标记不表示对通过权利要求保护的主题的范围的限制。这些附图标记仅用于使权利要求更易于理解的目的。
附图说明
以下参照附图借助实施例更详细地阐述和描述本发明。
图1示出一种光伏设备,按照根据本发明的方法运行所述光伏设备;以及
图2是根据本发明的方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
在图1中示出的光伏设备1具有作为对于本发明而言重要的构件的逆变器2、第一光伏发电机3、储能器4和双向转换器5。除了第一光伏发电机3以外还设置有第二光伏发电机6。光伏发电机3和6连接到逆变器2的单独的输入端7和8上。对于输入端7和8中的每一个,逆变器2具有一个DC/DC转换器9或10,通过所述DC/DC转换器9或10使相应的输入端7或8连接到具有中间回路电容器12的共同的直流电压中间回路11上。逆变器2的DC/AC转换器13由直流电压中间回路11馈给,所述DC/AC转换器13在逆变器2的输出端14上输出交流电流。只要所述交流电流未由本地配属给光伏设备1的负载15消耗,则所述交流电被馈入到交流电网16中。
输入端7和8的单独的DC/DC转换器9和10用于对于光伏发电机3和6在输入端7和8上预给定运行电压,在所述运行电压下获得光伏发电机3和6的最大功率。所述最大功率运行电压对于光伏发电机3和6可以彼此不同并且对于光伏发电机3和6中的每一个在一天中随着变化的阴影条件——尤其由于云也是变化的。最大功率运行电压的追踪也被称为MPP(MaximumPowerPoint:最大功率点)跟踪,并且DC/DC转换器9和10相应地被称为MPP追踪器。在根据本发明的光伏设备1中,用于第二光伏发电机6的具有所属的第二DC/DC转换器10的第二输入端8只是一个可选方案。
通过转换器5,储能器4与第一光伏发电机3并联地连接到逆变器2的输入端7上。储能器4在此表示为电池;相应地,双向转换器5是DC/DC转换器。根据图1,转换器5是具有发电机输入端18、存储器输入端19和输出端20的转换器单元17的部件。第一光伏发电机3连接到发电机输入端18上。储能器4连接到存储器输入端19上;输出端20连接到逆变器2的输入端7上。在连接发电机输入端18的一个极与输出端20的一个极的线路21中,设置有二极管D1和电流传感器22,并且分出线路23通向转换器5,在所述线路23中设置有开关S3。在连接发电机输入端18的另一极与输出端20的线路24中,设置有开关S1,并且分出另一个线路25通向转换器5。在线路21的延伸中,在输入端7与DC/DC转换器9之间设置有二极管D2,所述二极管D2与可选的开关S2并联。二极管D1可以通过主动开关(未示出)替换。
二极管D1和D2用于防止错误电流流入第一光伏发电机3中或从逆变器2中流出。借助开关S1至S3可以成对地互相连接储能器4与逆变器2。开关S2在此能够实现电功率也由第二光伏发电机6通过中间回路11馈入储能器4。具体地,为了仅借助第一光伏发电机3对储能器4进行充电,闭合开关S3并且断开开关S1。为了仅使储能器4放电到逆变器2中,闭合两个开关S3和S1,并且转换器5输入比第一光伏发电机3更高的电压,以便截止二极管D1。替代地,可以断开可选地代替二极管D1而设置的开关。为了从第二光伏发电机6对储能器4进行充电,除了开关S1和S3以外也闭合开关S2,当不应也由第一光伏发电机3进行充电时,断开可选地代替二级管D1而存在的开关。
在本发明的另一种未示出的实施方式中,在输入端8上与第二光伏发电机6并联地连接另一个转换器单元,所述另一个转换器的结构和功能相应于转换器单元17,从而每个转换器单元配属给光伏发电机3、6中的一个。在此,两个转换器单元不仅可以具有自己的储能器,而且可以分享共同的储能器4。
在本发明的另一种未示出的实施方式中,仅仅将第二光伏发电机6的电流和电压单独地或以合成的功率值形式传输到转换器单元17上。为此可以设置有附加的测量装置或者应用逆变器2的反正已有的用于输入端8上的电压和来自第二光伏发电机6的电流的测量装置。然后为了确定以下说明的待补偿的功率波动,不仅考虑第一光伏发电机3的功率,而且以两个光伏发电机3和6的功率之和为基础。
然而,光伏设备1的至此说明的运行模式不能实现借助储能器4补偿在光伏设备1的持续运行中光伏发电机3的功率波动。为了实现所述补偿,而在此不与通过DC/DC转换器9的光伏发电机3的逆变器2的MPP追踪发生冲突,设置有在图2中以流程图形式示出的方法。该方法具有在图2中左边示出的对应转换器5的补偿运行26的循环,以及在图2中右边示出的对应转换器5的追踪模式27的循环。以根据图1利用电流传感器22检测的电流、输入端7上的运行电压UPV、在转换器单元17中由电流和运行电压通过乘法确定的功率PPV和功率PPV关于时间的变化过程用作在图2中图示的方法的基础。此外,为转换器单元预给定期望功率PSoll。在图1中表示,这通过能量管理系统28进行,所述能量管理系统与转换器5的控制部29、逆变器2的控制部30和外部调节部31进行通信。所述外部调节部31例如可以记录负载15的消耗,从而能量管理28可以优化由光伏设备1产生的电功率通过负载15的自消耗。
在根据图2的步骤32中,在根据图1的转换器5上、也就是说在转换器单元17中确定光伏发电机3的当前功率PPV、运行电压UPV以及根据功率的时间变化过程也确定光伏发电机3的当前预测的(未示出)最大功率运行电压UMPP。在后续的步骤33中,在补偿模式中如此匹配由转换器5向输入端7输出的(或在那里分出的)功率PDC,从而补偿光伏发电机3的期望功率PSoll与功率PPV之间的差,从而转换器功率PDC与发电机功率PPV之和相应于期望功率PSoll。在后续的步骤34中检验:当前的运行电压UPV是否与运行电压UMPP偏差超过第一阈值SW1。如果是这样的情况,则转换到追踪模式27,否则以步骤32开始重新开始补偿模式26的循环。在追踪模式27中,转换器保持其功率PDC恒定或使功率这样改变,从而通过逆变器的MPP追踪降低当前运行电压UPV与所预测的最大功率运行电压UMPP之间的差。为此,转换器5尤其与光伏发电机3的功率PPV的变化方向相同地利用运行电压UPV的变化来改变其功率PDC,以便加速MPP追踪。在后续步骤S36中检验:当前电压UPV已经在怎样的程度上接近在补偿模式26中确定的所预测的最大功率运行电压UMPP。如果这进行直到低于第二阈值SW2,则从追踪模式27转换回补偿模式26。替代地,只要在逆变器2的输入端7上馈入的功率、也就是说功率PDC与PPV之和与期望功率PSoll的偏差未超出为此设置的阈值,则可以一直保持追踪模式27,因为在此期间没有显示根据图1的转换器5的功率PDC变化。
附图标记列表
1光伏设备
2逆变器
3光伏发电机
4储能器
5转换器
6光伏发电机
7输入端
8输入端
9DC/DC转换器
10DC/DC转换器
11直流电压中间回路
12电容器
13DC/AC转换器
14输出端
15负载
16交流电网
17转换器单元
18发电机输入端
19存储器单元
20输出端
21线路
22电流传感器
23线路
24线路
25线路
26补偿模式
27追踪模式
28能量管理系统
29控制部
30控制部
31调节部
32步骤
33步骤
34步骤
35步骤
36步骤
S1,S2,S3开关
D1,D2二极管
SW1,SW2阈值
PPV光伏发电机3的功率
UPV在输入端7上的运行电压
UMMP光伏发电机3的最大功率运行电压
PDC转换器5的功率
PSoll期望功率

Claims (15)

1.一种用于运行光伏设备(1)的方法,所述光伏设备(1)具有逆变器(2),所述光伏设备(1)具有连接到所述逆变器(2)的输入端(7)上的光伏发电机(3),其中,所述逆变器(2)在所述输入端(7)上预给定所述光伏发电机(3)的运行电压(UPV)并且设置用于追踪所述光伏发电机(3)的最大功率运行电压(UMPP),所述光伏设备(1)具有用于电能的储能器(4)并且具有双向转换器(5),所述储能器(4)通过所述双向转换器(5)与所述光伏发电机(3)并联地连接到所述逆变器(2)的所述输入端(7)上,
-其中,由所述转换器(5)检测由所述光伏发电机(3)输出的功率(PPV)的时间变化过程
-其中,在追踪模式(27)中如此运行所述转换器(5),使得所述转换器(5)能够实现通过所述逆变器(2)追踪所述最大功率运行电压(UMPP),
其特征在于,
-在补偿模式(26)中如此运行所述转换器(5),使得所述转换器(5)补偿所述光伏发电机(3)的功率(PPV)相对于通过所述输入端(7)流入所述逆变器(2)的期望功率(PSoll)的波动,其方式是,所述转换器如此匹配从所述转换器向所述输入端(7)输出的功率(PDC)或者从所述输入端(7)分支的功率(PDC),使得所述转换器(5)的功率(PDC)与所述光伏发电机(3)的功率(PPV)的和等于所述期望功率(PSoll),
-在所述光伏设备(1)的持续运行中,重复地在所述补偿模式(26)和所述追踪模式(27)之间转换,在所述持续运行中所述光伏发电机(3)的功率(PPV)可供使用。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,在所述光伏设备(1)的持续运行中,每小时至少一次从所述补偿模式(26)转换到所述追踪模式(27),并且最迟在两分钟以后从所述追踪模式(27)转换回到所述补偿模式(26)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在固定的、预给定的时间段以后在所述补偿模式(26)和所述追踪模式(27)之间转换。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述补偿模式(26)中,根据由所述光伏发电机(3)输出的功率(PPV)的时间变化过程推断出所述最大功率运行电压(UMPP);当所述输入端(7)上的当前运行电压(UPV)偏离所述最大功率运行电压(UMPP)超出预给定的程度时,从所述转换器(5)的所述补偿模式(26)转换到所述追踪模式(27)。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述追踪模式(27)中如此运行所述转换器(5),使得所述转换器(5)支持通过所述逆变器(2)以与在所述输入端(7)上的所述运行电压(UPV)的变化相关的相同方向上的附加的功率变化来追踪所述最大功率运行电压(UMPP),所述附加的功率变化与所述光伏发电机(3)的功率变化具有相同方向。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,当所述输入端(7)上的所述运行电压(UPV)在至少直至预给定的最大偏差下已经达到所述最大功率运行电压(UMPP)时,从所述转换器(5)的所述追踪模式(27)转换到所述补偿模式(26)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,当由所述光伏发电机(3)输出的功率(PPV)的时间变化过程指示当前不存在能由所述逆变器(2)找出的最大功率运行电压(UMPP)时,阻止从所述补偿模式(26)到所述追踪模式(27)的转换。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,对由所述光伏发电机(3)输出的功率(PPV)的时间变化过程进行滤波并且由此确定所述光伏发电机(3)的功率(PPV)的波动,所述转换器(5)在所述补偿模式(26)中相对于所述期望功率(PSoll)补偿所述波动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,在所述补偿模式(26)中不补偿所述光伏发电机(3)的所述功率(PPV)的以下波动:所述波动的补偿可能导致通过所述转换器(5)的能量流动的反转并且保持在能量差极值和/或功率差极值以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,借助所述转换器(5)在所述储能器的不同的部分存储器中存储电能并且从所述部分存储器中再提取电能,其中,根据所述部分存储器对于波动的功率(PDC′)和/或所述能量流动方向的反转的适应性分级地布置并且要求所述部分存储器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其特征在于,由能量管理系统(28)预给定所述期望功率(PSoll),借助所述能量管理系统追踪由所述光伏设备(1)提供的功率的自消耗的最大化。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其特征在于,在所述补偿模式(26)中如此运行所述转换器(5),使得所述转换器(5)相对于通过所述输入端(7)和所述第二输入端(8)流入所述逆变器(2)的期望功率(PSoll)来补偿所述光伏发电机(3)的和连接到所述逆变器(2)的第二输入端(8)上的第二光伏发电机(6)的功率(PPV)之和的波动。
13.一种用于连接用于电能的储能器(4)的双向转换器(5),所述储能器与光伏发电机(3)并联到逆变器(2)的输入端(7)上,其中,所述逆变器(2)在所述输入端(7)上预给定所述光伏发电机(3)的运行电压(UPV)并且设置用于追踪所述光伏发电机(3)的最大功率运行电压(UMPP),其特征在于,存在能连接到用于所述光伏发电机(3)的电流和电压的测量装置上的控制部(29),所述控制部设置用于实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.根据权利要求13所述的双向转换器(5),所述双向转换器(5)用于执行根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述控制部也能连接到用于所述第二光伏发电机(3)的电流和电压的测量装置上。
15.根据权利要求13或14所述的双向转换器(5),其特征在于,所述控制部连接到用于与能量管理系统(28)和/或所述逆变器(2)和/或所述光伏发电机(3)通信的至少一个通信接口上。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110932318A (zh) * 2019-11-29 2020-03-27 华为技术有限公司 一种光伏系统
CN112534696A (zh) * 2018-08-13 2021-03-19 弗罗纽斯国际有限公司 光伏逆变器以及用于操作光伏逆变器的方法
CN113765151A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种能量优化调度方法及装置
CN114402525A (zh) * 2019-09-10 2022-04-26 索太克创新有限公司 对来自光伏装置的电力进行供应的光伏优化器电力系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015008305A1 (de) * 2015-06-29 2016-12-29 Karlsruher Institut für Technologie Energiemanagementsystem für ein Energieerzeugungssystem
GB2541431A (en) * 2015-08-19 2017-02-22 Power Flow Energy Ltd On-grid battery storage system
JP6558254B2 (ja) * 2016-01-18 2019-08-14 住友電気工業株式会社 電力変換システム及びその制御方法
US9917446B2 (en) 2016-02-01 2018-03-13 Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. Self regulated power converter
WO2017163625A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 シャープ株式会社 発電システム、パワーコンディショナ、電力制御装置、電力制御方法及び電力制御プログラム
US11495970B2 (en) * 2017-09-19 2022-11-08 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Photovoltaic power generation system and photovoltaic power generation method
WO2020255351A1 (ja) * 2019-06-20 2020-12-24 東芝三菱電機産業システム株式会社 直流直流変換システムおよび太陽光発電システム
CN110429644B (zh) 2019-07-31 2021-08-20 华为技术有限公司 逆变装置及供电系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110210608A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 General Electric Company System and method for a single stage power conversion system
CN102395758A (zh) * 2009-02-13 2012-03-28 第一太阳能有限公司 光伏电站输出
DE102012002185A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Energiegewinnungssystem mit Energiespeicher, Verfahren zum Betreiben eines Energiegewinnungssystems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2023522A1 (de) * 1970-05-14 1972-01-27 Licentia Gmbh Verfahren und Einrichtung zur auto matischen, optimalen Leistungsanpassung einer Gleichstrom Energieerzeugungs einheit
JPH1031525A (ja) * 1996-07-15 1998-02-03 Fuji Electric Co Ltd 太陽光発電システム
US8310094B2 (en) 2006-01-27 2012-11-13 Sharp Kabushiki Kaisha Power supply system
US8432143B2 (en) * 2010-02-16 2013-04-30 Femtogrid Energy Solutions B.V. Electrically parallel connection of photovoltaic modules in a string to provide a DC voltage to a DC voltage bus
CA2829166A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Sma Solar Technology Ag Grid-connected inverter, inverter arrangement and method for operating an inverter arrangement
DE102012109420A1 (de) 2011-10-07 2013-04-11 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter, insbesondere Photovoltaikwechselrichter, mit Generatoranschluss und Batterieanschluss

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102395758A (zh) * 2009-02-13 2012-03-28 第一太阳能有限公司 光伏电站输出
US20110210608A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 General Electric Company System and method for a single stage power conversion system
DE102012002185A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Energiegewinnungssystem mit Energiespeicher, Verfahren zum Betreiben eines Energiegewinnungssystems

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112534696A (zh) * 2018-08-13 2021-03-19 弗罗纽斯国际有限公司 光伏逆变器以及用于操作光伏逆变器的方法
CN112534696B (zh) * 2018-08-13 2023-07-14 弗罗纽斯国际有限公司 光伏逆变器以及用于操作光伏逆变器的方法
CN114402525A (zh) * 2019-09-10 2022-04-26 索太克创新有限公司 对来自光伏装置的电力进行供应的光伏优化器电力系统
CN110932318A (zh) * 2019-11-29 2020-03-27 华为技术有限公司 一种光伏系统
CN113765151A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种能量优化调度方法及装置
CN113765151B (zh) * 2020-06-04 2023-09-22 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种能量优化调度方法及装置

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