CN106505600B - 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法 - Google Patents

一种光伏储能逆变系统的能量管理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106505600B
CN106505600B CN201610908763.5A CN201610908763A CN106505600B CN 106505600 B CN106505600 B CN 106505600B CN 201610908763 A CN201610908763 A CN 201610908763A CN 106505600 B CN106505600 B CN 106505600B
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch
energy
inversion
battery
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610908763.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106505600A (zh
Inventor
顾月明
姚东忏
廖小俊
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aishiwei New Energy Technology (yangzhong) Co Ltd
Original Assignee
Aishiwei New Energy Technology (yangzhong) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aishiwei New Energy Technology (yangzhong) Co Ltd filed Critical Aishiwei New Energy Technology (yangzhong) Co Ltd
Priority to CN201610908763.5A priority Critical patent/CN106505600B/zh
Publication of CN106505600A publication Critical patent/CN106505600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106505600B publication Critical patent/CN106505600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/385—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC‑DC变换电路，所述逆变支路包括DC‑AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。按照各支路的优先级来控制各模块的输出电流，从而使各个模块工作在最佳状态，提高了整个储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。

Description

一种光伏储能逆变系统的能量管理方法
技术领域
本发明涉及一种光伏储能逆变系统的能量管理方法。
背景技术
随着当前社会的能源、环保等问题的日益突出，带有储能功能的光伏逆变器（拓扑示意图见图1）成为近年来发展趋势。在现有的技术条件下，能量管理（EMS）控制性能是储能逆变器发展的主要瓶颈。在现有技术中，传统的储能逆变器的能量管理采用下垂控制，其控制曲线如图2所示，放电电流设为正，充电电流设为负。DC BUS 电压在阀值3~阀值4之间，PV处在下垂控制。在阀值3以下，PV进行mppt控制。电压在在阀值1~阀值3之间，battery处在下垂控制。在阀值3以上，battery恒流充电，在阀值1以下，battery恒流放电。逆变器在整个过程中做恒功率放电，不对DC BUS电压进行控制。
传统的能量管理系统（EMS）有如下不足：
由于储能逆变器的功率等级的不同，在阴影下PV曲线的突变，电池支路和PV支路的下垂系数和相应的电压阀值不能满足所有的情况，导致储能逆变器的自发自用率达不到最大化。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提出了一种光伏储能逆变系统的能量管理方法（EMS），本发明提出的能量管理方法相比于传统的能量管理方法具有更高的自发自用率和动态响应性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，
当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；
当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。按照各支路的优先级来控制各模块的输出电流，从而使各个模块工作在最佳状态，提高了整个储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。
优选地，当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；
在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。
优选地，当PV支路电压小于标准BUS电压阀值时，Boost电路工作，并且由Boost电路追踪最大功率点，PV支路由PV电压外环和Boost电流内环控制，PV电压外环的输入为PV电压参考和PV电压反馈的差值，Boost电流内环的输入参考由电池支路的电流内环和PV电压外环决定；
当PV支路电压大于标准BUS电压阀值时，Boost电路不工作，由逆变支路的电压外环追踪最大功率点。
优选地，逆变支路由BUS电压外环和逆变电流外环控制，逆变电流内环的输入参考由BUS电压外环的输出和逆变输出功率指令决定。
优选地，在恒流充/放电时，电池支路由电池电流内环控制，电池电流内环的输入参考由逆变支路电流内环和电池电压外环的输出决定；
在恒压充电时，电池支路由电池电压外环和电池电流内环控制。
更优选地，各电压外环、电流内环所用的智能调节器的输出限制值在储能逆变系统的最大允许功率范围内。
进一步地，所述智能调节器为PI调节器。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：避免了下垂系数和电压等级阀值的设置，从而提高了储能逆变器的自发自用率和动态性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将实施例的所包含技术描述中需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的变形附图都在本发明的保护范围之内。
图1为储能光伏逆变器的主要拓扑示意图；
图2为现有技术中能量管理方法的控制曲线图；
图3为本发明提出的一种高效的能量管理方法功率层控制示意图；
图4为本发明提出的各支路控制框图及其相关联系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。
相比现有技术，本申请提供一种能量管理方法，不需要设置下垂系数和电压阀值就能够实现能量调度且提高了光伏储能逆变器的自发自用率和动态响应性能。参见图3所示的本发明的功率层级控制示意图，PV支路和电池支路为逆变支路提供所需的功率，逆变输出功率减去负载消耗功率后经过数字电表传给电网。为了使光伏储能逆变器的自发自用率最高，因此控制数字电表的显示功率为0，此处的调节器是积分调节器（PI调节器），输入参考是0,反馈是数字电表检测到的功率。积分调节器的输出作为逆变器功率输出指令。
所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，对三个支路的能量供给优先级进行设置，当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低。当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。
具体地，图4是光伏储能逆变器各支路控制框图和各支路的相关联系。逆变支路电压环的输入是直流母线电压参考和直流母线电压反馈的差值；逆变电流限制模块 的输入是由逆变电压环的输出和逆变功率输出指令组成。逆变电流限制模块运算后输出满足要求的逆变电流环参考。逆变电流环参考和逆变电流反馈的差值作为逆变电流环调节器的输入，逆变电流环调节器的输出用来驱动逆变PWM。逆变电压环的输出与逆变电流限制模块输出作差后，再经功率换算后得到双向DC-DC电流限制模块的输入。双向DC-DC电流限制模块运算后输出满足要求的双向DC-DC电流环参考。双向DC-DC电流环参考和双向DC-DC电流反馈的差值作为双向DC-DC电流环调节器的输入，双向DC-DC电流环调节器的输出用来驱动双向DC-DC的PWM。与作差后，再经过功率换算后作为PV支路的电流内环调节器输入的一部分。PV支路的电压外环输入是PV电压参考和PV电压反馈的差值。PV电压外环的输出与作差作为PV电流环调节器的参考。PV支路电流调节器的输入是与Boost电流反馈的差值，电流调节器的输出用来驱动Boost电路。
本申请能量管理系统工作过程如下，初始状态当小于时即PV提供的能量大于逆变所需的能量，则小于0，电池支路给电池充电。若小于时即PV提供的能量满足电池充电后，仍有能量剩余，则小于0。由于之前为正，因此将变小，PV支路退出最大功率点（mppt点），从而PV提供的能量将逐渐减小，当PV提供的能量满足逆变需要的能量和电池充电能量之和时，光伏储能逆变器将达到能量平衡；若此时大于时，大于0，电池放电，由于此时大于等于，因此为0，PV支路恢复到mppt点处。由于PV的动态特性比电池支路的动态特性要快，PV支路先恢复到mppt点。
初始状态当大于时即PV提供的能量小于逆变所需的能量，则大于0，电池放电。由于此时大于等于，因此为0，PV支路处在最大mppt点处。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏储能逆变系统的能量管理方法，所述光伏储能逆变系统包括PV支路、电池支路和逆变支路，各支路之间通过直流母线进行能量交互，所述PV支路包括PV电池板和Boost电路，所述电池支路包括储能电池和双向DC-DC变换电路，所述逆变支路包括DC-AC逆变器，其特征在于：对三个支路的能量供给优先级进行设置，
当所述PV电池板产生的能量大于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述电池支路的优先级次之，所述PV支路的优先级最低；
当所述PV电池板产生的能量小于负载所需能量时，所述逆变支路的优先级最高，所述PV支路的优先级次之，所述电池支路的优先级最低；
当PV支路电压小于标准BUS电压阀值时，Boost电路工作，并且由Boost电路追踪最大功率点，PV支路由PV电压外环和Boost电流内环控制，PV电压外环的输入为PV电压参考和PV电压反馈的差值，Boost电流内环的输入参考由电池支路的电流内环和PV电压外环决定；
当PV支路电压大于标准BUS电压阀值时，Boost电路不工作，由逆变支路的电压外环追踪最大功率点；
在恒流充/放电时，电池支路由电池电流内环控制，电池电流内环的输入参考由逆变支路电流内环和电池电压外环的输出决定；
在恒压充电时，电池支路由电池电压外环和电池电流内环控制。
2.根据权利要求1所述的能量管理方法，其特征在于：当PV支路工作在最大功率点时，限制逆变支路的输出，多余能量优先供给到电池支路以存储在电池中；若还有能量多余，则限制PV支路的输出功率，使PV支路不再处于最大功率点处，使整个储能逆变系统达到能量平衡状态；
在该能量平衡状态下，解除对逆变支路输出的限制，则PV支路优先进行最大功率点的追踪，若PV支路处在最大功率点处时，仍不能满足逆变支路的需求，通过电池支路放电来补充逆变支路的需求，使得储能逆变系统能量再次平衡。
3.根据权利要求1所述的能量管理方法，其特征在于：逆变支路由BUS电压外环和逆变电流外环控制，逆变电流内环的输入参考由BUS电压外环的输出和逆变输出功率指令决定。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的能量管理方法，其特征在于：各电压外环、电流内环所用的智能调节器的输出限制值在储能逆变系统的最大允许功率范围内。
5.根据权利要求4所述的能量管理方法，其特征在于：所述智能调节器为PI调节器。
CN201610908763.5A 2016-10-18 2016-10-18 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法 Active CN106505600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610908763.5A CN106505600B (zh) 2016-10-18 2016-10-18 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610908763.5A CN106505600B (zh) 2016-10-18 2016-10-18 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106505600A CN106505600A (zh) 2017-03-15
CN106505600B true CN106505600B (zh) 2019-05-03

Family

ID=58294074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610908763.5A Active CN106505600B (zh) 2016-10-18 2016-10-18 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106505600B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102282617B1 (ko) * 2017-05-15 2021-07-28 다이너파워 컴퍼니 엘엘씨 태양광 에너지용 에너지 저장 시스템 및 태양광 에너지 저장 방법
CN110021955B (zh) * 2018-01-08 2023-03-14 丰郅(上海)新能源科技有限公司 集成储能功能的光伏发电系统及动态平衡电能的方法
CN109038680A (zh) * 2018-09-26 2018-12-18 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司 一种光储一体机装置及其并网功率控制方法
CN109494789A (zh) * 2018-11-09 2019-03-19 国电南瑞科技股份有限公司 一种能量管理方法及系统
CN113489123A (zh) * 2021-05-31 2021-10-08 华为技术有限公司 一种光储控制模块、光储控制方法以及光储系统
CN116646910A (zh) * 2023-05-22 2023-08-25 上海正泰电源系统有限公司 一种基于共享母线电压控制能量流动的方法
CN116565964B (zh) * 2023-07-12 2024-01-09 西安奇点能源股份有限公司 一种户用光储系统全工况下直流母线控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916440A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 中国电力科学研究院 一种基于电池储能系统的功率转换系统及其控制方法
CN104579120A (zh) * 2015-01-04 2015-04-29 国家电网公司 一种光伏发电离网运行时的控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI464555B (zh) * 2012-03-22 2014-12-11 中原大學 具使用定頻及改變責任週期控制之功率增量輔助之增量電導最大功率點追蹤控制器之光電系統及其方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916440A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 中国电力科学研究院 一种基于电池储能系统的功率转换系统及其控制方法
CN104579120A (zh) * 2015-01-04 2015-04-29 国家电网公司 一种光伏发电离网运行时的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106505600A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106505600B (zh) 一种光伏储能逆变系统的能量管理方法
JP6304008B2 (ja) 電力供給システム
WO2015041253A1 (ja) 充電設備および充電設備のエネルギーマネジメント方法
CN104485728B (zh) 一种多台双向储能变流器并联下垂的控制方法
Urtasun et al. Energy management strategy for a battery-diesel stand-alone system with distributed PV generation based on grid frequency modulation
US11025056B2 (en) Power conversion apparatus, power conversion system, and method for controlling power conversion apparatus
JP2013138530A (ja) 太陽電池発電システム
US20130300196A1 (en) Multi-port inverter/converter system for dynamic micro-grid applications
CN109921409B (zh) 一种建筑全直流供电和蓄电系统及控制方法
EP4187738A1 (en) Photovoltaic system, inverter, and bus voltage control method for inverter
CN108110747A (zh) 一种光伏储能系统能量调度管理方法
US10284115B2 (en) Inverter system
JP2010178495A (ja) 電力変換装置、及び電力変換システム
CN104836247A (zh) 实现储能容量动态优化的光储微网系统
CN103532222B (zh) 一种新能源发电应用自动控制系统
US20140217983A1 (en) Energy management systems and methods
JP5480343B2 (ja) 直流電源システム
JP2015233403A (ja) 電力充電供給装置
US11929621B2 (en) Power control apparatus, control method for power control apparatus, and distributed power generating system
Bhunia et al. Voltage regulation of stand-alone photovoltaic system using boost SEPIC converter with battery storage system
CN103647297B (zh) 一种风光互补发电分散储能控制电路
CN106786803A (zh) 独立运行光伏发电系统供大于需时的一种无损功率平衡法
CN205846838U (zh) 太阳能市电互补的供电装置
US20180083453A1 (en) Power converting module, power generating system, and control method thereof
Assem et al. Limits control and energy saturation management for DC bus regulation in photovoltaic systems with battery storage

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 212200 Yangzhong City, Jiangsu Province Economic Development Zone, Hong Xing Road, No. 588, No.

Applicant after: Aisima new energy technology (Yangzhong) Co., Ltd.

Address before: 212200 Yangzhong City, Jiangsu Province Economic Development Zone, Hong Xing Road, No. 588, No.

Applicant before: Jiangsu Zof New Energy Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 212200 Gangxing Road 588, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province

Applicant after: Aishiwei New Energy Technology (Yangzhong) Co., Ltd.

Address before: 212200 Gangxing Road 588, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province

Applicant before: Aisima new energy technology (Yangzhong) Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant