CN109491445B - 新型光伏储备功率控制方法 - Google Patents

新型光伏储备功率控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109491445B
CN109491445B CN201811364143.5A CN201811364143A CN109491445B CN 109491445 B CN109491445 B CN 109491445B CN 201811364143 A CN201811364143 A CN 201811364143A CN 109491445 B CN109491445 B CN 109491445B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photovoltaic
current
mpp
power
reserve power
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
CN201811364143.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109491445A (zh
Inventor
李星硕
文辉清
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.)
Xian Jiaotong Liverpool University
Original Assignee
Xian Jiaotong Liverpool University
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 Xian Jiaotong Liverpool University filed Critical Xian Jiaotong Liverpool University
Priority to CN201811364143.5A priority Critical patent/CN109491445B/zh
Publication of CN109491445A publication Critical patent/CN109491445A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109491445B publication Critical patent/CN109491445B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • 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

Abstract

本发明公开了一种新型光伏储备功率控制方法，包括：对光伏系统的电压电流进行采样，得到电压电流值V(k)、I(k)；根据电网运行状态发送调节信号控制光伏系统的工作模式，所述工作模式包括最大功率点跟踪模式和储备功率控制模式；在储备功率控制模式下，使当前光伏输出功率P pv 调节至MPP下方的P limit 处，计算得到短路电流I sc 的值；求得最大功率点电流I mpp 的值；根据光伏输出特性，得到最大功率点电压V mpp ；求得P avai ，根据光伏储备功率ΔP对工作点进行调节。该方法可以实时、准确地预测光伏最大输出功率并快速地调节光伏储备功率的变化。

Description

新型光伏储备功率控制方法
技术领域
本发明涉及一种光伏储备功率控制方法，具体地涉及一种新型光伏储备功率控制方法，可以实时、准确地预测光伏最大输出功率并快速地调节光伏储备功率的变化。
背景技术
随着新能源发电渗透率的不断提高，其对电网也造成了诸多不利影响。这些影响严重制约新能源产业的大规模发展，甚至导致已建成的大型风电场和光伏电站屡屡被限电，造成极大的资源浪费。
为了克服这些不利影响，目前主要思路是采用新能源与储能的混合系统，来参与调频并实现平滑的功率输出。但由于储能造价成本太高且寿命太短，此方案在工业界中并未被大规模实现。近年来，一种利用光伏自身进行电网调频与功率平滑输出的算法被提出，即储备功率控制(Power Reserve Control，PRC)。
图1为光伏输出特性曲线与PRC算法的示意图。传统的光伏系统往往采用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)使系统工作在其最大功率点(MaximumPower Point，MPP)。而PRC算法则是根据电网频率的运行情况，使当前光伏输出功率Ppv调节至MPP下方的Plimit处，如A点或B点，其数学表达式可写为：
Ppv＝Plimit＝Pavai-ΔP
其中，Pavai指光伏最大输出功率，ΔP指光伏储备功率。当电网频率发生改变时，PRC算法通过调节ΔP，调节光伏系统出力大小，从而响应电网频率。
由于光伏系统功率输出受其工作环境的影响(如光照和温度)，因此PRC算法的关键之处在于如何在工作环境发生变化的情况下准确预测Pavai并根据电网频率的变化控制ΔP。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种新型光伏储备功率控制方法。该方法可以实时、准确地预测光伏最大输出功率并快速地调节光伏储备功率的变化。同时，此算法不需要借助额外的传感器，可以直接应用于现有的光伏系统，在成本和可实施方面有更强的优势。
本发明的技术方案是：
一种新型光伏储备功率控制方法，包括以下步骤：
S01：对光伏系统的电压电流进行采样，得到电压电流值V(k)、I(k)；
S02：根据电网运行状态发送调节信号控制光伏系统的工作模式，所述工作模式包括最大功率点跟踪模式和储备功率控制模式；
S03：在储备功率控制模式下，使当前光伏输出功率Ppv调节至MPP下方的Plimit处，计算得到短路电流Isc的值：Isc＝I(k)-mV(k)，
Figure BDA0001868088350000021
S04：求得最大功率点电流Impp的值：Impp＝KIscIsc，KIsc表示最大功率点电流跟短路电流的比值；
S05：根据光伏输出特性，得到最大功率点电压Vmpp；
S06：求得Pavai，Pavai＝VmppImpp；
S07：根据光伏储备功率ΔP对工作点进行调节。
优选的技术方案中，所述步骤S05中，
Figure BDA0001868088350000022
其中W代表Lambert函数；Is为二极管反向饱和电流；Rs和Rp分别为光伏等效串并联电阻；η为二极管理想系数。
与现有技术相比，本发明的优点是：
该方法可以实时、准确地预测光伏最大输出功率并快速地调节光伏储备功率的变化。同时，此算法不需要借助额外的传感器，可以直接应用于现有的光伏系统，在成本和可实施方面有更强的优势。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为光伏输出特性曲线与PRC算法的示意图；
图2为本发明新型光伏储备功率控制方法的原理图；
图3为本发明新型光伏储备功率控制方法的流程图；
图4为光伏最大输出功率预测示意图；
图5为本发明的实验结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图2、3所示，本发明所提出的算法主要包括两种工作模式，即MPPT模式和PRC模式；算法信号也可分为本地信号和网测信号。本地信号通过对光伏进行电压电流采样(Vpv、Ipv)，然后根据算法产生一个PWM信号对光伏系统进行控制。网测信号则是根据电网运行状态，通过调节信号Flag对两种工作模式进行切换，然后对Pavai进行预测，最后调节ΔP来响应电网频率变化。
图4为Pavai预测示意图。从图4可以看出，当系统工作在A的情况下时，工作点实际位于光伏I-V曲线的左侧，即恒电流区。通过在A附近进行扰动可求得m的值，即：
Figure BDA0001868088350000031
然后即可得到短路电流Isc的值:
Isc＝I(k)-mV(k)
继而可求得最大功率点电流Impp的值：
Impp＝KIscIsc0.78＜KIsc＜0.92
其中，KIsc表示最大功率点电流跟短路电流的比值；
同时，根据光伏输出特性，最大功率点电压Vmpp的值为：
Figure BDA0001868088350000041
其中，W代表Lambert函数；Is为二极管反向饱和电流；Rs和Rp分别为光伏等效串并联电阻；η为二极管理想系数。
最后，Pavai可以求得：
Pavai＝VmppImpp。
如图3所示，该算法主要流程如下所述：
1.测量当前电压电流值V(k)、I(k)。
2.根据电网运行状态调节Flag和ΔP。
3.如果Flag等于0，则切换至MPPT模式；否则切换至PRC模式。
4.在PRC模式下，分别求出m、Isc、Impp、Vmpp和Pavai的值。
5.最后根据ΔP对工作点进行调节。
通过试验样机进行实验，其中太阳能阵列模拟器(PV emulator)用来模拟光伏阵列的输出，dSPACE用来完成本算法的实现。实验结果如图5所示。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (1)

1.一种新型光伏储备功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：对光伏系统的电压电流进行采样，得到电压电流值V(k)、I(k)；
S02：根据电网运行状态发送调节信号控制光伏系统的工作模式，所述工作模式包括最大功率点跟踪模式和储备功率控制模式；
S03：在储备功率控制模式下，使当前光伏输出功率Ppv调节至MPP下方的Plimit处，计算得到短路电流Isc的值：Isc＝I(k)-mV(k)，
Figure FDA0002715244300000011
S04：求得最大功率点电流Impp的值：Impp＝KIscIsc，KIsc表示最大功率点电流跟短路电流的比值；
S05：根据光伏输出特性，得到最大功率点电压Vmpp，
Figure FDA0002715244300000012
其中W代表Lambert函数；Is为二极管反向饱和电流；Rs和Rp分别为光伏等效串并联电阻；η为二极管理想系数；
S06：求得Pavai，Pavai＝VmppImpp；
S07：根据光伏储备功率ΔP对工作点进行调节。
CN201811364143.5A 2018-11-16 2018-11-16 新型光伏储备功率控制方法 Active CN109491445B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811364143.5A CN109491445B (zh) 2018-11-16 2018-11-16 新型光伏储备功率控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811364143.5A CN109491445B (zh) 2018-11-16 2018-11-16 新型光伏储备功率控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109491445A CN109491445A (zh) 2019-03-19
CN109491445B true CN109491445B (zh) 2020-12-18

Family

ID=65696011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811364143.5A Active CN109491445B (zh) 2018-11-16 2018-11-16 新型光伏储备功率控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109491445B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190622B (zh) * 2019-04-15 2023-07-04 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种光伏发电系统降功率运行控制方法
CN110362147B (zh) * 2019-07-15 2021-08-20 西交利物浦大学 基于光伏系统的功率储备控制方法及系统
CN113311901B (zh) * 2021-05-20 2022-06-10 中山大学 光伏发电的最大功率点的追踪方法、系统和存储介质
CN113659625B (zh) * 2021-08-18 2023-09-05 西交利物浦大学 光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质
CN114442724B (zh) * 2021-12-30 2023-03-17 南京航空航天大学 基于光伏电池短路电流估计和扰动观察的最大功率点跟踪方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877559A (zh) * 2010-06-29 2010-11-03 苏州市职业大学 光伏发电系统最大功率点快速准确跟踪控制的复合控制方法
US10985569B2 (en) * 2016-07-12 2021-04-20 The Research Foundation For The State University Of New York Photovoltaic system power output control with retained reserve power output

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Cost-Effective Power Ramp-Rate Control Strategy for Single-Phase Two-Stage Grid-Connected Photovoltaic;angwongwanich A , Yang Y , Blaabjerg F;《IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)》;20170216;全文 *
A Method for the Analytical Extraction of the Single-Diode PV Model Parameters;Batzelis E , Papathanassiou S;《IEEE Transactions on Sustainable Energy》;20151217;全文 *
Delta Power Control Strategy for Multi-String Grid-Connected PV Inverters;Sangwongwanich A,Yang Y,Blaabjerg F;《IEEE Transactions on Industry Application》;20170310;全文 *
数值计算;石瑞民;《高等教育出版社》;20040630;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109491445A (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109491445B (zh) 新型光伏储备功率控制方法
Babaa et al. Overview of maximum power point tracking control methods for PV systems
Zhu et al. Modified hill climbing MPPT algorithm with reduced steady‐state oscillation and improved tracking efficiency
Zegaoui et al. Dynamic behaviour of PV generator trackers under irradiation and temperature changes
Hua et al. Hybrid maximum power point tracking method with variable step size for photovoltaic systems
Bayod-Rújula et al. A novel MPPT method for PV systems with irradiance measurement
CN103123514B (zh) 光伏阵列多峰最大功率点跟踪方法
CA2742805A1 (en) System and method of determining maximum power point tracking for a solar power inverter
Zhong et al. Flexible power‐point‐tracking‐based frequency regulation strategy for PV system
KR101598464B1 (ko) 하이브리드 mppt제어에 의한 태양광발전시스템의 효율개선 방법
KR101843881B1 (ko) 태양광 발전 시스템의 역전력 차단을 위한 발전 제어 장치 및 그 방법
CN108681363A (zh) 恒压结合变步长电导增量的mppt控制方法
Mahmoud et al. A comparative study of four widely-adopted mppt techniques for pv power systems
Ma et al. Dem: direct estimation method for photovoltaic maximum power point tracking
KR101598458B1 (ko) 태양광 발전효율 개선을 위한 태양광 인버터 시스템 및 그 제어 방법
Ahmed et al. Mppt technique for standalone hybrid pv-wind using fuzzy controller
Vasarevicius et al. Application of artificial neural networks for maximum power point tracking of photovoltaic panels
CN108803771A (zh) 基于自适应模糊控制的最大功率点跟踪方法
Issaadi et al. Command of a photovoltaic system by Artificial Intelligence, comparatives studies with conventional controls: results, improvements and perspectives
Yue et al. A revised incremental conductance MPPT algorithm for solar PV generation systems
Errouha et al. Parameters extraction of single diode PV model and application in solar pumping
Yin et al. Simple adaptive incremental conductance MPPT algorithm using improved control model
Sangeetha et al. Design and implementation of SEPIC converter based PV system using modified incremental conductance algorithm
Anand et al. FPGA based substantial power evolution controlling strategy for solar and wind forecasting grid connected system
CN109508062B (zh) 一种基于模糊电导的光伏发电控制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant