CN110492592B - 直流微电网系统运行控制方法和装置 - Google Patents

直流微电网系统运行控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提出一种直流微电网系统运行控制方法和装置，涉及微电网领域。本公开根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式，提高直流母线的电压稳定性。

Description

直流微电网系统运行控制方法和装置
技术领域
本公开涉及微电网领域，特别涉及一种直流微电网系统运行控制方法和装置。
背景技术
直流微电网是以直流输电的形式，通过直流母线将微电源连接起来的可控微电网。直流微电网可以为个人用户和企业用户提供高质量的电能。
在一些相关技术中，在光伏组件配置功率优化器，由功率优化器进行光伏组件级的功率优化，光伏逆变器不配备光伏组串级功率优化功能，使得直流母线的电压稳定性较差。例如，当并网侧限制功率或待机时，直流母线上的能量无法及时消纳，直流母线的电压会迅速升高，导致功率优化器和光伏逆变器运行在超过额定电压的工况，容易被损毁。
发明内容
本公开根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式，提高直流母线的电压稳定性。
本公开的一些实施例提出一种直流微电网系统运行控制方法，直流微电网系统包括串联接入直流母线的多个光伏组件和光伏逆变器，功率优化器仅配置在所述直流微电网系统中的各个光伏组件，所述方法包括：获取直流母线的电压状态；获取光伏逆变器的工作状态；根据所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式。
在一些实施例中，所述控制功率优化器的工作模式包括：
在所述直流母线的电压小于预设的最小阈值或者大于预设的最大阈值的情况下，控制功率优化器进入停机模式；或者，
在所述直流母线的电压大于等于所述最小阈值且小于等于所述最大阈值的情况下，根据所述光伏逆变器的工作状态控制功率优化器的工作模式。
在一些实施例中，所述根据所述光伏逆变器的工作状态控制功率优化器的工作模式包括：
在所述光伏逆变器工作在光伏发电并网状态的情况下，控制功率优化器进入最大功率点跟踪工作模式；或者，
在所述光伏逆变器工作在光伏发电限功率状态的情况下，控制功率优化器进入限制输出功率工作模式；或者，
在所述光伏逆变器待机或故障的情况下，控制功率优化器进入直通工作模式或停机模式。
在一些实施例中，在直通工作模式下，功率优化器的输出侧电压等于其输入侧电压；在停机模式下，功率优化器的输出侧被旁路。
在一些实施例中，所述控制功率优化器的工作模式包括：
如果相对于前一个控制周期所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态在当前控制周期均没有发生变化，保持功率优化器的工作模式不变；或者，
如果相对于前一个控制周期所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态在当前控制周期有任意一个发生变化，根据当前控制周期的所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态调节功率优化器的工作模式。
在一些实施例中，所述直流微电网系统运行控制方法由直流微电网系统运行控制装置执行，所述直流微电网系统运行控制装置设置在光伏逆变器或各个功率优化器中。
在一些实施例中，在所述直流微电网系统运行控制装置设置在光伏逆变器的情况下，所述光伏逆变器检测直流母线的电压状态，根据所述直流母线的电压状态和自身的工作状态确定各个功率优化器的工作模式，并将各个功率优化器的工作模式通知相应的功率优化器。
在一些实施例中，在所述直流微电网系统运行控制装置设置在各个功率优化器的情况下，每个功率优化器检测直流母线的电压状态，并接收光伏逆变器发送的所述光伏逆变器的工作状态，根据所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态确定本功率优化器的工作模式。
本公开的一些实施例提出一种直流微电网系统运行控制装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行任一个实施例的直流微电网系统运行控制方法。
在一些实施例中，所述直流微电网系统运行控制装置设置在直流微电网系统中的光伏逆变器或各个功率优化器。
本公开的一些实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一个实施例的直流微电网系统运行控制方法。
附图说明
下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。根据下面参照附图的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开直流微电网系统一些实施例的示意图。
图2为本公开直流微电网系统运行控制方法一些实施例的示意图。
图3为本公开直流微电网系统运行控制方法一些实施例的示意图。
图4为本公开直流微电网系统运行控制装置一些实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本公开直流微电网系统一些实施例的示意图。
如图1所示，直流微电网系统10包括多个光伏组件11(如PV1，PV2，…，PVn)，为每个光伏组件11配置的功率优化器12，以及光伏逆变器13。多个光伏组件11和光伏逆变器13串联并接入直流母线14(其正极设为DC+，其负极设为DC-)。功率优化器12进行光伏组件级的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)，从而，实现光伏组件级的功率寻优。光伏逆变器13不配备光伏组串级功率优化功能，如不配备MPPT功能。光伏逆变器13例如为直流电(Direct Current，DC)与交流电(Alternating Current，AC)的双向变换器，其还连接电网。直流微电网系统10还包括直流微电网系统运行控制装置15，其可设置在光伏逆变器13或各个功率优化器12。直流微电网系统运行控制装置15例如可以通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)实现。
图2为本公开直流微电网系统运行控制方法一些实施例的示意图。该实施例的方法例如可以由直流微电网系统运行控制装置15执行。
如图2所示，该实施例的方法包括：步骤21～23。
在步骤21，获取直流母线的电压状态。
通过检测直流母线的电压来获取直流母线的电压状态。例如，直流母线的电压小于预设的最小阈值Vmin或者大于预设的最大阈值Vmax时，认为直流母线处于异常电压状态；直流母线的电压大于等于最小阈值Vmin且小于等于最大阈值Vmax时，认为直流母线处于正常电压状态。此外，也可以检测直流母线的电流，根据直流母线的电流计算得到直流母线的电压，然后根据直流母线的电压以及设置的阈值(如Vmin和Vmax)确定直流母线处于正常电压状态或异常电压状态。
在步骤22，获取光伏逆变器的工作状态。
光伏逆变器的工作状态例如包括光伏发电并网状态、光伏发电限功率状态、待机、故障等状态。其中，光伏发电并网状态是光伏逆变器的常规状态，将光伏组件所发电量供负载使用后的多余发电量并入电网。光伏发电限功率状态是指光伏逆变器限制输出功率。
在步骤23，根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式。
功率优化器的工作模式例如包括最大功率点跟踪工作模式、限制输出功率工作模式、直通工作模式、停机模式等。其中，最大功率点跟踪工作模式是指功率优化器执行MPPT算法，使得其所服务的光伏组件达到最大效率。限制输出功率工作模式是指功率优化器对其输出功率进行限制。直通工作模式是指功率优化器的输出侧电压等于其输入侧电压，即不执行MPPT算法。停机模式是指功率优化器的输出侧被旁路。
在一些实施例中，控制功率优化器的工作模式包括：如果相对于前一个控制周期直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态在当前控制周期均没有发生变化，保持功率优化器的工作模式不变；或者，如果相对于前一个控制周期直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态在当前控制周期有任意一个发生变化，根据当前控制周期的直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态调节功率优化器的工作模式。
在直流微电网系统运行控制装置15设置在光伏逆变器13的情况下，光伏逆变器13检测直流母线的电压状态，根据直流母线的电压状态和自身的工作状态确定各个功率优化器的工作模式，并将各个功率优化器的工作模式通知相应的功率优化器。
在直流微电网系统运行控制装置15设置在各个功率优化器12的情况下，每个功率优化器12检测直流母线的电压状态，并接收光伏逆变器发送的光伏逆变器的工作状态，根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态确定本功率优化器的工作模式。
上述实施例，根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式，提高直流母线的电压稳定性。
图3为本公开直流微电网系统运行控制方法一些实施例的示意图。该实施例的方法例如可以由直流微电网系统运行控制装置15执行。
如图3所示，该实施例的方法包括：步骤31～33d。
在步骤31，通过检测直流母线的电压确定直流母线是否处于正常电压状态。如果直流母线处于正常电压状态，执行步骤32～33d，即根据光伏逆变器的工作状态控制功率优化器的工作模式；如果直流母线处于异常电压状态，执行步骤33d。
如前所述，直流母线的电压大于等于最小阈值Vmin且小于等于最大阈值Vmax时，认为直流母线处于正常电压状态，否则，认为直流母线处于异常电压状态。
在步骤32，获取光伏逆变器的工作状态。
如果光伏逆变器工作在光伏发电并网状态，执行步骤33a；或者，如果光伏逆变器的工作状态在当前控制周期相对于其前一个控制周期发生变化，且当前控制周期光伏逆变器工作在光伏发电并网状态，执行步骤33a。
如果光伏逆变器工作在光伏发电限功率状态，执行步骤33b；或者，如果光伏逆变器的工作状态在当前控制周期相对于其前一个控制周期发生变化，且当前控制周期光伏逆变器工作在光伏发电限功率状态，执行步骤33b。
如果光伏逆变器待机或故障，执行步骤33c或执行步骤33d；或者，如果光伏逆变器的工作状态在当前控制周期相对于其前一个控制周期发生变化，且当前控制周期光伏逆变器待机或故障，执行步骤33c或执行步骤33d。
在步骤33a，控制功率优化器进入最大功率点跟踪工作模式。从而，使得光伏组件仍然按照最大功率发电，多余的发电量通过光伏逆变器并入电网。
在步骤33b，控制功率优化器进入限制输出功率工作模式。从而，光伏组件的发电量得到控制，使得直流母线升压的程度得到控制。
在步骤33c，控制功率优化器进入直通工作模式。从而，光伏组件的发电量得到控制，使得直流母线升压的程度得到控制；并且直通工作模式可以快速地切换到其他工作模式。
在步骤33d，控制功率优化器进入停机模式。从而，光伏组件的发电量得到控制，使得直流母线升压的程度得到控制。
上述实施例，根据直流母线的电压状态和光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式，提高直流母线的电压稳定性，例如，在异常情况下，通过调整功率优化器的工作模式控制光伏组件的发电量，使得直流母线升压的程度得到控制，避免工作在直流母线上的相关器件被损坏。
图4为本公开直流微电网系统运行控制装置一些实施例的示意图。
如图4所示，该实施例的装置15包括：
存储器41；以及
耦接至存储器的处理器42，处理器42被配置为基于存储在存储器41中的指令，执行任一个实施例的直流微电网系统运行控制方法。
其中，存储器41例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直流微电网系统运行控制方法，其特征在于，直流微电网系统包括串联接入直流母线的多个光伏组件和光伏逆变器，功率优化器仅配置在所述直流微电网系统中的各个光伏组件，所述方法包括：
获取直流母线的电压状态；
获取光伏逆变器的工作状态；
根据所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式；
其中，所述根据所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态，控制功率优化器的工作模式包括：
在所述直流母线的电压小于预设的最小阈值或者大于预设的最大阈值的情况下，直流母线处于异常电压状态，控制功率优化器进入停机模式；或者，
在所述直流母线的电压大于等于所述最小阈值且小于等于所述最大阈值的情况下，直流母线处于正常电压状态，根据所述光伏逆变器的工作状态控制功率优化器的工作模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述光伏逆变器的工作状态控制功率优化器的工作模式包括：
在所述光伏逆变器工作在光伏发电并网状态的情况下，控制功率优化器进入最大功率点跟踪工作模式；或者，
在所述光伏逆变器工作在光伏发电限功率状态的情况下，控制功率优化器进入限制输出功率工作模式；或者，
在所述光伏逆变器待机或故障的情况下，控制功率优化器进入直通工作模式或停机模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在直通工作模式下，功率优化器的输出侧电压等于其输入侧电压；
在停机模式下，功率优化器的输出侧被旁路。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制功率优化器的工作模式包括：
如果相对于前一个控制周期所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态在当前控制周期均没有发生变化，保持功率优化器的工作模式不变；或者，
如果相对于前一个控制周期所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态在当前控制周期有任意一个发生变化，根据当前控制周期的所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态调节功率优化器的工作模式。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述直流微电网系统运行控制方法由直流微电网系统运行控制装置执行，所述直流微电网系统运行控制装置设置在光伏逆变器或各个功率优化器中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在所述直流微电网系统运行控制装置设置在光伏逆变器的情况下，所述光伏逆变器检测直流母线的电压状态，根据所述直流母线的电压状态和自身的工作状态确定各个功率优化器的工作模式，并将各个功率优化器的工作模式通知相应的功率优化器；或者，
在所述直流微电网系统运行控制装置设置在各个功率优化器的情况下，每个功率优化器检测直流母线的电压状态，并接收光伏逆变器发送的所述光伏逆变器的工作状态，根据所述直流母线的电压状态和所述光伏逆变器的工作状态确定本功率优化器的工作模式。
7.一种直流微电网系统运行控制装置，其特征在于，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求1-6中任一项所述的直流微电网系统运行控制方法。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述直流微电网系统运行控制装置设置在直流微电网系统中的光伏逆变器或各个功率优化器。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的直流微电网系统运行控制方法。
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