CN113014195A - 光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统 - Google Patents

光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统，根据获取的光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值计算功率降额总幅度值，基于功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值及目标跟踪角度，控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值控制光伏逆变器调节直流工作电压点。本发明根据光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，降低电流和输出功率，避免器件应力增加和电能质量降低，再通过光伏逆变器调节剩下的功率降额幅度值，提高光伏跟踪系统的可靠性且不影响其使用寿命。

Description

光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统
技术领域
本发明涉及光伏跟踪系统的功率控制技术领域，更具体的说，涉及一种光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统。
背景技术
光伏跟踪系统是能够自动跟踪太阳并提高总体发电量的光伏系统。在光伏跟踪系统中，正常模式是运行在MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)状态。当光伏逆变器自身热应力或电应力余量不足，或者电网对整个光伏电站功率调度时，光伏跟踪系统一般需要按照降额指令进行功率降额运行。
传统的功率降额方法主要包括两种：第一种方法，通过光伏逆变器改变MPPT的指令电压，使光伏组件的输出电压上升，其工作点偏移最大功率点。图1为光伏跟踪系统的p-u特性曲线图，通过第一种方法调节光伏逆变器使其降额△p运行，工作点从A点移动到B点，对应光伏组件的工作电压上升△u。第一种方法提高了整个光伏系统的运行电压，而光伏逆变器本身器件的电应力与热应力是有限的，因此当直流电压被抬高后，内部直流母线电压也跟着被抬高，若达到一定电压阈值，器件应力可能会超出安全范围，在安全保护下使得降额响应失败；另一方面，光伏系统在过高电压下运行，也增大了电流谐波，导致电能质量降低。第二种方法，实时调节光伏跟踪系统的跟踪角度，保持光伏逆变器在限定输出功率内工作。由于光功率一直在变化，导致光伏跟踪系统的调节频率比较高，因此在光伏逆变器限功率期间，需要一直动态调节光伏跟踪支架来调整光伏组件的倾角，从而使得光伏跟踪系统的可靠性和使用寿命受到影响。
因此，如何提供一种光伏跟踪系统的功率降额方法解决上述问题成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统，以实现在功率降额时，减少器件应力，提高电能质量以及光伏跟踪系统的可靠性和使用寿命。
一种光伏跟踪系统的功率降额方法，应用于光伏跟踪系统的控制器，所述功率降额方法包括：
获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定；
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点。
可选的，所述根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，确定所述目标功率值对应的目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定。
可选的，所述控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件正向调节角度至所述目标跟踪角度并固定，或者，将所述光伏组件反向调节角度至所述目标跟踪角度并固定。
可选的，所述根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
控制所述光伏跟踪器对所述光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取所述光伏跟踪系统的最新运行功率值；
当所述最新运行功率值与所述目标功率值相等时，将与所述目标功率值相等的所述最新运行功率值对应的跟踪角度确定为所述目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件固定在所述目标跟踪角度。
可选的，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点，具体包括：
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器向最大功率点的左侧或向所述最大功率点的右侧调节所述直流工作电压点。
可选的，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点，具体包括：
当所述光伏逆变器为单台时，基于所述差值控制所述光伏逆变器连接的所述光伏组串中的全部光伏组件或部分光伏组件调节直流工作电压点；
当所述光伏逆变器为多台时，基于所述差值控制全部所述光伏逆变器或部分所述光伏逆变器，使得所述光伏逆变器连接的光伏组串调节至目标电压。
可选的，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，还包括：
当所述光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且所述差值仍大于0时，返回再次获取所述光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于所述当前最新运行功率值和所述功率降额目标值再次进行功率降额调节。
可选的，在所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，还包括：
当所述当前运行功率低于所述功率降额目标值或所述光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制所述光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制所述光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
一种光伏跟踪系统的控制器，所述控制器包括：
获取单元，用于获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
计算单元，用于根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
幅度值确定单元，用于基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
角度调节单元，用于根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定；
电压点调节单元，用于基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点。
可选的，所述角度调节单元具体用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，确定所述目标功率值对应的目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定。
可选的，所述角度调节单元具体还用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
控制所述光伏跟踪器对所述光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取所述光伏跟踪系统的最新运行功率值；
当所述最新运行功率值与所述目标功率值相等时，将与所述目标功率值相等的所述最新运行功率值对应的跟踪角度确定为所述目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件固定在所述目标跟踪角度。
可选的，还包括：
返回单元，用于在所述电压点调节单元基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且所述差值仍大于0时，返回再次获取所述光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于所述当前最新运行功率值和所述功率降额目标值再次进行功率降额调节。
可选的，还包括：
状态恢复单元，用于在所述电压点调节单元基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述当前运行功率低于所述功率降额目标值或所述光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制所述光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制所述光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
一种光伏跟踪系统，包括：光伏组件、光伏跟踪器、光伏逆变器和上述所述的控制器；
所述控制器分别与所述光伏跟踪器和所述光伏逆变器通信连接，所述光伏跟踪器与至少一个所述光伏组件通过机械结构连接，至少一个所述光伏组件连接至所述光伏逆变器的直流侧。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统，获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，根据当前运行功率值和功率降额目标值计算功率降额总幅度值，基于功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值，根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制光伏逆变器调节直流工作电压点。本发明在光伏逆变器需要输出功率降额时，无需提高整个光伏系统的运行电压，根据光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，首先控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，调节一部分功率降额幅度值，较大程度的降低电流和输出功率，避免器件应力增加和电能质量降低，再通过光伏逆变器调节剩下的功率降额幅度值，从而在满足功率降额的同时提高光伏跟踪系统的可靠性，且不影响光伏跟踪系统的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的光伏跟踪系统的p-u特性曲线图；
图2为常规固定角度光伏系统的功率曲线以及光伏跟踪系统的功率曲线示意图；
图3为本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统的结构示意图；
图4为本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图；
图5为本发明实施例公开的一种根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定的方法流程图；
图6为本发明实施例公开的另一种根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定的方法流程图；
图7为本发明实施例公开的另一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图；
图8为本发明实施例公开的另一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图；
图9为本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统的控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种光伏跟踪系统的功率降额方法、控制器及光伏跟踪系统，获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，根据当前运行功率值和功率降额目标值计算功率降额总幅度值，基于功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值，根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制光伏逆变器调节直流工作电压点。本发明在光伏逆变器需要输出功率降额时，无需提高整个光伏系统的运行电压，根据光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，首先控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，调节一部分功率降额幅度值，较大程度的降低电流和输出功率，避免器件应力增加和电能质量降低，再通过光伏逆变器调节剩下的功率降额幅度值，从而在满足功率降额的同时提高光伏跟踪系统的可靠性，且不影响光伏跟踪系统的使用寿命。
光伏组件的发电效率与太阳光线的照射角有直接关系，太阳光线垂直照射光伏组件表面时，光伏组件接收的太阳能最多，此时发电效率最高。光伏跟踪系统能够自动跟踪太阳的位置变化，通过转动放置光伏组件的光伏跟踪支架对光伏组件的倾角进行实时调整，来尽力保证太阳光线垂直照射于光伏组件平面。参见图2所示的常规固定角度光伏系统的功率曲线以及光伏跟踪系统的功率曲线，从图2中可以看出光伏跟踪系统相对于常规固定角度光伏系统的发电量更高，因此，光伏跟踪系统成为光伏系统的主要发展方向。
为便于理解光伏跟踪系统的工作原理，参见图3，本发明实施例公开了一种光伏跟踪系统的结构示意图，光伏跟踪系统主要由控制器11、光伏跟踪器12、光伏逆变器(DC/AC)13和光伏组件14组成。
其中，控制器11分别与光伏跟踪器12和光伏逆变器13通信连接，在实际应用中，控制器11可以分别嵌入到光伏跟踪器12和光伏逆变器13的内部。
光伏跟踪器12与至少一个光伏组件14通过机械结构连接，可以自动调整光伏组件14的角度，以改变光伏组件14表面接收到的辐照。当多个光伏组件14组成光伏阵列时，光伏跟踪器12与光伏阵列通过机械结构连接，当光伏阵列为多个时，多个光伏阵列通过电气连接，光伏跟踪器12可以自动调整各个光伏阵列的角度，改变每个光伏阵列中光伏组件表面接收到的辐射。
光伏逆变器13的直流侧与至少一个光伏组件14连接。当有多个光伏组件14时，多个通过电气连接的光伏组件14串联成光伏组串并联至光伏逆变器13的直流侧。其中，光伏逆变器13输出端连接电网Grid。
在正常情况下，光伏逆变器13运行在MPPT状态，光伏跟踪器12自动跟踪最大辐照，使得整个光伏电站在最大功率下输出。
光伏逆变器13进入降额状态的输入条件一般来自两种情况：1是光伏逆变器13自身热应力或电应力余量不足，需要降额运行；2是电网对整个光伏电站功率调度，以保证电网系统稳定性限制功率输出。但是无论是哪种情况，最终的目标都是降低系统的功率。
基于此，参见图4，本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图，该方法应用于图3所示实施例中的控制器，该方法包括：
步骤S101、获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
本实施例中，功率降额目标值P1可以有多种表示形式，包括：1、功率绝对值形式，在实际应用中，可以直接给定功率降额目标值，如要求光伏逆变器运行在50kW以下，即P1＝50kW。2、功率百分比形式，比如，功率降额目标值运行在额定功率Pn的50％，即P1＝50％*Pn，或者功率降额目标值运行在当前功率P0的50％，即P1＝50％*P0。无论采用何种表示形式，均可以通过简单计算转换成功率降额目标值P1。
步骤S102、根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
其中，功率降额总幅度值△P的计算公式如下：
△P＝P0-P1 (1)；
式中，P0为光伏逆变器的当前运行功率值，P1为功率降额目标值。
步骤S103、基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
光伏跟踪器的降额目标幅度值△Pt的计算公式如下：
△Pt＝k*(P0-P1)＝k*△P (2)；
式中，k为预设降额幅度分配系数，k∈(0，1)，k若取值过小，将导致光伏跟踪器的功率降低能力发挥作用不足，k若取值过大，甚至是直接通过光伏跟踪器完成全部光伏跟踪系统的功率降额，那么，当跟踪角度固定后，光功率仍在发生变化，尤其是光照减小时，光伏逆变器将无法提升功率，此时还需要光伏跟踪器反复调节光伏跟踪支架，从而影响光伏跟踪支架的寿命。经过研究发现，k优选在0.5～0.7范围，k在0.5～0.7范围内可以在最大程度降低功率的同时，留一部分供光伏逆变器做微调。
需要特别说明的是，本发明中功率降额的整体思路是将功率降额总幅度值△P分为两部分：首先根据输入条件，调节光伏组件到某角度并固定，以最大程度的降低功率△Pt，剩下的待调节功率部分△Pi(△Pi＝△P-△Pt)由光伏逆变器进行微调电压。整体相当于一个粗调，一个细调，各自发挥调节优势，扬长避短，达到最佳调节效果。
假设，光伏逆变器的当前运行功率值为P0，功率降额目标值为P1，以功率降额目标值P1为功率绝对值形式为例，根据公式(1)和公式(2)计算得到光伏跟踪器的降额目标幅度值△Pt，并根据降额目标幅度值△Pt确定相对应的目标跟踪角度，控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定。
步骤S104、根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定；
其中，本实施例中的光伏组件可以为单面组件或是双面组件，具体依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
步骤S105、基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制光伏逆变器调节直流工作电压点。
其中，在控制光伏逆变器调节直流工作电压点时，可采用传统的MTTP调节方法，具体参见现有成熟方案，此处不再赘述。
当控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定后，功率降额总幅度值剩下的待调节部分由光伏逆变器通过调节直流工作电压点完成，光伏逆变器调节的降额幅度值。
光伏逆变器调节的降额幅度值△Pi的计算公式如下：
△Pi＝△P-△Pt (3)。
其中，将公式(1)和公式(2)代入公式(3)中，也可以得到降额幅度值△Pi的其他表示形式△Pi＝(1-k)*(P0-P1)。
综上可知，本发明公开了一种光伏跟踪系统的功率降额方法，获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，根据当前运行功率值和功率降额目标值计算功率降额总幅度值，基于功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值，根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制光伏逆变器调节直流工作电压点。本发明在光伏逆变器需要输出功率降额时，无需提高整个光伏系统的运行电压，根据光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，首先控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，调节一部分功率降额幅度值，较大程度的降低电流和输出功率，避免器件应力增加和电能质量降低，再通过光伏逆变器调节剩下的功率降额幅度值，从而在满足功率降额的同时提高光伏跟踪系统的可靠性，且不影响光伏跟踪系统的使用寿命。
上述实施例中，由于光伏跟踪系统最终接收到的是目标跟踪角度θ，因此，当控制器计算出光伏跟踪系统需要降低的功率为△Pt时，还需要将△Pt转换为目标跟踪角度θ，转换过程可以通过如下两种方式获取。
第一种方式：查表法
参见图5，本发明实施例公开的一种根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定的方法流程图，也即步骤S104具体可以包括：
步骤S201、根据当前运行功率值和降额目标幅度值计算光伏跟踪系统的目标功率值；
步骤S202、从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，确定目标功率值对应的目标跟踪角度；
步骤S203、控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定。
本实施例所示的查表法，根据光照功率变化，预先确定功率值与跟踪角度的对应关系(对应关系可采用表的形式表示)，当根据当前运行功率值和降额目标幅度值计算得到光伏跟踪系统的目标功率值时，通过该对应关系可以查找到目标功率值对应的目标跟踪角度，从而控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定。该方法相当于开环式调节，调节结果比较粗糙，但是能够快速调整到目标跟踪角度，降低功率。
本实施例中，步骤S203具体可以包括：
控制光伏跟踪器将光伏组件正向调节角度至目标跟踪角度并固定，或者，将光伏组件反向调节角度至目标跟踪角度并固定。
其中，正向调节角度是指从东往西调节，即跟从太阳方向调节；反向调节角度指从西往东调节。
由于光伏跟踪系统在正常情况下是保持光伏组件表面垂直于光照方向，在实际应用中，对光伏组件正向调节角度至目标跟踪角度或者反向调节角度至目标跟踪角度均可以降低功率，因此本发明在此不限制光伏跟踪系统的调节方向。
第二种方式：闭环调节法
参见图6，本发明实施例公开的另一种根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定的方法流程图，也即步骤S104具体可以包括：
步骤S301、根据当前运行功率值和降额目标幅度值计算光伏跟踪系统的目标功率值；
步骤S302、控制光伏跟踪器对光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取光伏跟踪系统的最新运行功率值；
步骤S303、当最新运行功率值与目标功率值相等时，将与目标功率值相等的最新运行功率值对应的跟踪角度确定为目标跟踪角度；
步骤S304、控制光伏跟踪器将光伏组件固定在目标跟踪角度。
本实施例所示的闭环调节法，控制器控制光伏跟踪器对光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取光伏跟踪系统的最新运行功率值，当完成△Pt降额时，也即当最新运行功率值与目标功率值相等时，控制光伏跟踪器将光伏组件固定在目标跟踪角度。
光伏逆变器微调功率是通过改变光伏组件的工作电压实现的，在MPP(MaximumPower Point，最大功率点)附近，无论是左调还是右调都会降低功率。由于此时光伏组件的输出电流被光伏跟踪器大幅降低，因此，光伏逆变器将运行点左调也不会造成热应力过大。因此，光伏逆变器可以灵活调整工作电压的方向。
因此，为进一步优化上述实施例，步骤S105具体可以包括：
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器向最大功率点的左侧或向所述最大功率点的右侧调节所述光伏组件的直流工作电压点。
为进一步优化上述实施例，步骤S105具体还可以包括：
当光伏逆变器为单台时，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器连接的所述光伏组串中的全部光伏组件或部分光伏组件调节直流工作电压点；
当所述光伏逆变器为多台时，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值控制全部光伏逆变器或部分光伏逆变器，使得所述光伏逆变器连接的光伏组串调节至目标电压。
在降额期间，由于光功率一直在变化，当光伏跟踪器调节完光伏组件并将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定后，剩下的功率适配优先通过光伏逆变器快速调节实现，只有当光伏逆变器调节超出能力范围时(如已经到了设定的应力裕量范围)，则再重新计算新的△Pt，再次调节光伏跟踪系统。
为进一步优化上述实施例，参见图7，本发明实施例公开的另一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图，在图4所示实施例的基础上，在步骤S105之后，还可以包括：
步骤S106、判断光伏逆变器的调节能力是否超出预设调节能力范围，且差值仍大于0，如果是，则返回步骤S101，再次获取光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于当前最新运行功率值和功率降额目标值再次进行功率降额调节。
本实施例中，当光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且差值仍大于0时，则返回步骤S101，再次重复执行图4所示的实施例。反之，当光伏逆变器的调节能力未超出预设调节能力范围且差值仍大于0时，继续控制光伏逆变器调节直流工作电压点，直至差值不大于0。
为进一步优化上述实施例，参见图8，本发明实施例公开的另一种光伏跟踪系统的功率降额方法流程图，在图4所示实施例的基础上，在步骤S105之后，还可以包括：
步骤S107、当光伏逆变器的当前运行功率低于功率降额目标值或光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光伏跟踪系统的控制器。
参见图9，本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统的控制器的结构示意图，控制器在光伏跟踪系统中的连接结构详见图3所示实施例，此处不再赘述。控制器可以包括：
获取单元401，用于获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
本实施例中，功率降额目标值P1可以有多种表示形式，包括：1、功率绝对值形式，在实际应用中，可以直接给定功率降额目标值，如要求光伏逆变器运行在50kW以下，即P1＝50kW。2、功率百分比形式，比如，功率降额目标值运行在额定功率Pn的50％，即P1＝50％*Pn，或者功率降额目标值运行在当前功率P0的50％，即P1＝50％*P0。无论采用何种表示形式，均可以通过简单计算转换成功率降额目标值P1。
计算单元402，用于根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
其中，功率降额总幅度值△P的计算公式如下：
△P＝P0-P1 (1)；
式中，P0为光伏逆变器的当前运行功率值，P1为功率降额目标值。
幅度值确定单元403，用于基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
光伏跟踪器的降额目标幅度值△Pt的计算公式如下：
△Pt＝k*(P0-P1)＝k*△P (2)；
式中，k为预设降额幅度分配系数，k∈(0，1)，k若取值过小，将导致光伏跟踪器的功率降低能力发挥作用不足，k若取值过大，甚至是直接通过光伏跟踪器完成全部光伏跟踪系统的功率降额，那么，当跟踪角度固定后，光功率仍在发生变化，尤其是光照减小时，光伏逆变器将无法提升功率，此时还需要光伏跟踪器反复调节光伏跟踪支架，从而影响光伏跟踪支架的寿命。经过研究发现，k优选在0.5～0.7范围，k在0.5～0.7范围内可以在最大程度降低功率的同时，留一部分供光伏逆变器做微调。
需要特别说明的是，本发明中功率降额的整体思路是将功率降额总幅度值△P分为两部分：首先根据输入条件，调节光伏组件到某角度并固定，以最大程度的降低功率△Pt，剩下的待调节功率部分△Pi(△Pi＝△P-△Pt)由光伏逆变器进行微调电压。整体相当于一个粗调，一个细调，各自发挥调节优势，扬长避短，达到最佳调节效果。
角度调节单元404，用于根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定；
电压点调节单元405，用于基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点。
当控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定后，功率降额总幅度值剩下的待调节部分由光伏逆变器通过调节直流工作电压点完成，光伏逆变器调节的降额幅度值。
光伏逆变器调节的降额幅度值△Pi的计算公式如下：
△Pi＝△P-△Pt (3)。
其中，将公式(1)和公式(2)代入公式(3)中，也可以得到降额幅度值△Pi的其他表示形式△Pi＝(1-k)*(P0-P1)。
综上可知，本发明公开了一种光伏跟踪系统的控制器，获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，根据当前运行功率值和功率降额目标值计算功率降额总幅度值，基于功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值，根据降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，基于功率降额总幅度值与降额目标幅度值的差值，控制光伏逆变器调节直流工作电压点。本发明在光伏逆变器需要输出功率降额时，无需提高整个光伏系统的运行电压，根据光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值，首先控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定，调节一部分功率降额幅度值，较大程度的降低电流和输出功率，避免器件应力增加和电能质量降低，再通过光伏逆变器调节剩下的功率降额幅度值，从而在满足功率降额的同时提高光伏跟踪系统的可靠性，且不影响光伏跟踪系统的使用寿命。
上述实施例中，由于光伏跟踪系统最终接收到的是目标跟踪角度θ，因此，当控制器计算出光伏跟踪系统需要降低的功率为△Pt时，还需要将△Pt转换为目标跟踪角度θ。
因此，角度调节单元404具体可以用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，查找所述目标功率值对应的目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定。
本实施例所示的查表法，根据光照功率变化，预先确定功率值与跟踪角度的对应关系(对应关系可采用表的形式表示)，当根据当前运行功率值和降额目标幅度值计算得到光伏跟踪系统的目标功率值时，通过该对应关系可以查找到目标功率值对应的目标跟踪角度，从而控制光伏跟踪器将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定。该方法相当于开环式调节，调节结果比较粗糙，但是能够快速调整到目标跟踪角度，降低功率。
其中，角度调节单元404具体还可以用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
控制所述光伏跟踪器对所述光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取所述光伏跟踪系统的最新运行功率值；
当所述最新运行功率值与所述目标功率值相等时，将与所述目标功率值相等的所述最新运行功率值对应的跟踪角度确定为所述目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件固定在所述目标跟踪角度。
本实施例所示的闭环调节法，控制器控制光伏跟踪器对光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取光伏跟踪系统的最新运行功率值，当完成△Pt降额时，也即当最新运行功率值与目标功率值相等时，控制光伏跟踪器将光伏组件固定在目标跟踪角度。
光伏逆变器微调功率是通过改变光伏组件的工作电压实现的，在MPP(MaximumPower Point，最大功率点)附近，无论是左调还是右调都会降低功率。由于此时光伏组件的输出电流被光伏跟踪器大幅降低，因此，光伏逆变器将运行点左调也不会造成热应力过大。因此，光伏逆变器可以灵活调整工作电压的方向。
因此，为进一步优化上述实施例，电压点调节单元405具体可以用于：
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器向最大功率点的左侧或向所述最大功率点的右侧调节所述光伏组件的直流工作电压点。
在实际应用中，电压点调节单元405具体还可以用于：
当所述光伏逆变器为单台时，基于所述差值控制所述光伏逆变器连接的所述光伏组串中的全部光伏组件或部分光伏组件调节直流工作电压点；
当所述光伏逆变器为多台时，基于所述差值控制全部光伏逆变器连接的光伏组串或部分光伏逆变器连接的光伏组串调节直流工作电压点。
在降额期间，由于光功率一直在变化，当光伏跟踪器调节完光伏组件并将光伏组件调节至目标跟踪角度并固定后，剩下的功率适配优先通过光伏逆变器快速调节实现，只有当光伏逆变器调节超出能力范围时(如已经到了设定的应力裕量范围)，则再重新计算新的△Pt，再次调节光伏跟踪系统。
因此，控制器还可以包括：
返回单元，用于在电压点调节单元405基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且所述差值仍大于0时，返回再次获取所述光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于所述当前最新运行功率值和所述功率降额目标值再次进行功率降额调节。
为进一步优化上述实施例，控制器还可以包括：
状态恢复单元，用于在电压点调节单元405基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述当前运行功率低于所述功率降额目标值或所述光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制所述光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制所述光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种光伏跟踪系统的功率降额方法，其特征在于，应用于光伏跟踪系统的控制器，所述功率降额方法包括：
获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定；
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点。
2.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，所述根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，确定所述目标功率值对应的目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定。
3.根据权利要求2所述的功率降额方法，其特征在于，所述控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件正向调节角度至所述目标跟踪角度并固定，或者，将所述光伏组件反向调节角度至所述目标跟踪角度并固定。
4.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，所述根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定，具体包括：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
控制所述光伏跟踪器对所述光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取所述光伏跟踪系统的最新运行功率值；
当所述最新运行功率值与所述目标功率值相等时，将与所述目标功率值相等的所述最新运行功率值对应的跟踪角度确定为所述目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件固定在所述目标跟踪角度。
5.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点，具体包括：
基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器向最大功率点的左侧或向所述最大功率点的右侧调节所述直流工作电压点。
6.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点，具体包括：
当所述光伏逆变器为单台时，基于所述差值控制所述光伏逆变器连接的所述光伏组串中的全部光伏组件或部分光伏组件调节直流工作电压点；
当所述光伏逆变器为多台时，基于所述差值控制全部所述光伏逆变器或部分所述光伏逆变器，使得所述光伏逆变器连接的光伏组串调节至目标电压。
7.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，还包括：
当所述光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且所述差值仍大于0时，返回再次获取所述光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于所述当前最新运行功率值和所述功率降额目标值再次进行功率降额调节。
8.根据权利要求1所述的功率降额方法，其特征在于，在所述基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，还包括：
当所述当前运行功率低于所述功率降额目标值或所述光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制所述光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制所述光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
9.一种光伏跟踪系统的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
获取单元，用于获取光伏逆变器的当前运行功率值和功率降额目标值；
计算单元，用于根据所述当前运行功率值和所述功率降额目标值计算功率降额总幅度值；
幅度值确定单元，用于基于所述功率降额总幅度值和预设降额幅度分配系数，确定光伏跟踪器的降额目标幅度值；
角度调节单元，用于根据所述降额目标幅度值确定相对应的目标跟踪角度，并控制所述光伏跟踪器将光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定；
电压点调节单元，用于基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点。
10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述角度调节单元具体用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
从预先根据光照功率变化确定的功率值与跟踪角度的对应关系，确定所述目标功率值对应的目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件调节至所述目标跟踪角度并固定。
11.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述角度调节单元具体还用于：
根据所述当前运行功率值和所述降额目标幅度值计算所述光伏跟踪系统的目标功率值；
控制所述光伏跟踪器对所述光伏组件的跟踪角度进行动态调整，并实时获取所述光伏跟踪系统的最新运行功率值；
当所述最新运行功率值与所述目标功率值相等时，将与所述目标功率值相等的所述最新运行功率值对应的跟踪角度确定为所述目标跟踪角度；
控制所述光伏跟踪器将所述光伏组件固定在所述目标跟踪角度。
12.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，还包括：
返回单元，用于在所述电压点调节单元基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述光伏逆变器的调节能力超出预设调节能力范围，且所述差值仍大于0时，返回再次获取所述光伏逆变器的当前最新运行功率值，并基于所述当前最新运行功率值和所述功率降额目标值再次进行功率降额调节。
13.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，还包括：
状态恢复单元，用于在所述电压点调节单元基于所述功率降额总幅度值与所述降额目标幅度值的差值，控制所述光伏逆变器调节直流工作电压点之后，当所述当前运行功率低于所述功率降额目标值或所述光伏跟踪系统解除功率限制时，直接控制所述光伏逆变器重新进入最大功率点跟踪MPPT状态，并控制所述光伏跟踪器进入自动跟踪状态。
14.一种光伏跟踪系统，其特征在于，包括：光伏组件、光伏跟踪器、光伏逆变器和权利要求9～13任意一项所述的控制器；
所述控制器分别与所述光伏跟踪器和所述光伏逆变器通信连接，所述光伏跟踪器与至少一个所述光伏组件通过机械结构连接，至少一个所述光伏组件连接至所述光伏逆变器的直流侧。
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