CN113659625B - 光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质 - Google Patents

光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质，属于光伏发电技术领域，该方法包括：通过获取光伏系统的当前输出电压和当前输出电流；使用当前输出电压和当前输出电流和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值；可以解决由于电压步长的存在，每次电压调节的幅度固定，导致实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移的问题，可以抑制漂移的产生，提高系统的寿命及稳定性。

Description

光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质
【技术领域】
本申请涉及一种光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质，属于光伏发电技术领域。
【背景技术】
光伏系统(Photovoltaic Systems,PVSs)作为可再生能源，在实现碳中和的愿景中起到至关重要的作用。由于太阳能的不确定性，长期处于最大功率点追踪(MaximumPower Point Tracking,MPPT)模式下运行的光伏系统不能为电网的频率调整提供足够的惯性量，在一定程度上降低了并网系统频率调节的能力和系统稳定性。考虑到光伏及其他可再生能源并网过程中的潜在问题，电网标准要求光伏系统需要具备功率储备(PowerReserve Control,PRC)的功能以参与电网的频率调节，为系统提供足够的系统惯性。
目前，实现光伏系统功率储备的方法主要有分为两种。
第一种方法包括：通过增加额外的能量储存系统储备一定数量的功率，通常使光伏系统一直工作在最大功率点(Maximum Power Point,MPP)，多余的能量用锂电池或者超级电容器等储能元件进行存储。
然而，第一种方法中，由于要额外增加能量存储系统，在初期会大幅增加系统的成本，并且系统寿命以及稳定性也会因能量存储系统中储能元件老化而降低。第二种方法包括：通过削减光伏输出功率来实现所需功率的储备，通过使光伏系统的工作点位从MPP点转移到次优功率点，实现输出功率的降低，从而保留下来一部分功率作为光伏储备功率。
然而，第二种方法中由于电压步长的存在，会使得在环境快速变化的情况下，光伏系统实际的储备功率与当前所需储备功率的最小值间存在一定的漂移，这一现象会导致光伏系统的系统惯性减少，可能会进一步导致频率调节能力的损失。
【发明内容】
本申请提供了光伏系统的功率控制方法、设备及存储介质，可以解决在通过削减光伏输出功率来实现所需功率的储备时，由于电压步长的存在，每次电压调节的幅度都是固定的，会使在环境快速变化下的情况下，实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移的问题。本申请提供如下技术方案：
第一方面，提供一种光伏系统的功率控制方法，所述方法包括：
获取所述光伏系统中光伏组件的当前输出电压和当前输出电流；
使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏当前的光照参数；
使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电压；
使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电流；
基于所述当前最大功率点对应的电压和所述当前最大功率点对应的电流，确定所述光伏系统当前的最大可输出功率；
基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压；
将所述光伏系统的输出电压调节至所述参考电压，以使所述光伏系统的输出功率为所述参考电压对应的输出功率；所述最大可输出功率与所述参考电压对应的输出功率之间的差值大于所述当前所需储备功率的最小值。
可选地，所述基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压，包括：
计算所述当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间的第一变化量；
计算所述当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的第二变化量；
在所述第一变化量不符合第一预设条件，或者所述第二变化量不符合第二预设条件时，基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和所述当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压。
可选地，所述方法还包括：
在所述第一变化量符合所述第一预设条件，且所述第二变化量符合所述第二预设条件时，使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算当前输出功率；
基于所述当前输出电压、所述当前输出功率、所述当前的最大可输出功率、所述当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算所述参考电压。
可选地，所述基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为所述参考电压；Pavi(t)为所述当前的最大可输出功率；ΔP为所述当前所需储备功率的最小值；Epv,est为所述光照参数；Isc,stc为在标准测试条件下所述光伏组件的短路电流。
可选地，所述使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏系统当前的光照参数，通过下式表示：
其中，Epv,est(t)为所述光照参数；Ipv(t)为所述当前输出电流；Is为所述光伏组件所对应的单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Vpv(t)为所述当前输出电压；Rs为所述单二极管光伏等效模型中的等效串联电阻；Ns为所述光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α为所述二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；Rsh为所述单二极管光伏等效模型中的等效并联电阻；Isc,stc为标准测试条件下所述光伏组件的短路电流。
可选地，所述使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电压，通过下式表示：
其中，Vmpp,est为所述当前最大功率点对应的电压；Voc,est为所述光伏组件的开路电压；Ns为所述光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α所述二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Epv,est为所述光照参数；Isc,stc为标准测试条件下所述光伏组件的短路电流；Is为所述单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；KVoc为常数。
可选地，所述反向饱和电流通过下式计算：
其中，Is为所述反向饱和电流；C为温度系数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Eg为所述二极管的带隙宽度；k为玻尔兹曼常数。
可选地，所述使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电流，包括：
将所述光照参数与标准测试条件下所述光伏组件所对应的单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为所述当前最大功率点对应的电流。
第二方面，提供一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行第一方面提供的基于光伏系统的功率控制方法。
第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序被处理器执行时用于实现第一方面提供的基于光伏系统的功率控制方法。
本申请的有益效果至少包括：通过获取光伏系统的当前输出电压和当前输出电流；使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流；基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率；基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值；可以解决光伏系统在进行功率储备时需要额外增加能量存储系统，而导致的系统成本大幅增加，并且系统寿命以及稳定性也会因能量存储系统中储能元件老化而降低的问题，由于不需要额外增加能量存储系统，即可实现功率储备，因此可以降低系统成本，提高系统的寿命及稳定性。
同时，可以解决在通过削减光伏输出功率来实现所需功率的储备时，由于电压步长的存在，每次电压调节的幅度都是固定的，会使在环境快速变化下的情况下，实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移，导致光伏系统的系统惯性减少，可能会进一步导致频率调节能力的损失的问题。由于可以一次性计算出光伏系统的参考电压，从而减少计算时长，因此，可以避免漂移的产生，增加光伏系统的系统惯性，使光伏系统具有相应的频率条件能力。
另外，由于相较于使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压的方式来说，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值一次性计算参考电压的计算量较大，而在最大输出功率或者所需储备功率的变化量都较小的情况下，爬坡方式的计算次数较少。基于此，本实施例中，在最大输出功率和所需储备功率的最小值的变化量都较小时，使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压，既可以避免由于爬坡次数过多导致的偏移问题；又可以降低计算参考电压时消耗的计算资源，提高计算效率。
另外，在最大输出功率或者所需储备功率的最小值的变化量较大时，才执行基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压的步骤，可以在抑制实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间的漂移，提高光伏系统的功率控制的准确性。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
图1是本申请一个实施例提供的储备功率的示意图；
图2是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制系统的结构示意图；
图3是本申请另一个实施例提供的光伏系统的功率控制系统的结构示意图；
图4是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制方法的示意图；
图5是本申请另一个实施例提供的光伏系统的功率控制方法的流程图；
图6是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制装置的框图；
图7是本申请一个实施例提供的电子设备的框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
首先，对本申请实施例涉及的若干名词进行介绍。
光伏系统，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。
频率调节，又称频率控制，是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。电力系统频率调节的主要方法是调节发电功率和进行负荷管理。按照调节范围和调节能力的不同，频率调节可分为一次调频、二次调频和三次调频。
光伏系统的储备功率，是指光伏系统参与电网频率调节时在最大可输出功率的基础上所需要保留的用于电网频率调节的功率。本申请中，当光伏系统工作在功率储备模式时，光伏系统可实际输出的最大功率为光伏系统的最大可输出功率与光伏系统储备功率的差值。
比如：参考图1，光伏系统的储备功率是指在功率储备控制区间内，最大输出功率与实际输出功率之差Δp。
电压步长，是指光伏系统每次进行电压调整时，电压值改变的大小。
漂移，是指某变量的取值发生变化而偏离预设值现象。在本申请中，在环境快速变化时，由于电压步长限制了最大可输出功率的变化幅度，导致光伏系统需要较长的时长计算得到最大可输出功率；而该最大可输出功率可能与当前时刻的实际最大可输出功率存在偏差，进而导致光伏系统实际的储备功率偏离当前所需储备功率的最小值，即光伏系统实际的储备功率与间存在一定的漂移。
图2是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制系统的结构示意图。如图2所示，该系统至少包括：光伏组件210、功率转换器220、电流采集组件230、电压采集组件240、控制器250和负载260。
光伏组件210用于基于光伏特效应将太阳能转换成电能。可选地，光伏组件210由多个太阳能电池构成，或者也可以由其他能利用太阳光直接发电的光电半导体薄片够构成，本实施例不对光伏组件210的类型作限定。
光伏组件210通过功率转换器220与负载260相连。
功率转换器220用于实现光伏组件210与负载260之间的能量传输。可选地，功率转换器220将光伏组件210生成的电流传输至负载260。
电流采集组件230和电压采集组件240设置于光伏组件210的输出端。
电流采集组件230用于采集光伏模块210的当前输出电流。可选地，电流采集组件230可以是电流表、电流传感器等用于采集电流的装置，本实施例不对电压采集组件240的类型作限定。
电压采集组件240用于采集光伏模块210的当前输出电压。可选地，电压采集组件240可以是电压表、电压传感器等用于采集电压的装置，本实施例不对电压采集组件240的类型作限定。
控制器250分别与电流采集组件230、电压采集组件240和功率转换器220相连。
控制器250用于：获取光伏组件210的当前输出电压和当前输出电流；使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏当前的光照参数；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流；基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率；基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值。
可选地，控制器250获取光伏组件210的当前输出电压和当前输出电流，包括：接收电流采集组件230采集的当前输出电流和电压采集组件240采集的当前输出电压。
可选地，使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数，通过下式表示：
其中，Epv,est(t)为光照参数；Ipv(t)为当前输出电流；Is为单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Vpv(t)为当前输出电压；Rs为单二极管光伏等效模型中的等效串联电阻；Ns为光伏组件210中串联的光伏最小单元的数量；α为二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；Rsh为单二极管光伏等效模型中的等效并联电阻；Isc,stc为标准测试条件下光伏组件210的短路电流。
本申请中，单二极管光伏等效模型是指与光伏组件210等效的电路模型，该电路模型至少包括光生电源、一个二极管，等效串联电阻和等效并联电阻。可选地，光生电源包括能够将光能转换为电能的p-n结。
本申请中，标准测试条件是指：光线的辐照度为1000W/m2，温度为25℃的环境条件。
在一个示例中，反向饱和电流通过下式计算：
其中，Is为反向饱和电流；C为温度系数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Eg为二极管的带隙宽度；k为玻尔兹曼常数。
可选地，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压，包括：使用光照参数计算光伏组件210的开路电压；使用开路电压计算当前最大功率点对应的电压。
在一个示例中，使用光照参数计算光伏组件210的开路电压，通过下式表示：
其中，Voc,est为光伏组件210的开路电压；Ns为光伏组件210中串联的光伏最小单元的数量；α二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Epv,est为光照参数；Isc,stc为标准测试条件下光伏组件210的短路电流；Is为单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流。
在一个示例中，使用开路电压计算当前最大功率点对应的电压，通过下式表示：
其中，Vmpp,est为当前最大功率点对应的电压；Voc,est为光伏组件210的开路电压；KVoc为常数。
示意性地，KVoc的取值范围在0.71的0.8之间。
可选地，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流，包括：将光照参数与标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为当前最大功率点对应的电流。
在一个示例中，将光照参数与标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为当前最大功率点对应的电流，通过下式表示：
Impp,est＝Epv,estImpp,stc
其中，Impp,est为最大功率点对应的电流；Epv,est为光照参数；Impp,stc为标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点对应的电流值。
需要补充说明的是，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压可以在使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流之前执行，或者，还可以在使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流之后执行，或者，还可以与使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流同时执行，本实施例不对使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压与使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流的执行顺序作限定。
可选地，基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率，包括：将前最大功率点对应的电压与当前最大功率点对应的电流的乘积，确定光伏系统当前的最大可输出功率。
在一个示例中，将前最大功率点对应的电压与当前最大功率点对应的电流的乘积，确定光伏系统当前的最大可输出功率，通过下式表示:
Pavi＝Impp,estVmpp,est
其中，Pavi为光伏系统的最大可输出功率；Impp,est为最大功率点对应的电流；Vmpp,est为最大功率点对应的电压。
在一个示例中，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为参考电压；Pavi(t)为当前的最大可输出功率；ΔP为当前所需储备功率的最小值；Epv,est为光照参数；Isc,stc为在标准测试条件下光伏组件210的短路电流。
可选地，使用爬坡方式计算光伏系统的参考电压时，每次电压调节的幅度都是固定的。此时，在环境快速变化下的情况下，由于爬坡时间较长会导致实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移，导致光伏系统的系统惯性减少。而在环境快速变化大的情况下，一次性计算参考电压的时长较短，可以抑制实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间的漂移。但相较于爬坡方式来说，一次性计算参考电压的计算量较大。基于此，本实施例中，在最大可输出功率的变化量较大或者储备功率的变化量较大时(即在环境快速变化大的情况下)，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压。即仅在环境快速变化大的情况下，才使用一次性计算光伏系统的参考电压的方式确定下一时刻的参考电压，这样，既可以避免由于爬坡次数过多导致的偏移问题；又可以降低计算下一时刻的参考电压时消耗的计算资源，提高计算效率。
具体地，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压，包括：计算当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间的第一变化量；计算当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的第二变化量；在第一变化量不符合第一预设条件，或者第二变化量不符合第二预设条件时，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压。
其中，第一变化量用于体现最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间变化量的大小，第一变化量可以是当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间差值的绝对值，或者，也可以是当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间比值，本实施例不对第一变化量的类型作限定。
相应地，不同类型的第一变化量对应的第一预设条件也不同，故本实施例不对第一预设条件作限定。
示意性地，第一变化量为当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间差值的绝对值，相应地，第一预设条件为当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间差值的绝对值小于预设第一阈值。
比如，第一阈值为5W，则在当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间差值的绝对值小于5W时，第一变化量符合第一预设条件；在当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间差值的绝对值大于或等于5W时，第一变化量不符合第一预设条件。
其中，第二变化量用于体现当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间变化量的大小，第二变化量可以是当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的差值，或者，也可以是当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的比值，本实施例不对第二变化量的类型作限定。
相应地，不同类型的第二变化量对应的第二预设条件也不同，故本实施例不对第二预设条件作限定。
示意性地，第二变化量为当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的差值，相应地，第二预设条件为当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的差值小于预设第二阈值。
比如，设第二阈值为0.5W，则在当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的差值小于0.5W时，第二变化量符合第二预设条件；在当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的差值大于或等于0.5W时，第二变化量不符合第二预设条件。
可选地，在第一变化量符合第一预设条件，且第二变化量符合第二预设条件时，使用当前输出电压和当前输出电流，计算当前输出功率；基于当前输出电压、当前输出功率、当前的最大可输出功率、当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算参考电压。即，使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压。
在一个示例中，使用当前输出电压和当前输出电流，计算当前输出功率，通过下式表示：
Ppv＝IpvVpv
在一个示例中，基于当前输出电压、当前输出功率、当前的最大可输出功率、当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为参考电压；Vref(t)为当前输出电压；Vstep为单次调节的电压大小；Ppv(t)为当前输出功率；Pavi(t)为当前的最大可输出功率；ΔP为当前所需储备功率的最小值。
示意性地，单次调节的电压大小为预设定值，可以根据不同的需求设定。
可选地，在基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压之前，控制器250还用于：确定光伏系统当前的工作模式；控制光伏系统按照该工作模式工作。
在一个示例中，确定光伏系统当前的工作模式，包括：获取光伏系统的工作模式标识，该工作模式标识用于指示该工作模型。
可选地，工作模式标识可以由安装在控制器250上的输入组件产生，或者也可以是由其它设备产生并基于与控制器250的通信连接发送至控制器250，本实施例不对工作模式标识的获取方式作限定。
光伏系统的工作模式包括：功率储备(Power Reserve Control,PRC)模式和最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模式。
当光伏系统的工作模式为MPPT模式时，控制光伏系统按照该工作模式工作，包括：控制光伏系统的输出功率为最大功率点(Maximum Power Point,MPP)所对应的功率(即当前的最大可输出功率)，以使光伏系统工作在MPPT模式。
当光伏系统的工作模式为PRC模式时，控制光伏系统按照该工作模式工作，包括：控制光伏系统的输出功率为次优功率点所对应的功率，以使光伏系统工作在PRC模式。由于次优功率点所对应的功率低于MPPT所对应的功率，因此，可以实现输出功率的降低，从而保留下来部分功率作为光伏储备功率。
示意性地，光伏系统在不同工作模式下的可实际输出的最大功率通过下式表示：
其中，Plim为光伏系统可实际输出的最大功率；Pavi为光伏系统的最大可输出功率；ΔP为光伏系统工作在PRC模式时所需储备功率的最小值。
综上所述，本实施例提供的光伏系统的功率控制系统，控制器250用于获取光伏组件210的当前输出电压和当前输出电流；使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流；基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率；基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值；可以解决光伏系统在进行功率储备时需要额外增加能量存储系统，而导致的系统成本大幅增加，并且系统寿命以及稳定性也会因能量存储系统中储能元件老化而降低的问题；由于不需要额外增加能量存储系统，即可实现功率储备，因此可以降低系统成本，提高系统的寿命及稳定性。
同时，可以解决在通过削减光伏输出功率来实现所需功率的储备时，由于电压步长的存在，每次电压调节的幅度都是固定的，会使在环境快速变化下的情况下，实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移，导致光伏系统的系统惯性减少，可能会进一步导致频率调节能力的损失的问题。由于可以一次性计算出光伏系统的参考电压，从而减少计算时长，因此，可以抑制漂移的产生，增加光伏系统的系统惯性，使光伏系统具有相应的频率条件能力。
另外，由于相较于使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压的方式来说，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值一次性计算参考电压的计算量较大，而在最大输出功率或者所需储备功率的变化量都较小的情况下，爬坡方式的计算次数较少。基于此，本实施例中，在最大输出功率和所需储备功率的最小值的变化量都较小时，使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压，既可以避免由于爬坡次数过多导致的偏移问题；又可以降低计算参考电压时消耗的计算资源，提高计算效率。
另外，在最大输出功率或者所需储备功率的最小值的变化量较大时，才执行基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压的步骤，可以在抑制实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间的漂移，提高光伏系统的功率控制的准确性。
为了更清楚地理解本申请提供的光伏系统的功率控制系统，下面对该系统举一个实例进行说明。参考图3，图3是本申请另一个实施例提供的光伏系统的功率控制系统的结构示意图，该系统至少包括：光伏电池310、升压式转换器320、电流探头、电压探头、控制组件330和电阻RL。
其中光伏电池310可以为图2中的光伏组件210的一种实现方式、升压式转换器320可以为图2中的功率转换器220的一种实现方式、电流探头可以为图2中的电流采集组件230的一种实现方式、电压探头可以为图2中的电压采集组件240的一种实现方式、控制组件330可以为图2中的控制器250的一种实现方式，电阻RL可以为图2中的负载260的一种实现方式。
光伏电池310通过升压式转换器320与电阻RL连接，其中光伏电池310通过导线与升压式转换器320连接，升压式转换器320连接通过导线与电路RL连接。
电流探头位于连接光伏电池310与升压式转换器320的导线上，并通过导线与控制组件330相连，用于采集光伏电池310的当前输出电流Ipv，并向控制组件330发送。
电压探头位于连接光伏电池310与升压式转换器320的导线上，并通过导线与控制组件330相连，用于采集光伏电池310的当前输出电压Vpv，并向控制组件330发送。
控制组件330分别与电流探头、电压探头和升压式转换器320相连，用于基于接收的光伏电池310的当前输出电压Vpv、光伏电池310的当前输出电流Ipv、获取光伏系统的工作模式标识Flag和光伏系统当前所需储备功率最小值ΔP，计算参考电压，根据参考电压生成控制信号PWMboost，并向升压式转换器320发送控制信号PWMboost，以控制光伏系统的当前输出电压为参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率。
同时，控制组件330还用于基于接收的光伏电池310的当前输出电压Vpv、光伏电池310的当前输出电流Ipv、工作模式标识Flag和光伏系统当前所需储备功率的最小值ΔP，计算并输出光伏系统当前的最大可输出功率Pavi。
根据上述实施例可知，本申请提供的光伏系统的功率控制系统中的控制组件330，可以根据工作模式标识Flag控制光伏系统工作在不同的工作模式，从而控制光伏系统的输出功率，用户可以根据环境因素和不同的应用场景的需求，自由选择光伏系统的工作模式，因此，可以提高光伏系统的功率控制方法的实用性。
下面对本申请涉及的光伏系统的功率控制方法进行详细介绍
图4是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制方法的流程图，本实施例以该方法用于图2所示的系统的控制器250中为例进行说明，该方法至少包括以下几个步骤：
步骤401，获取光伏系统中光伏组件的当前输出电压和当前输出电流。
具体地，控制器接收电压采集组件采集的当前输出电压和电流采集组件采集的当前输出电流。
步骤402，使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数。
可选地，使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数，通过下式表示：
其中，Epv,est(t)为光照参数；Ipv(t)为当前输出电流；Is为单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Vpv(t)为当前输出电压；Rs为单二极管光伏等效模型中的等效串联电阻；Ns为光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α为二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；Rsh为单二极管光伏等效模型中的等效并联电阻；Isc,stc为标准测试条件下光伏组件的短路电流。
在一个示例中，反向饱和电流通过下式计算：
其中，Is为反向饱和电流；C为温度系数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Eg为二极管的带隙宽度；k为玻尔兹曼常数。
步骤403，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压。
可选地，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压，包括：使用光照参数计算光伏组件的开路电压；使用开路电压计算当前最大功率点对应的电压。
在一个示例中，使用光照参数计算光伏组件的开路电压，通过下式表示：
其中，Voc,est为光伏组件的开路电压；Ns为光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Epv,est为光照参数；Isc,stc为标准测试条件下光伏组件的短路电流；Is为单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流。
在一个示例中，使用开路电压计算当前最大功率点对应的电压，通过下式表示：
其中，Vmpp,est为当前最大功率点对应的电压；Voc,est为光伏组件的开路电压；KVoc为常数。
步骤404，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流。
可选地，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流，包括：将光照参数与标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为当前最大功率点对应的电流。
在一个示例中，将光照参数与标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为当前最大功率点对应的电流，通过下式表示：
Impp,est＝Epv,estImpp,stc
其中，Impp,est为最大功率点对应的电流；Epv,est为光照参数；Impp,stc为标准测试条件下单二极管光伏等效模型的最大功率点对应的电流值。
需要补充说明的是，步骤403可以在步骤404之前执行，或者，还可以在步骤404之后执行，或者，还可以与步骤404同时执行，本实施例不对步骤403与步骤404的执行顺序作限定。
步骤405，基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率。
可选地，基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率，包括：将前最大功率点对应的电压与当前最大功率点对应的电流的乘积，确定光伏系统当前的最大可输出功率。
在一个示例中，将前最大功率点对应的电压与当前最大功率点对应的电流的乘积，确定光伏系统当前的最大可输出功率，通过下式表示:
Pavi＝Impp,estVmpp,est
其中，Pavi为光伏系统的最大可输出功率；Impp,est为最大功率点对应的电流；Vmpp,est为最大功率点对应的电压。
步骤406，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压。
在一个示例中，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为参考电压；Pavi(t)为当前的最大可输出功率；ΔP为当前所需储备功率的最小值；Epv,est为光照参数；Isc,stc为在标准测试条件下光伏组件的短路电流。
可选地，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压，包括：基于当前的最大可输出功率和当前所需储备功率的最小值计算光伏系统可实际输出的最大功率；基于光伏系统可实际输出的最大功率和光照参数一次性计算光伏系统的参考电压。
在一个示例中，基于当前的最大可输出功率和当前所需储备功率的最小值计算光伏系统可实际输出的最大功率，通过下式表示：
Plim＝Pavi-ΔP
其中，Plim为光伏系统可实际输出的最大功率；Pavi(t)为当前的最大可输出功率；ΔP为当前所需储备功率的最小值。
在一个示例中，基于光伏系统可实际输出的最大功率和光照参数一次性计算光伏系统的参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为参考电压；Plim为光伏系统可实际输出的最大功率；Epv,est为光照参数；Isc,stc为在标准测试条件下光伏组件的短路电流。
可选地，使用爬坡方式计算光伏系统的参考电压时，每次电压调节的幅度都是固定的。此时，在环境快速变化下的情况下，由于爬坡时间较长会导致实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移，导致光伏系统的系统惯性减少。而在环境快速变化大的情况下，一次性计算参考电压的时长较短，可以抑制实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间的漂移。但相较于爬坡方式来说，一次性计算参考电压的计算量较大。基于此，本实施例中，在最大可输出功率的变化量较大或者储备功率的变化量较大时(即在环境快速变化大的情况下)，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压。即仅在环境快速变化大的情况下，才使用一次性计算光伏系统的参考电压的方式确定下一时刻的参考电压，这样，既可以避免由于爬坡次数过多导致的偏移问题；又可以降低计算下一时刻的参考电压时消耗的计算资源，提高计算效率。
具体地，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压，包括：计算当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间的第一变化量；计算当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的第二变化量；在第一变化量不符合第一预设条件，或者第二变化量不符合第二预设条件时，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压。
可选地，在第一变化量符合第一预设条件，且第二变化量符合第二预设条件时，使用当前输出电压和当前输出电流，计算当前输出功率；基于当前输出电压、当前输出功率、当前的最大可输出功率、当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算参考电压。即，使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压。
在一个示例中，使用当前输出电压和当前输出电流，计算当前输出功率，通过下式表示：
Ppv＝IpvVpv
其中，Ppv为当前输出功率；Ipv为当前输出电流；Vpv为当前输出电压。
在一个示例中，基于当前输出电压、当前输出功率、当前的最大可输出功率、当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算参考电压，通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为参考电压；Vref(t)为当前输出电压；Vstep为单次调节的电压大小；Ppv(t)为当前输出功率；Pavi(t)为当前的最大可输出功率；ΔP为当前所需储备功率的最小值。
步骤407，将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值。
综上所述，本实施例提供的光伏系统的功率控制方法，通过获取光伏系统的当前输出电压和当前输出电流；使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流；基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率；基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值；可以解决光伏系统在进行功率储备时需要额外增加能量存储系统，而导致的系统成本大幅增加，并且系统寿命以及稳定性也会因能量存储系统中储能元件老化而降低的问题，由于不需要额外增加能量存储系统，即可实现功率储备，因此可以降低系统成本，提高系统的寿命及稳定性。
同时，可以解决在通过削减光伏输出功率来实现所需功率的储备时，由于电压步长的存在，每次电压调节的幅度都是固定的，会使在环境快速变化下的情况下，实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间存在一定的漂移，导致光伏系统的系统惯性减少，可能会进一步导致频率调节能力的损失的问题。由于可以一次性计算出光伏系统的参考电压，从而减少计算时长，因此，可以避免漂移的产生，增加光伏系统的系统惯性，使光伏系统具有相应的频率条件能力。
另外，由于相较于使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压的方式来说，基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值一次性计算参考电压的计算量较大，而在最大输出功率或者所需储备功率的变化量都较小的情况下，爬坡方式的计算次数较少。基于此，本实施例中，在最大输出功率和所需储备功率的最小值的变化量都较小时，使用爬坡方式计算下一时刻的参考电压，既可以避免由于爬坡次数过多导致的偏移问题；又可以降低计算参考电压时消耗的计算资源，提高计算效率。
另外，在最大输出功率或者所需储备功率的最小值的变化量较大时，才执行基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压的步骤，可以在抑制实际的光伏储备功率与当前所需储备功率的最小值之间的漂移，提高光伏系统的功率控制的准确性。
为了更清楚地理解本申请提供的光伏系统的功率控制方法，下面对该方法举一个实例进行说明。参考图5，图5是本申请另一个实施例提供的光伏系统的功率控制方法的流程图，本实施例以该方法用于图2所示的系统的控制器250中为例进行说明，该方法至少包括以下几个步骤：
步骤501，获取光伏系统的当前输出电压和当前输出电流。
步骤502，获取光伏系统的工作模式标识Flag和当前所需储备功率的最小值。
其中，工作模式标识Flag用于标识光伏系统的工作模式；光伏系统的工作模式包括功率储备模式和最大功率点追踪模式。
示意性地，在Flag的值为0时，工作模式为最大点追踪模式；在Flag的值不为0时，工作模式为功率储备模式。
步骤503，判断Flag是否为0，Flag为0时，控制光伏系统的工作模式在最大点追踪模式，执行步骤504；当Flag不为0时，控制光伏系统工作在功率储备模式，执行步骤506。
步骤504，使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统的当前输出功率。
步骤505，进行最大功率点跟踪，计算参考电压，执行步骤515。
可选地，采用扰动观测法进行最大功率点追踪。
示意性地，采用扰动观测法进行最大功率点追踪，包括：如果当前输出功率小于上一采样时间的输出功率，则参考电压的调节方向与上一采样时间参考电压调节的方向相反；如果当前输出功率大于上一采样时间的输出功率，则参考电压的调节方向与上一采样时间参考电压调节的方向相同；如果当前输出功率等于上一采样时间的输出功率，则参考电压不变。
步骤506，使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏系统当前的光照参数。
步骤507，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压。
步骤508，使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流。
需要补充说明的是，步骤507可以在步骤508之前执行，或者，还可以在步骤508之后执行，或者，还可以与步骤508同时执行，本实施例不对步骤508与步骤508的执行顺序作限定。
步骤509，基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率。
步骤510，判断当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率是否符合第一预设条件；在当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率符合第一预设条件的情况下，执行步骤511；在当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率不符合第一预设条件的情况下，执行步骤513。
步骤511，判断当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值是否符合第二预设条件；在当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值符合第二预设条件的情况下，执行步骤512；在当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值不符合第二预设条件的情况下，执行步骤513。
步骤512，使用当前输出电压和当前输出电流，计算当前输出功率；基于当前输出电压、当前输出功率、当前的最大可输出功率、当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算参考电压，执行步骤515。
步骤513，基于当前的最大可输出功率和当前所需储备功率的最小值，计算光伏系统可实际输出的最大功率。
步骤514，基于光伏系统可实际输出的最大功率和光照参数一次性计算光伏系统的参考电压，执行步骤515。
步骤515，将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值，并执行步骤501。
根据上述实施例可知，本申请提供的光伏系统的功率控制方法可以控制光伏系统工作在功率储备模式，或者最大功率点追踪模式，用户可以根据环境因素和不同的应用场景的需求，自由选择光伏系统的工作模式，因此，可以提高光伏系统的功率控制方法的实用性。
图6是本申请一个实施例提供的光伏系统的功率控制装置的框图。本实施例以该装置为图2所示的系统的控制器250为例进行说明，该装置至少包括以下几个模块：获取模块610、计算模块620和调节模块630。
获取模块610，用于获取光伏系统中光伏组件的当前输出电压和当前输出电流；
计算模块620，用于使用当前输出电压和当前输出电流，计算光伏当前的光照参数；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电压；使用光照参数计算当前最大功率点对应的电流；基于当前最大功率点对应的电压和当前最大功率点对应的电流，确定光伏系统当前的最大可输出功率；基于当前的最大可输出功率、光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算光伏系统的参考电压；
调节模块630，用于将光伏系统的输出电压调节至参考电压，以使光伏系统的输出功率为参考电压对应的输出功率；最大可输出功率与参考电压对应的输出功率之间的差值大于当前所需储备功率的最小值。
需要说明的是：上述实施例中提供的光伏系统的功率控制装置在进行光伏系统的功率控制时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将光伏系统的功率控制装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的光伏系统的功率控制装置与光伏系统的功率控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图7是本申请一个实施例提供的电子设备的框图。该设备至少包括处理器701和存储器702。
处理器701可以包括一个或多个处理核心，比如：4核心处理器、8核心处理器等。处理器701可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器701也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器701可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器701还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器702可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器702还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器702中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器701所执行以实现本申请中方法实施例提供的光伏系统的功率控制方法。
在一些实施例中，电子设备还可选包括有：外围设备接口和至少一个外围设备。处理器701、存储器702和外围设备接口之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口相连。示意性地，外围设备包括但不限于：射频电路、触摸显示屏、音频电路、和电源等。
当然，电子设备还可以包括更少或更多的组件，本实施例对此不作限定。
可选地，本申请还提供有一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序，程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的光伏系统的功率控制方法。
可选地，本申请还提供有一种计算机产品，该计算机产品包括计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序，程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的光伏系统的功率控制方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种光伏系统的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述光伏系统中光伏组件的当前输出电压和当前输出电流；
使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏系统当前的光照参数；
使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电压；
使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电流；
基于所述当前最大功率点对应的电压和所述当前最大功率点对应的电流，确定所述光伏系统当前的最大可输出功率；
基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压；
将所述光伏系统的输出电压调节至所述参考电压，以使所述光伏系统的输出功率为所述参考电压对应的输出功率；所述最大可输出功率与所述参考电压对应的输出功率之间的差值大于所述当前所需储备功率的最小值；
所述基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压，包括：
计算所述当前的最大可输出功率与上一采样时间的最大可输出功率之间的第一变化量；
计算所述当前所需储备功率的最小值与上一采样时间所需储备功率的最小值之间的第二变化量；
在所述第一变化量不符合第一预设条件，或者所述第二变化量不符合第二预设条件时，基于所述当前的最大可输出功率、所述光照参数和所述当前所需储备功率的最小值，一次性计算所述光伏系统的参考电压；
通过下式表示：
其中，Vref(t+1)为所述参考电压；Pavi(t)为所述当前的最大可输出功率；ΔP为所述当前所需储备功率的最小值；Epv,est为所述光照参数；Isc,stc为在标准测试条件下所述光伏组件的短路电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一变化量符合所述第一预设条件，且所述第二变化量符合所述第二预设条件时，使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算当前输出功率；
基于所述当前输出电压、所述当前输出功率、所述当前的最大可输出功率、所述当前所需储备功率的最小值和预设的单次电压调整幅度，计算所述参考电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏系统当前的光照参数，通过下式表示：
其中，Epv,est(t)为所述光照参数；Ipv(t)为所述当前输出电流；Is为所述光伏组件所对应的单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Vpv(t)为所述当前输出电压；Rs为所述单二极管光伏等效模型中的等效串联电阻；Ns为所述光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α为所述二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；Rsh为所述单二极管光伏等效模型中的等效并联电阻；Isc,stc为标准测试条件下所述光伏组件的短路电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电压，通过下式表示：
其中，Vmpp,est为所述当前最大功率点对应的电压；Voc,est为所述光伏组件的开路电压；Ns为所述光伏组件中串联的光伏最小单元的数量；α为所述二极管的因数；k为玻尔兹曼常数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Epv,est为所述光照参数；Isc,stc为标准测试条件下所述光伏组件的短路电流；Is为所述单二极管光伏等效模型中二极管的反向饱和电流；KVoc为常数。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述反向饱和电流通过下式计算：
其中，Is为所述反向饱和电流；C为温度系数；T为所述单二极管光伏等效模型中p-n结的温度；q为预设常数，表示一个电子所带的电荷量；Eg为所述二极管的带隙宽度；k为玻尔兹曼常数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述光照参数计算当前最大功率点对应的电流，包括：
将所述光照参数与标准测试条件下所述光伏组件所对应的单二极管光伏等效模型的最大功率点所对应的电流的乘积，确定为所述当前最大功率点对应的电流。
7.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的光伏系统的功率控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序，所述程序被处理器执行时用于实现如权利要求1至6任一项所述的光伏系统的功率控制方法。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572417A (zh) * 2009-06-03 2009-11-04 东南大学 单级三相光伏并网系统的最大功率跟踪控制方法
CN103645767A (zh) * 2013-08-12 2014-03-19 西安理工大学 一种基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法
CN108777497A (zh) * 2018-07-27 2018-11-09 国网宁夏电力有限公司 一种双级式光伏发电主动参与电网频率调节控制策略
CN109491445A (zh) * 2018-11-16 2019-03-19 西交利物浦大学 新型光伏储备功率控制方法
CN110362147A (zh) * 2019-07-15 2019-10-22 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
CN111009919A (zh) * 2019-12-18 2020-04-14 南京师范大学 基于有功控制的光伏爬坡率控制方法和设备
CN112152265A (zh) * 2020-09-17 2020-12-29 浙江大学 一种基于f-dp/dv的光伏主动配电网调度控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109802426B (zh) * 2018-11-14 2023-04-07 华为技术有限公司 光伏发电系统及其控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572417A (zh) * 2009-06-03 2009-11-04 东南大学 单级三相光伏并网系统的最大功率跟踪控制方法
CN103645767A (zh) * 2013-08-12 2014-03-19 西安理工大学 一种基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法
CN108777497A (zh) * 2018-07-27 2018-11-09 国网宁夏电力有限公司 一种双级式光伏发电主动参与电网频率调节控制策略
CN109491445A (zh) * 2018-11-16 2019-03-19 西交利物浦大学 新型光伏储备功率控制方法
CN110362147A (zh) * 2019-07-15 2019-10-22 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
CN111009919A (zh) * 2019-12-18 2020-04-14 南京师范大学 基于有功控制的光伏爬坡率控制方法和设备
CN112152265A (zh) * 2020-09-17 2020-12-29 浙江大学 一种基于f-dp/dv的光伏主动配电网调度控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Novel Sensorless Photovoltaic Power Reserve Control With Simple Real-Time MPP Estimation;Xingshuo Li et al;《 IEEE Transactions on Power Electronics》;第34卷(第8期);第7521 - 7531页 *

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