CN115912458B - 一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 - Google Patents
一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115912458B CN115912458B CN202211354639.0A CN202211354639A CN115912458B CN 115912458 B CN115912458 B CN 115912458B CN 202211354639 A CN202211354639 A CN 202211354639A CN 115912458 B CN115912458 B CN 115912458B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy storage
- photovoltaic
- power
- output
- controller
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 12
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 123
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 18
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000013486 operation strategy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本申请涉及一种光储混合发电系统，所述系统包括：储能控制模块创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈；光伏控制模块创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出值所述储能变流器。相比现有技术，本发明能够解决光伏发电系统对电网支撑不足的问题，突破光伏虚拟同步机方案储能容量受限、控制稳定性等局限，满足了实际应用需求。
Description
技术领域
本申请电力电子装置控制和电力系统一次调频技术领域，特别是涉及一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备。
背景技术
光伏发电作为传统化石能源的重要替代能源之一，其装机容量占系统总装机容量比重越来越大。然而，光伏出力的大幅、频繁的随机波动性对系统有功平衡造成冲击，影响系统调频特性，且不同于常规发电厂的旋转电机，通过逆变器接入电网的光伏发电为非旋转的静止元件，不具备常规机组的转动惯量，其大规模接入电网将使系统等效转动惯量降低，削弱系统应对功率波动的能力，影响系统的频率暂态稳定水平。
为提升光伏发电消纳能力，国内外相关标准对于接入电力系统的光伏电站参与调频的能力提出了明确要求，工程界和学术界对于光伏发电友好接入电网的技术方案和控制策略也开展了大量研究，虚拟同步机技术应用于光伏并网发电系统是研究热点之一。由于光伏出力的波动性，光伏虚拟同步机技术通常需要配置储能实现。
现有技术方案储能单元通过DC/DC变换器接入光伏系统直流侧，需光伏机组预留直流储能接口，且储能单元容量配置受限于同步逆变器容量，另一方面，系统的暂态安全运行策略需充分考虑储能容量的支撑能力，控制相对复杂，尤其在电网故障穿越等电网大扰动发生时，极易发生失稳，一定程度上限制了其适用范围。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决光伏发电系统对电网支撑不足的问题，突破光伏虚拟同步机方案储能容量受限、控制稳定性等局限的光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备。
本发明实施例提供了一种光储混合发电系统，所述系统包括：
储能控制模块，用于创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性；
光伏控制模块，用于创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出值所述储能变流器。
进一步地，所述同步发电机控制模块包括有功功率控制器、转子运动单元、定子电气单元及内电势控制器；其中，所述有功功率控制器的输出端与所述转子运动单元的输入端连接，所述内电势控制器的输出端与所述定子电气单元的输入端连接，所述定子电气单元的输出端，通过坐标转换单元与所述转子运动单元的输出端连接。
进一步地，所述有功功率控制器包括第一加法器、以及与所述第一加法器输出端连接的第二加法器；
所述转子运动单元，包括第三加法器、与所述第三加法器输出端连接的第四加法器、以及与所述第四加法器输出端连接的第五加法器和第一积分器；
所述内电势控制器包括第六加法器、通第二积分器与所述第六加法器输入端连接的第七加法器、以及与所述第六加法器另一输入端连接的第八加法器；
所述定子电气单元包括第九加法器、与所述第九加法器输出端连接的第十加法器；其中，所述第十加法器的输出端通过第三积分器与所述坐标转换单元的一输入端连接；
所述坐标转换单元包括abc/dq坐标转换系、与所述dq左边转换系输出端连接的第十一加法器、与所述第十一加法器输出端连接的第一PI控制器、与所述第一PI控制器输出端连接的dq/abc。
进一步地，所述同步发电机控制模型包括，
有功功率控制模型：
Pm＝kf(f0-f)+AVG(PPV)
式中，Pm为转子输入机械功率，AVG(PPV)为光伏输出功率PPV平均值，f0为额定频率，f为电网频率；
转子运动模型：
式中，J为转动惯量，ω为转子角频率，ωg为电网角频率，Pm为转子输入机械功率，Pe为机端有功功率，Pe为光伏输出功率PPV与所述储能输出功率Pbat之和，D为阻尼系数，θ为转子相位；
定子电气模型：
式中，L为定子电感，R为定子电阻，iabc为定子电流，eabc为内电势，uabc为机端电压；
内电势控制模型：
式中，E为内电势幅值，E0为额定电压，kv为电压调差系数，ΔVg为电网电压额定值与实际值的差，kq为无功积分系数，1/s为积分表达式，Qref为储能变流器无功指令，Qe为储能输出无功功率Qbat和光伏输出无功功率Qpv之和。
进一步地，所述光伏控制模块包括MPPT控制器、与所述MPPT控制器输出端连接的第一乘法器、与所述第一乘法器输出端连接的第二PI控制器、与所述第二PI控制器输出端电连接的d轴电流指令值限制器、与所述d轴电流指令值限制器输出端连接的第三PI控制器、与所述第三PI控制器输出端连接的第二PWM控制器、以及通过第四PI控制器与所述第二PWM控制器输入端电连接的第三乘法器。
进一步地，所述第一乘法器的输入值包括光伏逆变器直流电压指令值udc_ref、直流电压实际值udc，所述第二加法器的输入值包括光伏逆变器d轴电流指令值id_ref、光伏逆变器d轴电流反馈值id_fdb，所述第三乘法器的输入值包括定子q轴电流iqs、光伏逆变器q轴电流反馈值iq_fdb，所述第三PI控制器的输出值包括光伏逆变器d轴电压指令值vd，所述第四PI控制器包括光伏逆变器q轴电压指令值vq，所述第二PWM控制器的输入值包括转子相位θ。
进一步地，所述电压电流双闭环控制中，三相静止坐标系到dq旋转坐标系的转换矩阵为：
本发明的另一实施例提出一种光储混合发电控制方法，所述方法包括：
创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性；
创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出值所述储能变流器。
本发明的另一个实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上所述的光储混合发电控制方法。
本发明的另一个实施例还提出一种电力设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的光储混合发电控制方法。
上述光储混合发电系统，首先储能控制模块创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性；然后光伏控制模块创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出值所述储能变流器。相比现有技术，本发明能够解决光伏发电系统对电网支撑不足的问题，突破光伏虚拟同步机方案储能容量受限、控制稳定性等局限，满足了实际应用需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光储混合发电系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的光储混合发电系统中储能控制模块的结构图；
图3为本发明实施例提供的光储混合发电系统中光伏控制模块的结构图：
图4为本发明实施例提供的光储混合发电控制方法的一种流程示意图；
图5本发明实施例提供的电力设备的结构图。
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，本技术领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。本实施例提供的方法可以由相关的服务器执行，且下文均以服务器作为执行主体为例进行说明。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的光储混合发电系统，所述系统包括储能控制模块、及与所述储能控制模块电连接的光伏控制模块。所述储能控制模块包括储能电池、与所述储能电池输出端连接的储能变流器；所述光伏控制模块包括光伏单元、与所述光伏单元输出端连接的光伏逆变器。所述储能电池连接储能变流器直流侧；所述光伏逆变器和储能变流器交流侧并联后，接入并网变压器(电网)，并网变压器将接收到的两控制模块的功率之和直接通过VSG反馈至储能变流器、以及通过AVG反馈至VSG。即，光伏逆变器输出功率和储能变流器输出功率叠加，为虚拟同步机电磁功率，使系统整体呈同步机外特性。
其中，所述储能控制模块、及与所述储能控制模块电连接的光伏控制模块各具备1路高速光纤发送端口和1路高速光纤接收端口，储能控制模块发送定子q轴电流iqs和转子相位θ，接收光伏输出功率平均值；光伏逆变器控制模块发送光伏输出功率平均值，接收储能变流器定子q轴电流iqs和转子相位θ。对于高速通信接口的通信延时有严格要求，本实施例中，对于高速光纤收发端口的通信延时不高于2个控制周期。
所述储能控制模块，用于创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈。
进一步地，所述同步发电机控制模块包括有功功率控制器、转子运动单元、定子电气单元及内电势控制器。所述有功功率控制器的输出端与所述转子运动单元的输入端连接，所述内电势控制器的输出端与所述定子电气单元的输入端连接，所述定子电气单元的输出端，通过坐标转换单元与所述转子运动单元的输出端连接。
具体的，所述有功功率控制器包括第一加法器、以及与所述第一加法器输出端连接的第二加法器。其中，所述第一加法器的输出为额定频率f0与电网频率fg的差，所述第二加法器的输出为频率调节系数Kf乘以额定频率f0与电网频率fg的差，并加上光伏输出功率PPV平均值AVG(PPV)。
具体的，所述转子运动单元，包括第三加法器、与所述第三加法器输出端连接的第四加法器、以及与所述第四加法器输出端连接的第五加法器和第一积分器。其中，所述第三加法器的输出为转子输入机械功率Pm与机端有功功率Pe的差，所述第四加法器的输入包括角频率调节系数乘以转子输入机械功率Pm与机端有功功率Pe的差、以及第五加法器输出的电网角频率ωg和转子角频率ω的差乘以阻尼系数D，所述第一积分器的输入为第一加法器的输出与转动惯量积分器相乘。
具体的，所述内电势控制器包括第六加法器、通第二积分器与所述第六加法器输入端连接的第七加法器、以及与所述第六加法器另一输入端连接的第八加法器。其中，所述第七加法器的输入包括储能变流器无功指令Qref、储能输出无功功率Qbat和光伏输出无功功率Qpv之和Qe，所述第八加法器的为包括网电压额定值与实际值的差，所述第六加法器的输入包括额定电压E0、第二积分器的输出、以及第八加法器的输出与电压调差系数的乘积Ku。
具体的，所述定子电气单元包括第九加法器、与所述第九加法器输出端连接的第十加法器；其中，所述第十加法器的输出端通过第三积分器与所述坐标转换单元的一输入端连接。其中，所述第九加法器的输入包括内电势幅值E及机端电压uabc，所述第十加法器的输入还包括定子电阻与第三积分器输出的定子电流iabc的乘积。
具体的，所述坐标转换单元包括abc/dq系、与所述dq左边转换系输出端连接的第十一加法器、与所述第十一加法器输出端连接的第一PI控制器、与所述第一PI控制器输出端连接的dq/abc坐标转换、以及与所述dq/abc坐标转换输出端连接的第一PWM控制器。其中，所述第一PWM控制器的输出包括储能变流器的储能输出无功功率Qbat、以及储能变流器的储能输出功率Pbat。
进一步地，所述同步发电机控制模型包括，
有功功率控制模型：
Pm＝Kf(f0-fg)+AVG(PPV)
式中，Pm为转子输入机械功率，AVG(PPV)为光伏输出功率PPV平均值，f0为额定频率，fg为电网频率；
转子运动模型：
式中，J为转动惯量，ω为转子角频率，ωg为电网角频率，Pm为转子输入机械功率，Pe为机端有功功率，Pe为光伏输出功率PPV与所述储能输出功率Pbat之和(即，Pe是储能变流器自身检测到的输出有功功率Pbat和通过高速通信接口接收到的光伏逆变器输出功率PPV的两部分功率之和)，D为阻尼系数，θ为转子相位；
定子电气模型：
式中，L为定子电感，R为定子电阻，iabc为定子电流，eabc为内电势，uabc为机端电压；
内电势控制模型：
式中，E为内电势幅值，E0为额定电压，Ku为电压调差系数，ΔVg为电网电压额定值与实际值的差，Kq为无功积分系数，1/s为积分表达式，Qref为储能变流器无功指令，Qe为储能输出无功功率Qbat和光伏输出无功功率Qpv之和(即，Qe是储能变流器自身检测到的输出无功功率Qbat和通过高速通信接口接收到的光伏逆变器输出无功功率Qpv的两部分功率之和)。
所述光伏控制模块，用于创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出至所述储能变流器。
进一步地，所述光伏控制模块包括MPPT控制器、与所述MPPT控制器输出端连接的第一乘法器、与所述第一乘法器输出端连接的第二PI控制器、与所述第二PI控制器输出端电连接的d轴电流指令值限制器、与所述d轴电流指令值限制器输出端连接的第三PI控制器、与所述第三PI控制器输出端连接的第二PWM控制器、以及通过第四PI控制器与所述第二PWM控制器输入端电连接的第三乘法器。；
具体的，所述第一乘法器的输入值包括光伏逆变器直流电压指令值udc_ref、直流电压实际值udc；所述第二加法器的输入值包括光伏逆变器d轴电流指令值id_ref、光伏逆变器d轴电流反馈值id_fdb；所述第三乘法器的输入值包括定子q轴电流iqs、光伏逆变器q轴电流反馈值iq_fdb；iqs为光伏逆变器无功电流指令值，该值即为通过高速通信接口接收到的储能变流器控制模型中的定子q轴电流iqs；所述第三PI控制器的输出值包括光伏逆变器d轴电压指令值vd；所述第四PI控制器包括光伏逆变器q轴电压指令值vq；所述第二PWM控制器的输入值包括转子相位θ。
所述电压电流双闭环控制中，三相静止坐标系到dq旋转坐标系的转换矩阵为：
本实施例中，采用MPPT的控制方式跟踪直流电压，使光伏并网系统能够兼顾实现光伏阵列端电压控制和实现虚拟同步机功能，做为其他实施方式，也可以采用除MPPT以外的控制方式来实现直流电压的控制。
本发明提供的光储混合发电系统，首先储能控制模块创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性；然后光伏控制模块创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出值所述储能变流器；可以理解的，两个控制模块各具备1路高速光纤发送端口和1路高速光纤接收端口，储能控制模块发送定子q轴电流iqs和转子相位θ，接收光伏输出功率PPV的平均值AVG(PPV)；光伏控制模块发送光伏输出功率PPV的平均值AVG(PPV)，接收储能变流器定子q轴电流iqs和转子相位θ。相比现有技术，本发明能够解决光伏发电系统对电网支撑不足的问题，突破光伏虚拟同步机方案储能容量受限、控制稳定性等局限，满足了实际应用需求。
请参阅图4，本发明提供还提供了一种光储混合发电控制方法，所述方法应用于上述的光储混合发电系统，所述方法包括：
步骤S21，创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性。
所述同步发电机控制模型包括，
有功功率控制模型：
Pm＝Kf(f0-fg)+AVG(PPV)
式中，Pm为转子输入机械功率，AVG(PPV)为光伏输出功率PPV平均值，f0为额定频率，fg为电网频率；
转子运动模型：
式中，J为转动惯量，ω为转子角频率，ωg为电网角频率，Pm为转子输入机械功率，Pe为机端有功功率，Pe为光伏输出功率PPV与所述储能输出功率Pbat之和，D为阻尼系数，θ为转子相位；
定子电气模型：
式中，L为定子电感，R为定子电阻，iabc为定子电流，eabc为内电势，uabc为机端电压；
内电势控制模型：
式中，E为内电势幅值，E0为额定电压，Ku为电压调差系数，ΔVg为电网电压额定值与实际值的差，Kq为无功积分系数，1/s为积分表达式，Qref为储能变流器无功指令，Qe为储能输出无功功率Qbat和光伏输出无功功率Qpv之和。
进一步地，通过1路高速光纤接受光伏输出功率滑动平均值AVG(PPV)，以储能变流器功率Pbat和光伏逆变器功率PPV之和Pe作为电磁功率反馈，使光储系统整体输出具备同步机外特性。
步骤S22，创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出至所述储能变流器。
所述电压电流双闭环控制，基于dq旋转坐标系实现，三相静止坐标系到dq旋转坐标系的转换矩阵为：
进一步地，通过设定光伏逆变器无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流iqs和转子相位θ。通过1路高速光纤发送光伏输出功率PPV的平均值AVG(PPV)。
本实施例中，采用MPPT的控制方式跟踪直流电压，使光伏并网系统能够兼顾实现光伏阵列端电压控制和实现虚拟同步机功能，做为其他实施方式，也可以采用除MPPT以外的控制方式来实现直流电压的控制。
本发明提供的光储混合发电控制方法，首先创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈，使光储混合发电系统整体输出具备同步机外特性；然后创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器控制模型中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出至所述储能变流器。相比现有技术，本发明能够稳定系统的有功和无功输出，并且有效跟踪公共耦合点的电压相位，满足了实际应用需求。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上所述的光储混合发电控制方法。
本发明实施例还提供了一种电力设备，参见图5所示，是本发明提供的一种电力设备的一个优选实施例的结构框图，所述电力设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的光储混合发电控制方法。即，在光伏并网系统中运行，在光伏逆变器交流侧配置储能系统，在储能变流器控制系统中引入虚拟同步机技术，通过高速通信获得光伏输出功率平均值，以系统总功率作为电磁功率进行控制，光伏逆变器通过高速通信获得储能变流器的定子q轴电流iqs和转子相位θ信息，并参与系统整体的功角稳定控制，光储结合实现系统整体的同步机外特性。
优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序1、计算机程序2、……)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述电力设备中的执行过程。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述电力设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述电力设备的各个部分。
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡和闪存卡(Flash Card)等，或所述存储器20也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述电力设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，图5结构框图仅仅是电力设备的示例，并不构成对电力设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光储混合发电系统，其特征在于，所述系统包括：
储能控制模块，用于创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈；
光伏控制模块，用于创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出至所述储能变流器；其中，定子q轴电流是定子电流i abc经过abc/dq变换得到；所述同步发电机控制模型包括：
有功功率控制模型：
式中，P m为转子输入机械功率，AVG(P PV )为光伏输出功率P PV平均值，f 0为额定频率，f g为电网频率；
转子运动模型：
式中，J为转动惯量，ω为转子角频率，ω g为电网角频率，P m为转子输入机械功率，P e为机端有功功率，P e为光伏输出功率P PV与所述储能输出功率P bat之和，D为阻尼系数，θ为转子相位；
定子电气模型：
式中，L为定子电感，R为定子电阻，i abc为定子电流，e abc为内电势，u abc为机端电压；
内电势控制模型：
式中，E为内电势幅值，E 0为额定电压，K u为电压调差系数，ΔV g为电网电压额定值与实际值的差，K q为无功积分系数，1/s为积分表达式，Q ref为储能变流器无功指令，Q e为储能输出无功功率Q bat和光伏输出无功功率Q pv之和。
2.根据权利要求1所述的光储混合发电系统，其特征在于，同步发电机控制模型包括有功功率控制器、转子运动单元、定子电气单元及内电势控制器；其中，所述有功功率控制器的输出端与所述转子运动单元的输入端连接，所述内电势控制器的输出端与所述定子电气单元的输入端连接，所述定子电气单元的输出端，通过坐标转换单元与所述转子运动单元的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的光储混合发电系统，其特征在于，
所述有功功率控制器包括第一加法器、以及与所述第一加法器输出端连接的第二加法器；
所述转子运动单元，包括第三加法器、与所述第三加法器输出端连接的第四加法器、以及与所述第四加法器输出端连接的第五加法器和第一积分器；
所述内电势控制器包括第六加法器、通第二积分器与所述第六加法器输入端连接的第七加法器、以及与所述第六加法器另一输入端连接的第八加法器；
所述定子电气单元包括第九加法器、与所述第九加法器输出端连接的第十加法器；其中，所述第十加法器的输出端通过第三积分器与所述坐标转换单元的一输入端连接；
所述坐标转换单元包括abc/dq坐标转换系、与所述abc/dq坐标转换系输出端连接的第十一加法器、与所述第十一加法器输出端连接的第一PI控制器、与所述第一PI控制器输出端连接的dq/abc坐标转换、以及与所述dq/abc坐标转换输出端连接的第一PWM控制器。
4.根据权利要求3所述的光储混合发电系统，其特征在于，所述光伏控制模块包括MPPT控制器、与所述MPPT控制器输出端连接的第一乘法器、与所述第一乘法器输出端连接的第二PI控制器、与所述第二PI控制器输出端电连接的d轴电流指令值限制器、与所述d轴电流指令值限制器输出端连接的第三PI控制器、与所述第三PI控制器输出端连接的第二PWM控制器、以及通过第四PI控制器与所述第二PWM控制器输入端电连接的第三乘法器。
5.根据权利要求4所述的光储混合发电系统，其特征在于，所述第一乘法器的输入值包括光伏逆变器直流电压指令值u dc_ref、直流电压实际值u dc，所述第二加法器的输入值包括光伏逆变器d轴电流指令值i d_ref、光伏逆变器d轴电流反馈值i d_fdb，所述第三乘法器的输入值包括定子q轴电流i qs、光伏逆变器q轴电流反馈值i q_fdb，所述第三PI控制器的输出值包括光伏逆变器d轴电压指令值v d，所述第四PI控制器包括光伏逆变器q轴电压指令值v q，所述第二PWM控制器的输入值包括转子相位θ。
6.根据权利要求5所述的光储混合发电系统，其特征在于，所述电压电流双闭环控制中，三相静止坐标系到dq旋转坐标系的转换矩阵为：
。
7.一种光储混合发电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
创建储能变流器的同步发电机控制模型，通过所述同步发电机控制模型得到储能变流器的储能输出功率，并将光伏逆变器输出的光伏输出功率与所述储能输出功率之和作为电磁反馈；
创建光伏逆变器的电压电流双闭环控制器，通过所述电压电流双闭环控制器，设定所光伏逆变器的无功电流指令及参考相位为储能变流器中的定子q轴电流和转子相位，并将所述光伏输出功率的平均值输出至所述储能变流器；其中，定子q轴电流是定子电流i abc经过abc/dq变换得到；所述同步发电机控制模型包括：
有功功率控制模型：
式中，P m为转子输入机械功率，AVG(P PV )为光伏输出功率P PV平均值，f 0为额定频率，f g为电网频率；
转子运动模型：
式中，J为转动惯量，ω为转子角频率，ω g为电网角频率，P m为转子输入机械功率，P e为机端有功功率，P e为光伏输出功率P PV与所述储能输出功率P bat之和，D为阻尼系数，θ为转子相位；
定子电气模型：
式中，L为定子电感，R为定子电阻，i abc为定子电流，e abc为内电势，u abc为机端电压；
内电势控制模型：
式中，E为内电势幅值，E 0为额定电压，K u为电压调差系数，ΔV g为电网电压额定值与实际值的差，K q为无功积分系数，1/s为积分表达式，Q ref为储能变流器无功指令，Q e为储能输出无功功率Q bat和光伏输出无功功率Q pv之和。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求7所述的光储混合发电控制方法。
9.一种电力设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求7所述的光储混合发电控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211354639.0A CN115912458B (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211354639.0A CN115912458B (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115912458A CN115912458A (zh) | 2023-04-04 |
| CN115912458B true CN115912458B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=86470144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211354639.0A Active CN115912458B (zh) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115912458B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012215962A1 (de) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Steuereinrichtung und Verfahren zum Ermitteln des Rotorwinkels einer Synchronmaschine |
| CN106356884A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-01-25 | 许继集团有限公司 | 一种基于虚拟同步机的光伏并网控制方法、装置及系统 |
| CN108134402A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-06-08 | 西安翌飞核能装备股份有限公司 | 一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统及控制方法 |
| CN108429431A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-21 | 许继集团有限公司 | 一种基于虚拟同步发电机的变流器及其控制方法 |
| CN109586343A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于虚拟同步发电机控制的光伏-储能发电系统及方法 |
| CN110266056A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于光储独立并网的虚拟同步发电控制方法 |
| CN110277803A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-24 | 西安西电电气研究院有限责任公司 | 一种储能变流器的虚拟同步发电机控制方法及控制装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10971937B2 (en) * | 2017-09-26 | 2021-04-06 | The Governors Of The University Of Alberta | Grid-supporting inverters with significantly reduced storage requirements |
| CN115085245A (zh) * | 2021-03-10 | 2022-09-20 | 台达电子工业股份有限公司 | 光伏储能系统及其适用的控制方法 |
-
2022
- 2022-11-01 CN CN202211354639.0A patent/CN115912458B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012215962A1 (de) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Steuereinrichtung und Verfahren zum Ermitteln des Rotorwinkels einer Synchronmaschine |
| CN106356884A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-01-25 | 许继集团有限公司 | 一种基于虚拟同步机的光伏并网控制方法、装置及系统 |
| CN108134402A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-06-08 | 西安翌飞核能装备股份有限公司 | 一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统及控制方法 |
| CN108429431A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-21 | 许继集团有限公司 | 一种基于虚拟同步发电机的变流器及其控制方法 |
| CN109586343A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于虚拟同步发电机控制的光伏-储能发电系统及方法 |
| CN110266056A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于光储独立并网的虚拟同步发电控制方法 |
| CN110277803A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-24 | 西安西电电气研究院有限责任公司 | 一种储能变流器的虚拟同步发电机控制方法及控制装置 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Virtual Synchronous Generator Controller for Solar Photovoltaic System;Mahmoud M. Badreldien;《2021 IEEE Electrical Power and Energy Conference (EPEC)》;全文 * |
| 光伏虚拟同步发电机工程应用效果分析及优化;巩宇，王阳;《电力系统自动化》;第42卷(第9期);全文 * |
| 分布式虚拟同步发电机改进低电压穿越控制技术;胡海林;万晓凤;丁小华;余运俊;;《电机与控制学报》(第01期);全文 * |
| 基于虚拟同步发电机的光伏发电系统惯性控制与仿真;许顺孝;《电工技术》(第8期);全文 * |
| 应用于光伏微网的一种虚拟同步发电机结构及其动态性能分析;王振雄;易皓;卓放;孙力;裴云庆;翟灏;吴嘉琪;;《中国电机工程学报》(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115912458A (zh) | 2023-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tischer et al. | Proportional‐resonant control applied on voltage regulation of standalone SEIG for micro‐hydro power generation | |
| Pai et al. | Power electronics and power systems | |
| Nian et al. | Coordinated control strategy for doubly‐fed induction generator with DC connection topology | |
| Gao et al. | An improved direct power control for doubly fed induction generator | |
| Kurohane et al. | Control strategy for a distributed DC power system with renewable energy | |
| Peña et al. | A topology for multiple generation system with doubly fed induction machines and indirect matrix converter | |
| Iacchetti et al. | A scheme for the power control in a DFIG connected to a DC bus via a diode rectifier | |
| Marques et al. | Inner control method and frequency regulation of a DFIG connected to a DC link | |
| Zhang et al. | Control strategy of high power converters with synchronous generator characteristics for PMSG-based wind power application | |
| Sharma et al. | Robust 3IMPL control algorithm for power management of SyRG/PV/BES-based distributed islanded microgrid | |
| Maharjan et al. | Real-time simulation for active and reactive power control of doubly fed induction generator | |
| Dewangan et al. | Performance improvement of wind‐driven self‐excited induction generator using fuzzy logic controller | |
| Mishra et al. | Development and implementation of control of stand‐alone PMSG‐based distributed energy system with variation in input and output parameters | |
| Li et al. | Improved virtual synchronous generator with transient damping link and its seamless transfer control for cascaded H‐bridge multilevel converter‐based energy storage system | |
| Fekkak et al. | Control of grid‐connected PMSG‐based wind turbine system with back‐to‐back converters topology using a new PIL integration method | |
| Boulahia et al. | Predictive power control of grid and rotor side converters in doubly fed induction generators based wind turbine | |
| Meng et al. | An improved damping adaptive grid‐forming control for black start of permanent magnet synchronous generator wind turbines supported with battery energy storage system | |
| Wang et al. | DC‐link current estimation for load‐side converter of brushless doubly‐fed generator in the current feed‐forward control | |
| Nnachi et al. | A comparative power quality study of DFIG and PMSG renewable energy conversion systems | |
| Daoud et al. | A dual three-phase induction machine based flywheel storage system driven by modular multilevel converters for fault ride through in HVDC systems | |
| Najaty Mazgar et al. | ESS equipped DFIG wind farm with coordinated power control under grid fault conditions | |
| Azongha et al. | Grid integration studies of a switched reluctance generator for future hardware-in-the-loop experiments | |
| CN109088428B (zh) | 高电压穿越装置、方法，包括该装置的变流系统 | |
| CN115912458B (zh) | 一种光储混合发电系统、控制方法、存储介质及电力设备 | |
| Gidwani | A comparative power quality study of DFIG and PMSG based wind energy conversion system |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240118 Address after: No.106 Fengze East Road, Nansha District, Guangzhou City, Guangdong Province (self compiled Building 1) x1301-g9752 Applicant after: Guangdong energy group science and Technology Research Institute Co.,Ltd. Applicant after: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY Address before: No.106 Fengze East Road, Nansha District, Guangzhou City, Guangdong Province (self compiled Building 1) x1301-g9752 Applicant before: Guangdong energy group science and Technology Research Institute Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |