CN117096936A - 供电电路的控制方法、供电设备及储能设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种供电电路的控制方法、供电设备及储能设备。该控制方法包括：在每一运行周期，获取交流母线与电网之间的实际并网功率；根据实际并网功率及目标并网功率确定供电电路的初始充放电功率；获取逆变器的饱和功率及逆变器的实际输入功率；根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率；根据补偿功率及初始充放电功率确定目标充放电功率；根据目标充放电功率从直流母线获取电能为电池包充电或控制电池包放电以输出电能至直流母线，其中，直流母线上的电能由直流发电设备和/或电池包提供。本申请提供的供电电路的控制方法，可实现对清洁能源更高效的自发自用。

Description

供电电路的控制方法、供电设备及储能设备
技术领域
本申请涉及清洁能源技术领域，尤其涉及一种供电电路的控制方法、供电设备及储能设备。
背景技术
随着气候变化的日益加剧，可降低碳排放的清洁能源技术(例如光伏发电技术、水能发电技术以及风能发电技术)越来越受到人们的关注。以光伏发电技术为例，光伏发电技术是一种将太阳能转换为电能来给负载供电的技术。在相关技术中，为了充分利用太阳能资源，光伏系统经常利用储能设备存储光伏组件供给负载外多余的太阳能资源，同时，光伏系统中的储能设备存储的能量可以在太阳能资源不足时提供给负载使用。如此一来，基于闭环控制方法，在光伏系统达到稳态后，有望达到家庭负载由光伏板及储能设备供电，而不需从电网取电的理想状态。
然而，在家庭负载的需求功率高于光伏系统中的逆变器的输出功率上限后，基于上述的闭环控制方法，储能设备将持续增大放电功率但增加的放电功率无法为家庭负载提供能量，造成能量浪费，甚至可能使得光伏组件的能量无法得到优先利用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种供电电路的控制方法、供电设备及储能设备，可基于逆变器的饱和功率对储能设备的充放电功率进行调整，从而实现对清洁能源更高效的自发自用。
本申请第一方面提供一种供电电路的控制方法，供电电路设置于供电系统。供电系统包括电池包、直流发电设备、逆变器及供电电路，供电电路的第一端用于连接电池包，供电电路的第二端、直流发电设备的输出端以及逆变器的输入端均连接至直流母线上，逆变器的输出端通过交流母线连接至电网。控制方法包括：在每一运行周期，获取交流母线与电网之间的实际并网功率；根据实际并网功率及目标并网功率确定供电电路的初始充放电功率；获取逆变器的饱和功率及逆变器的实际输入功率；根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率；根据补偿功率及初始充放电功率确定目标充放电功率；根据目标充放电功率从直流母线获取电能为电池包充电或控制电池包放电以输出电能至直流母线，其中，直流母线上的电能由直流发电设备和/或电池包提供。
在一实施例中，根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率，包括，获取饱和功率与实际输入功率之间的差值；当差值小于0时，将差值作为补偿功率。
在一实施例中，根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率，包括：获取饱和功率与实际输入功率之间的差值；当差值大于或等于0时，确定补偿功率为0。
在一实施例中，根据补偿功率及初始充放电功率确定目标充放电功率，包括：以补偿功率与初始充放电功率的和，作为目标充放电功率。
在一实施例中，获取逆变器的饱和功率，包括：当逆变器维持实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据逆变器当前的实际输入功率以及预设功率损耗值确定饱和功率。
在一实施例中，获取逆变器的饱和功率，包括：当逆变器维持实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据预设时长内逆变器的实际输入功率的平均值确定饱和功率。
在一实施例中，获取逆变器的饱和功率，包括：根据逆变器的最大输入功率确定饱和功率。
本申请第二方面提供一种供电设备，供电设备包括供电电路及控制器，供电设备设置于供电系统。供电系统包括电池包、直流发电设备、逆变器及供电设备，供电电路的第一端用于连接电池包，供电电路的第二端、直流发电设备的输出端以及逆变器的输入端均连接至直流母线上，逆变器的输出端通过交流母线连接至电网。控制器用于执行如上任一项所述的供电电路的控制方法。
在一实施例中，直流母线配置在所述供电设备内。
本申请第三方面提供一种储能设备，储能设备包括供电电路、电池包及控制器。储能设备设置于供电系统。供电系统包括储能设备、直流发电设备以及逆变器，供电电路的第一端用于连接电池包，供电电路的第二端、直流发电设备的输出端以及逆变器的输入端均连接至直流母线上，逆变器的输出端通过交流母线连接至电网。控制器用于执行如上任一项所述的供电电路的控制方法。
本申请提供的供电电路的控制方法，首先通过获取逆变器输出至电网的实际并网功率，以根据实际并网功率与目标并网功率来确定初始充放电功率，同时，通过获取逆变器的饱和功率及实际输入功率来计算补偿功率，基于补偿功率以及初始充放电功率确定最终的目标充放电功率，由于补偿功率与逆变器的饱和功率关联，而初始充放电功率与并网功率关联，本方案既可以在逆变器未达到饱和前，基于并网功率闭环控制实现自发自用，又可以在逆变器达到饱和后，及时调整电池包的充放电功率，以避免能量浪费，提高清洁能源的能量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1为本申请一实施例提供的供电系统的结构示意图。
图2为本申请一实施例提供的供电电路的控制方法的流程示意图。
图3为本申请一实施例提供的图2中的步骤S204的子步骤的流程示意图。
图4为本申请一实施例提供的图2中的步骤S204的子步骤的流程示意图。
图5为本申请一实施例提供的逆变器在正常模式与饱和模式之间切换的示意框图。
图6为本申请一实施例提供的供电电路的控制方法的控制框图。
图7为本申请一实施例提供的供电设备的结构框图。
图8为本申请一实施例提供的储能设备的结构框图。
图9为本申请一实施例提供的控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
下面将结合附图对一些实施例做出说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
随着气候变化的日益加剧，可降低碳排放的清洁能源技术(例如光伏发电技术、水能发电技术以及风能发电技术)越来越受到人们的关注。以光伏发电技术为例，光伏发电技术是一种将太阳能转换为电能来给负载供电的技术。在相关技术中，为了充分利用太阳能资源，光伏系统经常利用储能设备存储光伏组件供给负载外多余的太阳能资源，同时，光伏系统中的储能设备存储的能量可以在太阳能资源不足时提供给负载使用。如此一来，基于并网功率闭环控制方法，在光伏系统达到稳态后，有望达到家庭负载由光伏板及储能设备供电，而不需从电网取电的理想状态。
例如，请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种供电系统10的结构示意图。供电系统10包括电池包110、供电电路120、直流发电设备130及逆变器140。其中，供电电路120的第一端用于连接电池包110，供电电路120的第二端、直流发电设备130的输出端以及逆变器140的输入端均连接至直流母线(包括正直流母线DC_BUS+及负直流母线DC_BUS-)上。逆变器140的输出端通过交流母线(包括零线N和火线L)连接至电网20。
进一步地，电池包110内设置有一个或多个串联和/或并联的电芯。电池包110用于存储或释放能量。在一些实施例中，电池包110内还可以设置有直流转直流(DirectCurrent to Direct Current,DC/DC)转换电路，用于对串联和/或并联的电芯的电池电压进行升降压后进行放电，或对供电电路120提供的充电电压进行升降压后为电池包110充电。示例性的，该DC/DC电路可以为双有源桥式变换电路。供电电路120可以包括DC/DC转换单元。如此，供电电路120工作在充电模式时，用于从光伏组件取电进行功率转换，以为电池包110充电；供电电路120工作在放电模式时，用于对电池包110输出的电能进行功率转换以输出直流电至逆变器140。
可理解地，DC/DC转换单元可以由BUCK电路、BOOST电路或BUCK-BOOST电路组成。如此，通过控制BUCK电路、BOOST电路或BUCK-BOOST电路的开关逻辑及占空比，可控制供电电路120工作在充电模式或放电模式，及对DC/DC转换单元的输出功率进行控制。本申请并不对DC/DC转换单元的具体电路结构进行限制，在其他实施例中，DC/DC转换单元还可以是其他电路结构，只需实现相应的直流转直流功能即可。
直流发电设备130可以是光伏发电设备、水能发电设备以及风能发电设备等清洁能源设备。在本申请中，以直流发电设备130为光伏发电设备为例进行说明，光伏发电设备包括若干光伏板，光伏板通过将光能转化为电能，以输出直流电至逆变器140，及/或通过供电电路120为电池包110充电。可理解地，本申请不对直流发电设备130中的光伏板的连接方式进行限制。例如，在一些实施例中，直流发电设备130中的光伏板可以是串联连接、并联连接或先串联再并联连接等。
逆变器140至少包括直流转交流(Direct Current to Alternating Current,DC/AC)转换单元，以将直流发电设备130及/或供电电路120输出的直流电转换为交流电，并输出至交流母线，以为负载30供电，及/或馈电至电网20。可理解地，本申请并不对DC/AC转换单元的具体电路结构进行限制，例如，DC/AC转换单元可以是全桥拓扑、半桥拓扑等。在一些实施例中，当直流发电设备130为光伏发电设备，逆变器140还可以包括DC/DC转换单元，以实现对光伏发电设备的最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。
电网20例如可以是市电电网。可理解地，本申请并不限制电网20的交流电类型，在其他实施例中，电网20可以是单相交流电、三相交流电或其他多相交流电等。负载30可以是家庭中的各类用电负载。
然而，在类似图1的供电系统10中，在负载30的需求功率高于逆变器140的实际输出功率上限后，由于逆变器140的实际输出功率无法满足负载30的需求功率，供电系统10将持续从电网20取电以满足负载30的需求功率，基于上述的并网功率闭环控制方法，电池包将持续增大放电功率以求为负载30提供补偿功率，减少从电网20取电。但增加的放电功率实际上无法为负载30提供能量，造成能量浪费，甚至可能使得直流发电设备130中的能量无法得到优先利用。
为此，本申请提供一种供电电路的控制方法，可基于逆变器的饱和功率对电池包的充放电功率进行调整，从而实现对清洁能源，例如太阳能更高效的自发自用。
请一并参阅图1及图2，其中，图2为本申请一实施例提供的供电电路的控制方法的流程示意图。可理解地，供电电路120还包括控制器，且该供电电路的控制方法可由供电电路120的控制器执行。该供电电路的控制方法包括如下步骤：
步骤S201：在每一运行周期，获取交流母线与电网之间的实际并网功率。
可理解地，当逆变器140的输出端通过交流母线连接至电网20时，称为并网。实际并网功率用于表示连接至交流母线上的逆变器140以及负载30与电网20之间的功率供给关系。且在本申请中，根据逆变器140以及负载30与电网20之间的能量流动方向，实际并网功率可以为正数、负数或0。例如，当逆变器140通过交流母线输出10W(瓦)至电网20时，则逆变器140以及负载30与电网20之间的实际并网功率为10W；当电网20输出10W至交流母线以为负载30供电时，则逆变器140以及负载30与电网20之间的实际并网功率为-10W；当逆变器140的输出功率刚好满足负载30的需求功率时，即逆变器140既没有输出功率至电网20，电网20也没有输出功率至负载30时，实际并网功率为0。
可以理解，本申请对于并网功率的正数、负数的定义仅为示例性的。在其他实施例中，当实际并网功率为正数时，也可以表示电网向负载供电，当实际并网功率为负数时，可以表示逆变器140向电网卖电。
在一些实施例中，可以在由供电系统10与负载30组成的本地微电网系统与电网20之间，也即逆变器140的输出端与负载30的公共连接点与电网20之间设置有电网监控模块(图中未示出)。电网监控模块用于监控交流母线与电网20之间的并网参数。并网参数可以包括并网电流、并网电压及实际并网功率等。如此，控制器通过电网监控模块通信，即可获取逆变器140输出至电网20，或电网20输出至负载30的实际并网功率。在一些实施例中，电网监控模块可以是智能电表，且智能电表可传输实际并网功率。
可理解地，控制器与电网监控模块之间的通信可以是无线通信(例如蓝牙通信、ZigBee通信等)，也可以是有线通信(例如基于RS-485串行总线、或控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线的串行通信方式或其他并行通信方式)，本申请并不对具体的通信方式进行限制。
在另一些实施例中，控制器可与逆变器140及负载30通信，以获取逆变器140的实际输出功率及负载30的实际消耗功率，从而根据实际输出功率及实际消耗功率计算得到实际并网功率。
步骤S202：根据实际并网功率及目标并网功率确定供电电路的初始充放电功率。
在步骤S202中，目标并网功率用于表征交流母线与电网20之间的实际并网功率的理想值。例如，在一些实施例中，目标并网功率为0，此时，逆变器140输出的功率刚好满足负载30的需求功率。如此，逆变器140无需向电网20买电，亦无需卖电至电网20。在一些实施例中，目标并网功率也可以是负数或正数。目标并网功率为负数或正数时的含义，与实际并网功率为正数或负数时的含义大致相同，在此不再赘述。可理解地，本申请并不对目标并网功率的具体数值进行限制。
可理解地，当实际并网功率大于目标并网功率时，说明此时逆变器140输出至电网20的功率大于预期，如此，可通过为电池包110充电，以将直流发电设备130输出的部分能量存储至电池包110中。当实际并网功率小于目标并网功率时，说明此时逆变器140输出的功率不足以满足负载30的需求，负载30从电网取电，如此，可通过电池包110放电，以增大逆变器140的实际输出功率，减少从电网20取电。
如此，在步骤S202中，可根据实际并网功率与目标并网功率之间的差距，确定供电电路120的初始充放电功率。例如，在一些实施例中，可以实际并网功率减去目标并网功率得到的值作为初始充放电功率。且当计算得到的初始充放电功率为正数时，说明初始充放电功率表征供电电路120的初始充电功率；当计算得到的初始充放电功率为负数时，说明初始充放电功率表征供电电路120的初始放电功率。
本申请并不对步骤S202中计算得到初始充放电功率的具体计算方式进行限制，只要满足基于实际并网功率与目标并网功率之间的差距确定初始充放电功率的发明构思即可。例如，在另一些实施例中，还可进一步结合供电系统中的功率损耗、或智能电网监控模块的误差等因素，以根据实际并网功率与目标并网功率之间的差距确定初始充放电功率。
步骤S203：获取逆变器的饱和功率及逆变器的实际输入功率。
在步骤S203中，饱和功率为逆变器140的实际输出功率的上限。可理解地，为了保证逆变器140的使用安全，逆变器140通常设置有饱和功率。且当逆变器140的实际输入功率大于某个值例如最大输入功率后，即便实际输入功率继续增加，逆变器140的实际输出功率恒等于饱和功率，不再增加。
在一些实施例中，饱和功率可以是存储在控制器中的预设值；在另一些实施例中，控制器可与逆变器140通信，以获取饱和功率。
逆变器140的实际输入功率可以是逆变器140的输入端检测到的实际输入功率。在一些实施例中，控制器可通过与逆变器140通信，从而获取逆变器140检测到的输入端的实际输入功率。在另一些实施例中，控制器可获取供电电路120的实际充放电功率及直流发电设备130的实际输出功率，从而根据预设计算规则计算得到实际输入功率。例如，在供电电路120处于放电模式时，可将供电电路120的实际放电功率与直流发电设备130的实际输出功率的和作为实际输入功率；在供电电路120处于充电模式时，可将直流发电设备130的实际输出功率减去供电电路120的实际充电功率得到的差作为实际输入功率。
步骤S204：根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率。
在步骤S204中，补偿功率用于表征因饱和功率与实际输入功率之间的差距而被浪费的功率。可理解地，在逆变器140的实际输入功率高于饱和功率后，此时实际输入功率超过饱和功率的部分，即补偿功率无法通过逆变器140输出，将被浪费掉。也就是说，在逆变器140的实际输入功率高于饱和功率后，此时逆变器140的实际输出功率的功率值为饱和功率的功率值，且该实际输出功率与理想情况下(即逆变器140没有设置饱和功率)逆变器140的理想输出功率存在误差。
步骤S205：根据补偿功率及初始充放电功率确定目标充放电功率。
在步骤S205中，目标充放电功率为供电电路120的理想充放电功率。
可理解地，在逆变器140的实际输入功率高于饱和功率的情况下，此时逆变器140的实际输出功率与实际输入功率其实是存在较大差距的。又由于逆变器140的实际输出功率与实际并网功率有关，这样一来，此时基于逆变器140的实际输出功率计算得到的实际并网功率也是与理想情况下的并网功率有误差的。自然地，此时继续基于相关技术中的并网功率闭环控制，并根据存在误差的实际并网功率计算得到的初始充放电功率也并非理想情况下的供电电路的充放电功率。例如，在逆变器140的实际输入功率高于饱和功率，且负载30的需求功率高于逆变器140的饱和功率的情况下，此时若继续基于相关技术中的并网功率闭环控制，以步骤S202中的初始充放电功率控制电池包110充电或放电时，补偿功率无法输出为负载30提供能量，导致供电系统10中的能量的浪费。因此，在步骤S205中，还根据补偿功率，对初始充放电功率调整，以得到目标充放电功率，进而根据目标充放电功率控制电池包110充电或放电，以使逆变器140的实际输入功率小于或等于饱和功率，从而避免补偿功率的浪费。
可理解地，逆变器140的实际输入功率小于或等于饱和功率时，在忽略逆变器140自身的功率损耗的情况下，逆变器140的实际输出功率与实际输入功率相等。也就是说，此时逆变器140的实际输出功率没有误差，因此，此时计算得到的实际并网功率也没有误差，如此，可将初始充放电功率作为目标充放电功率。此时，补偿功率可以为0。
步骤S206：根据目标充放电功率从直流母线获取电能为电池包充电或控制电池包放电以输出电能至直流母线，其中，直流母线上的电能由直流发电设备和/或电池包提供。
在本申请中，当目标充放电功率为正值时，目标充放电功率为放电功率，表示控制电池包110放电以输出电能至直流母线，此时，直流母线上的电能由直流发电设备130及电池包110提供，或直流母线上的电能由电池包110提供。当目标充放电功率为负值时，目标充放电功率为充电功率，表示从直流母线获取电能为电池包110充电，且直流母线上的电能由直流发电设备130提供。
如此，控制器在每一运行周期循环执行步骤S201至步骤S206，以在每个运行周期更新目标充放电功率从而控制电池包110充电或放电。其中，运行周期可以是控制器的运行周期。这样一来，可实现对供电电路120的目标充放电功率的定时刷新，且其刷新频率取决于控制器的运行周期。
综上，本申请提供的供电电路的控制方法，首先通过获取逆变器140输出至电网20的实际并网功率，以根据实际并网功率与目标并网功率来确定初始充放电功率，同时，通过获取逆变器140的饱和功率及实际输入功率来计算补偿功率，基于补偿功率以及初始充放电功率确定最终的目标充放电功率，由于补偿功率与逆变器140的饱和功率关联，而初始充放电功率与并网功率关联，本方案既可以在逆变器140未达到饱和前，基于并网功率闭环控制实现自发自用，又可以在逆变器140达到饱和后，及时调整电池包110的充放电功率，以避免能量浪费，提高光伏利用率。
可理解地，在图1示出的供电系统10中，供电电路120通过一组直流母线连接至直流发电设备130及逆变器140。在其他实施例中，供电电路120的第二端亦可通过多组直流母线连接至若干直流发电设备130及逆变器140。
也就是说，供电电路120中可设置有若干DC/DC转换单元、供电系统10中可相应设置若干直流发电设备130、且逆变器140可配置为具有若干输入通道的逆变器，如此，供电电路120中的若干DC/DC转换单元的第一端可均连接至电池包110，若干DC/DC转换单元的第二端、若干直流发电设备130的输出端以及逆变器140的输入端分别连接至对应的直流母线上。因此，本申请提供的供电电路的控制方法亦可适用于该种具有多组直流母线的供电系统。可理解地，在该具有多组直流母线的供电系统中，当供电电路的控制器按照上述步骤S201至步骤S205确定供电电路的目标充放电功率以后，在步骤S206中，控制器还可根据预设规则为各DC/DC转换单元分配相应的充放电功率，以控制各个DC/DC转换单元从对应的直流母线获取电能为电池包充电，或控制电池包放电以通过相应的DC/DC转换单元分别输出电能至对应的直流母线。
请参阅图3，在一些实施例中，步骤S204包括：
步骤S301：获取饱和功率与实际输入功率之间的差值。
步骤S302：当差值小于0时，将差值作为补偿功率。
可理解地，当饱和功率与实际输入功率之间的差值小于0，说明此时实际输入功率大于饱和功率。如此，饱和功率与实际输入功率之间的差值所表示的功率，无法为负载30供电。因此，可在饱和功率与实际输入功率之间的差值小于0时，将该差值作为补偿功率。
如此，通过执行步骤S301至步骤S302，可在逆变器140的输出功率达到饱和功率后(即实际输入功率大于饱和功率)，根据补偿功率及时调整电池包110的充放电功率，以功率能量浪费，提高供电系统10的自发自用效率。
请参阅图4，在一些实施例中，步骤S204包括：
步骤S401：获取饱和功率与实际输入功率之间的差值。
步骤S402：当差值大于或等于0时，确定补偿功率为0。
可理解地，当饱和功率与实际输入功率之间的差值大于或等于0时，说明此时实际输入功率小于或等于饱和功率。如此，在忽略逆变器140本身的功率损耗的情况下，实际输入功率可全部输出以为负载30供电，并没有浪费。因此，在饱和功率与实际输入功率之间的差值大于或等于0时，可确定补偿功率为0。
如此，通过执行步骤S401及步骤S402，可在逆变器140的输出功率未达到饱和前(即实际输入功率小于或等于饱和功率)，仍可基于并网功率闭环控制实现供电系统10的自发自用。
可理解地，在其他实施例中，在步骤S301至步骤S302中，及在步骤S401及步骤S402中，还可结合逆变器140工作过程中的功率损耗，以根据饱和功率、实际输入功率及逆变器140的功率损耗确定补偿功率。例如，在一些实施例中，还可设置调整因数，并根据饱和功率与实际输入功率之间的差值与调整因数的乘积确定补偿功率。
在一些实施例中，步骤S205包括：
以补偿功率与初始充放电功率的和，作为目标充放电功率。
可理解地，在本申请中，补偿功率总是小于或等于0。如此，补偿功率与初始充放电功率相加后得到的目标充放电功率，总是比初始充放电功率少。而且在本申请中，当目标充放电功率为正值时表示放电功率，当目标充放电功率为负值时表示充电功率。如此，在实际输入功率大于饱和功率时，相较于根据初始充放电功率控制电池包110充放电，在根据调整后得到的目标充放电功率控制电池包110充放电时，总是使得电池包110减少放电功率，或增大充电功率，从而减少逆变器140的实际输入功率，使得逆变器140的实际输入功率趋向与饱和功率相等，最终避免因实际输入功率大于饱和功率时造成的能量浪费，提高供电系统10自发自用的效率。
可理解地，在其他实施例中，还可设置调整参数，以根据调整参数对补偿功率与初始充放电功率的和进行进一步调整后得到的值，作为目标充放电功率。如此，可降低电池包110、供电电路120及直流母线在传递能量时产生的能量损耗对目标充放电功率造成的误差。
在一些实施例中，步骤S203中的获取逆变器的饱和功率包括：
当逆变器维持实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据逆变器当前的实际输入功率以及预设功率损耗值确定饱和功率。
可理解地，饱和功率既可以是经过实验数据确定好的预设的饱和功率(即逆变器140的最大输出功率)，也可以是动态的饱和功率。例如，当逆变器140的输入端或输出端触发限流保护、限压保护或高温保护模式等时，逆变器140的实际输出功率也将被限制，以保证逆变器140的使用安全；且当逆变器140解除相应的保护模式后，逆变器140的实际输出功率将继续上升，以保证逆变器140的工作效率。如此，在逆变器140触发相应的保护模式时，逆变器140将出现短暂的动态的饱和功率，且该动态的饱和功率小于或等于逆变器140的预设的饱和功率。
例如，当逆变器140的输入端触发限流保护时，逆变器140的输入电流需要维持在一特定电流值，且该特定电流值还对应逆变器140的某一级的最大输入功率。也就是说，当逆变器140的输入端触发限流保护使得输入电流维持在一特定电流值时，输入端的输入功率也将对应维持在一个较稳定的状态，从而使得逆变器140的实际输出功率也将维持在一较稳定的状态；而当限流保护解除后，逆变器140的实际输入功率可能增加，从而使得逆变器140的实际输出功率也增加。也就是说，在逆变器140触发限流保护的时间段内，逆变器140产生了动态的饱和功率。因此，还需要识别该动态的饱和功率，以在逆变器140出现该动态的饱和功率时，更新控制器中预设好的饱和功率，进而及时调整供电电路120的充放电功率，以降低供电系统10浪费的能量。
请参阅图5，当控制器确认供电系统10满足饱和判断条件时，控制器确定逆变器140从正常模式切换至饱和模式，且当逆变器140处于饱和模式时，说明逆变器140出现饱和功率(可以是动态的饱和功率或预设的饱和功率)。当控制器确认供电系统10满足退饱和判断条件，控制器确定逆变器140从饱和模式切换至正常模式，且当逆变器140处于正常模式时，说明逆变器140解除保护模式，逆变器140的饱和功率应再次更新为预设的饱和功率。
在一些实施例中，当控制器无法与逆变器140直接通信时，饱和判断条件包括：
逆变器140维持实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，例如5％，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长，例如1分钟。
其中，控制器可通过获取直流发电设备130的输出功率及供电电路120的实际充放电功率，从而确认逆变器140的实际输入功率，其中，实际输入功率的具体计算过程可参考步骤S203中的相关描述，在此不再赘述。
在本实施例中，可根据如下公式(1)计算实际输入功率的波动幅度
其中，k为实际输入功率的波动幅度；Pmax为预设时长内实际输入功率的最大值；Pmin为预设时长内实际输入功率的最小值。
可理解地，当逆变器140维持实际输入功率的波动幅度不超过5％，且实际并网功率小于0的状态超过1分钟时，此时说明在实际并网功率小于0的情况下，逆变器140的实际输入功率被限制了，相应地，说明逆变器140的实际输出功率此时也保持在较稳定的水平，也即逆变器140出现了动态的饱和功率。因此，当控制器确定供电系统10满足饱和判断条件时，控制器确认逆变器140从正常模式切换至饱和模式，且逆变器140当前的实际输出功率为饱和功率。
进一步地，当控制器确定当前的实际输出功率为饱和功率时，控制器还根据逆变器140的实际输入功率与预设功率损耗值确定饱和功率，以更新控制器中的饱和功率。其中，预设功率损耗值用于表征逆变器140工作过程中的最低功率损耗。其中，预设功率损耗值可以是预设于控制器中的值。
在一些实施例中，可将实际输入功率减去预设功率损耗值得到的值，作为饱和功率。本申请并不对根据实际输入功率及预设功率损耗值计算得到饱和功率的具体计算方式进行限制，例如，在其他实施例中，还可根据供电系统10中的实际电路设置相应的修正参数，以根据实际输入功率、预设功率损耗值及修正因数确定饱和功率。
如此，执行本实施例提供的方案，可在控制器无法直接与逆变器140通信时，通过执行上述步骤确认逆变器140出现动态的饱和功率，进而实现对饱和功率的更新，进一步提升供电系统10的自发自用的效率，降低供电系统10中的能量浪费。
在其他实施例中，当控制器可直接与逆变器140直接通信，以获取逆变器140的实际输出功率时，饱和判断条件包括：
逆变器140维持实际输出功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长。
显然，当逆变器140维持实际输出功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长，说明逆变器140当前的实际输出功率被限制，如此，当控制器确认供电系统10满足上述条件时，控制器可获取逆变器140当前的实际输出功率，并将饱和功率更新为当前的实际输出功率。
请再次参阅图5，在一些实施例中，退饱和判断条件包括：
当供电电路120的实际充放电功率下降的幅度为参考阈值，例如10％时，逆变器140维持实际输入功率的波动幅度超过预设阈值，例如5％，且实际并网功率大于或等于0的状态超过预设时长，例如1分钟。其中，参考阈值可大于预设阈值。
可理解地，在逆变器140处于饱和模式时，当供电电路120的实际充放电功率降低时，即供电电路120降低放电功率或提高充电功率时，逆变器140的实际输入功率的波动幅度较小甚至是没有波动。在逆变器140未处于饱和模式时，当供电电路120的实际充放电功率降低时，逆变器140的实际输入功率将随之降低，从而产生较大的波动幅度。
因此，当供电电路120的实际充放电功率下降的幅度为10％时，逆变器140维持实际输入功率的波动幅度超过5％，且实际并网功率大于或等于0的状态超过预设时长时，说明供电电路120注入负功率扰动至逆变器140后，对逆变器140的实际输入功率产生了影响，可以说明逆变器140当前已经退出饱和模式，处于正常模式。可理解地，在确认逆变器140处于正常模式后，可将饱和功率更新为预设的饱和功率。
可理解地，本申请并不对预设阈值、预设时长及参考阈值的具体数值进行限定，本领域技术人员可根据具体的供电系统调整预设阈值、预设时长及参考阈值的具体数值。
在一些实施例中，步骤S203中的获取逆变器的饱和功率包括：
当逆变器维持实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据预设时长内逆变器的实际输入功率的平均值确定饱和功率。
可理解地，在一些实施例中，当控制器既无法与逆变器140通信，又没有存储预设功率损耗值时，控制器根据预设时长内逆变器140的实际输入功率的平均值确定饱和功率。如此，尽可能减小因实际输入功率的波动而造成的实际输入功率与饱和功率之间的误差。
在一些实施例中，在预设时长内记录计算得到的若干实际输入功率的值，并将若干实际输入功率的平均值作为饱和功率。可理解地，在其他实施例中，还可通过预设参数对该平均值调整，并将调整后得到的值作为饱和功率。本申请并不限制根据实际输入功率的平均值得到饱和功率的具体计算方式。
在一些实施例中，步骤S203中的获取逆变器的饱和功率包括：
根据逆变器的最大输入功率确定饱和功率。
可理解地，在一些实施例中，考虑到光伏逆变器140执行MPPT追踪功能的最低能量损耗，可将逆变器140的最大输入功率的预设份额，例如95％，作为饱和功率。也就是说，将逆变器140的最大输入功率与95％的乘积作为饱和功率。其中，逆变器140的最大输入功率可由用户读取逆变器140的铭牌信息后，输入至控制器中。
请参阅图6，图6示出通过闭环控制算法实现本申请一实施例提供的供电电路的控制方法的具体控制框图。以下根据图6示出的具体控制框图对供电电路的控制方法的具体工作流程进行说明：
首先，通过智能电表50获取交流母线与电网之间的实际并网功率P_real，以基于实际并网功率P_real及目标并网功率P_aim，通过第一PI控制器61中预设的第一偏差调节算法确定供电电路的初始充放电功率P_dc0。
进而，获取逆变器140的饱和功率P_full及逆变器140的实际输入功率P_rin，并基于饱和功率P_full和实际输入功率P_rin，通过第二PI控制器62中预设的第二偏差调节算法及限幅器63确定补偿功率P_com。其中，限幅器63用于取负值，以保证在饱和功率P_full小于实际输入功率P_rin时可计算得到的补偿功率P_com；且在饱和功率P_full大于或等于实际输入功率P_rin时，补偿功率P_com为0。
然后，根据补偿功率P_com及初始充放电功率P_dc0确定目标充放电功率P_dc1。可理解地，目标充放电功率P_dc1与直流发电设备130的输出功率P_pv又决定了实际输入功率P_rin的大小。如此，根据目标充放电功率P_dc1控制电池包110充放电，可使得实际输入功率P_rin总是小于或等于饱和功率，减少供电系统10浪费的能量。
可理解地，上述第一PI控制器61及第二PI控制器62以相关技术中的已有控制器例如PI控制器(proportional integral controller，比例-积分控制器)为例。在其他实施例中，也可以采用其他控制器例如PID控制器(proportional integral Differentiationcontroller，比例-积分-微分控制器)等等，本申请对此不作限制。对应地，第一偏差调节算法及第二偏差调节算法也可以为PI调节算法(proportional integral control，比例积分调节)、PID调节算法(ProportionIntegration Differentiation control，比例积分微分调节)等，当然也可以为其他的调节算法。
如此，通过第一PI控制器61及第一偏差调节算法能够准确的根据实际并网功率P_real及目标并网功率P_aim之间的偏差确定初始充放电功率P_dc0；通过第二PI控制器62及第二偏差调节算法能够准确的根据饱和功率P_full和实际输入功率P_rin之间的偏差确定补偿功率P_com。
请继续参阅图7，本申请一实施例还提供一种供电设备200。供电设备200包括供电电路120及控制器210。供电设备200设置于供电系统10。供电系统10包括电池包110、直流发电设备130、逆变器140及供电设备200。供电电路120的第一端用于连接电池包110，供电电路120的第二端、直流发电设备130的输出端以及逆变器140的输入端均连接至直流母线上。逆变器140的输出端通过交流母线连接至电网20。控制器210用于执行如上任一项所述的供电电路的控制方法。
在一些实施例中，直流母线配置在供电设备200内。
可理解地，供电设备200可以是独立的电子设备，供电设备200也可以集成在包括电池包的电子设备中。本申请并不对此进行限制。
请继续参阅图8，本申请一实施例还提供一种储能设备300。储能设备300包括供电电路120、电池包110及控制器310。储能设备300设置于供电系统10。供电系统10包括储能设备300、直流发电设备130及逆变器140。供电电路120的第一端用于连接电池包110，供电电路120的第二端、直流发电设备130的输出端以及逆变器140的输入端均连接至直流母线上。逆变器140的输出端通过交流母线连接至电网20。控制器310用于执行如上任一项所述的供电电路的控制方法。
在一些实施例中，直流母线配置在储能设备300内。
本申请实施方式还提供一种控制装置，应用于供电电路120或集成有供电电路120的电子设备。图9示意性地示出了本申请实施例提供的控制装置400的结构框图。如图9所示，控制装置400包括：
获取模块410，用于在每一运行周期，获取交流母线与电网20之间的实际并网功率。
确定模块420，用于根据实际并网功率及目标并网功率确定供电电路120的初始充放电功率。
获取模块410还用于获取逆变器140的饱和功率及逆变器140的实际输入功率。
确定模块420还用于：
根据饱和功率及实际输入功率确定补偿功率；
根据补偿功率及初始充放电功率确定目标充放电功率；
根据目标充放电功率从直流母线获取电能为电池包110充电或控制电池包110放电以输出电能至直流母线，其中，直流母线上的电能由直流发电设备130和/或电池包110提供。
本申请实施例中提供的控制装置400实现供电电路的控制方法的具体细节已经在对应的供电电路的控制方法的实施例中进行了详细的描述，此处不再赘述。
本申请还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如以上技术方案中的供电电路的控制方法。计算机可读介质可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
上述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种供电电路的控制方法，所述供电电路设置于供电系统，其特征在于，所述供电系统包括电池包、直流发电设备、逆变器及所述供电电路，所述供电电路的第一端用于连接所述电池包，所述供电电路的第二端、所述直流发电设备的输出端以及所述逆变器的输入端均连接至直流母线上，所述逆变器的输出端通过交流母线连接至电网，所述控制方法包括：
在每一运行周期，获取所述交流母线与所述电网之间的实际并网功率；
根据所述实际并网功率及目标并网功率确定所述供电电路的初始充放电功率；
获取所述逆变器的饱和功率及所述逆变器的实际输入功率；
根据所述饱和功率及所述实际输入功率确定补偿功率；
根据所述补偿功率及所述初始充放电功率确定目标充放电功率；
根据所述目标充放电功率从所述直流母线获取电能为所述电池包充电或控制所述电池包放电以输出电能至所述直流母线，其中，所述直流母线上的电能由所述直流发电设备和/或所述电池包提供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述饱和功率及所述实际输入功率确定补偿功率，包括，
获取所述饱和功率与所述实际输入功率之间的差值；
当所述差值小于0时，将所述差值作为所述补偿功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述饱和功率及所述实际输入功率确定补偿功率，包括：
获取所述饱和功率与所述实际输入功率之间的差值；
当所述差值大于或等于0时，确定所述补偿功率为0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述补偿功率及所述初始充放电功率确定目标充放电功率，包括：
以所述补偿功率与所述初始充放电功率的和，作为所述目标充放电功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述逆变器的饱和功率，包括：
当所述逆变器维持所述实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且所述实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据所述逆变器当前的实际输入功率以及预设功率损耗值确定所述饱和功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述逆变器的饱和功率，包括：
当所述逆变器维持所述实际输入功率的波动幅度不超过预设阈值，且所述实际并网功率小于0的状态超过预设时长时，根据所述预设时长内所述逆变器的实际输入功率的平均值确定所述饱和功率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述逆变器的饱和功率，包括：
根据所述逆变器的最大输入功率确定所述饱和功率。
8.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括供电电路及控制器，所述供电设备设置于供电系统，其特征在于，所述供电系统包括电池包、直流发电设备、逆变器及所述供电设备，所述供电电路的第一端用于连接所述电池包，所述供电电路的第二端、所述直流发电设备的输出端以及所述逆变器的输入端均连接至直流母线上，所述逆变器的输出端通过交流母线连接至电网，所述控制器用于执行如权利要求1-7中任一项所述的供电电路的控制方法。
9.如权利要求8所述的供电设备，其特征在于：所述直流母线配置在所述供电设备内。
10.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括供电电路、电池包及控制器，所述储能设备设置于供电系统，其特征在于，所述供电系统包括储能设备、直流发电设备以及逆变器，所述供电电路的第一端用于连接所述电池包，所述供电电路的第二端、所述直流发电设备的输出端以及所述逆变器的输入端均连接至直流母线上，所述逆变器的输出端通过交流母线连接至电网，所述控制器用于执行如权利要求1-7中任一项所述的供电电路的控制方法。
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