DE112016004377T5

DE112016004377T5 - Improved power control of a set of photovoltaic modules to participate in the frequency control without using a storage medium

Info

Publication number: DE112016004377T5
Application number: DE112016004377.5T
Authority: DE
Inventors: Laurent Capely; Gauthier Delille; Marjorie Cosson
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-06-21
Also published as: FR3041836B1; WO2017055701A1; CN108352807A; CN108352807B; FR3041836A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer Leistungsreserve einer Anlage von Fotovoltaik-Panels, das darin besteht, die Leistungserzeugung von Fotovoltaikmodulen durch Anpassung der an sie angelegten Spannung zu steuern, und darin, die aufeinanderfolgenden Schritte zu umfassen:a) variieren (S2) der an die Panels angelegten Spannung und, aufeinanderfolgenden Spannungsschritten entsprechend, eine Änderung der von den Panels gelieferten Leistung messen,b) identifizieren einer maximale Ausgangsleistung (MPP), basierend auf einer identifizierten Spannung (V),c) erneut variieren (S5, S12) der Spannung, um den Leistungssollwert (P) zu erreichen, sodass, je nach Frequenz des Stromübertragungsnetzes, die gewünschte Reserve zur Verfügung steht;dann die parallelen Schritte:(d) messen der Netzfrequenz und, zumindest bei einem Frequenzwert unter einem Schwellenwert, anpassen der Spannung, sodass die Reserve ganz oder teilweise freigegeben wird, entsprechend der beobachteten Frequenzabweichung von der Nennfrequenz (Δf),e) wiederholt messen der von den Panels gelieferten Leistung (P) und, wenn diese Leistung von der Sollleistung auf durch die Frequenzabweichung modulierte Weise oberhalb einer vorgegebenen Schwelle abweicht, die Schritte a) bis c) wiederholen.The invention relates to a method of constructing a power reserve of a photovoltaic panel system, which consists in controlling the power generation of photovoltaic modules by adjusting the voltage applied to them, and in comprising the successive steps of: a) varying (S2) the (b) identify a maximum output power (MPP) based on an identified voltage (V), c) again vary (S5, S12) the voltage applied to the panels and, in accordance with successive voltage steps, measure a change in power delivered by the panels; Voltage to reach the power setpoint (P) so that, depending on the frequency of the power transmission network, the desired reserve is available, then the parallel steps: (d) measure the line frequency and, at least for a frequency value below a threshold, adjust the voltage so that the reserve is released in whole or in part according to the observed frequency deviation from the nominal frequency (Δf), e) repeatedly measuring the power supplied by the panels (P) and, if this power deviates from the target power in a way modulated by the frequency deviation above a predetermined threshold, repeat steps a) to c).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwaltung einer Fotovoltaik-Anlage zur Stromerzeugung, die mindestens einem Wechselrichter umfasst, der die Verbindung der Fotovoltaik-Panel(s) der Anlage mit einem Stromübertragungsnetz gewährleistet.The present invention relates to the management of a photovoltaic system for power generation, comprising at least one inverter, which ensures the connection of the photovoltaic panel (s) of the system with a power transmission network.

Es handelt sich insbesondere um ein Verfahren, das es diesen Anlagen ermöglicht, sich an der Regulierung der Netzfrequenz ohne Verwendung eines Speichermediums zu beteiligen.In particular, it is a procedure that allows these installations to participate in the regulation of network frequency without the use of a storage medium.

Gegenwärtig werden zumindest in Frankreich die für die Frequenzanpassung des Netzes erforderlichen Dienstleistungen (in der Regel um die 50 Hz in Frankreich) hauptsächlich von konventionellen Erzeugern (die für die Erzeugung zuständig sind, wie Wasserkraft, Kernkraft usw.) erbracht. Von dieser Vorschrift ausgenommen sind Erzeuger erneuerbarer ungenutzter Energien (Wind, Fotovoltaik, etc.).At present, at least in France, the services required to adjust the frequency of the network (typically around 50 Hz in France) are mainly provided by conventional producers (who are responsible for production, such as hydropower, nuclear power, etc.). Excluded from this rule are producers of renewable unused energy (wind, photovoltaic, etc.).

Die vorgenannten Frequenzanpassungsdienste sollen dazu beitragen, die Netzfrequenz um eine Nennfrequenz (z. B. 50 Hz) zu stabilisieren. Zu diesem Zweck werden die Erzeuger (insbesondere die konventionellen Erzeuger in Frankreich) aufgefordert, ihre Produktion vorübergehend zu erhöhen, wenn sie feststellen, dass eine Unterfrequenz im Netz vorhanden ist (die für eine ungenügende Produktion im System symptomatisch ist).The aforementioned frequency adjustment services are intended to help stabilize the grid frequency by a nominal frequency (eg 50 Hz). To this end, producers (especially conventional producers in France) are invited to temporarily increase their production if they find that there is an underfrequency in the grid (which is symptomatic of insufficient system production).

Ein konventioneller Hersteller kann dies tun, indem er den Einstellpunkt bei Nennfrequenz seiner Anlage unter die maximale Ausgangsleistung setzt. Liegt die Frequenz z. B. unter ihrem Nennwert von 50 Hz, z. B. bei 49,8 Hz, so ist es wünschenswert, dass die Anlage mehr elektrische Energie erzeugt, um sicherzustellen, dass die Netzfrequenz wieder auf ihren Nennwert von 50 Hz zurückkehrt. Umgekehrt können die Hersteller bei Feststellung einer Überfrequenz im Netz (über 50 Hz: z. B. 50,2 Hz) aufgefordert werden, ihre Produktion vorübergehend zu reduzieren.A conventional manufacturer can do this by setting the set point below the maximum output power at the nominal frequency of his system. If the frequency z. B. below its nominal value of 50 Hz, z. At 49.8 Hz, it is desirable that the system produce more electrical power to ensure that the line frequency returns to its rated value of 50 Hz. Conversely, if an overfrequency in the network (over 50 Hz: eg 50.2 Hz) is detected, manufacturers can be asked to temporarily reduce their production.

Darüber hinaus kann die dynamische Frequenzunterstützung durch eine sehr schnelle Freigabe der Reserve die Versorgungsqualität in sensiblen Netzen, wie z.B. Inselsystemen, verbessern, indem sie nach einer Störung sehr schnell eingreift. In addition, dynamic frequency support, through very rapid release of the reserve, can improve the quality of care in sensitive networks, e.g. Improve island systems by intervening after a fault very quickly.

Aufgrund der Ausnahme von der Teilnahme an der Frequenzregulierung werden Fotovoltaik-Anlagen in der Regel so gesteuert, dass ihre Fotovoltaik-Panels jederzeit die möglichst maximale Menge an verfügbarer Solarleistung extrahieren. Die Art von Regelalgorithmus, der üblicherweise zur Durchführung dieser Regelung verwendet wird, wird als „Maximum PowerPoint Tracking“ (nachstehend „MPPT“) bezeichnet und besteht darin, die maximale Leistung zu suchen, die von jedem Panel geliefert wird, abhängig von der Spannung, die an seine Klemmen angelegt ist. Der zugehörige Arbeitspunkt wird als "Maximum Power Point'' (nachstehend „MPP“) bezeichnet.Due to the exception of participation in spectrum regulation, photovoltaic systems are usually controlled so that their photovoltaic panels extract the maximum amount of available solar power at all times. The type of control algorithm commonly used to perform this control is called "Maximum PowerPoint Tracking" (hereinafter "MPPT") and is to look for the maximum power delivered by each panel, depending on the voltage, which is attached to its terminals. The associated operating point is referred to as the "Maximum Power Point" (hereinafter "MPP").

Mit dem massiven Ausbau der erneuerbaren Energien in den Stromnetzen werden aber auch neue Anlagen (auch solche mit „ungenutzten erneuerbaren Energien“) zunehmend aufgefordert, sich an der dynamischen Frequenz-Unterstützung und/oder -Anpassung zu beteiligen.However, with the massive expansion of renewables in the electricity grids, new installations (including those with "unused renewable energy") are increasingly being called upon to participate in dynamic spectrum support and / or adaptation.

Im Falle einer Überfrequenz gibt es Lösungen, um die Leistung, die von den Erzeugern ungenutzter erneuerbarer Energien erzeugt wird, temporär zu reduzieren. Bei Erzeugern, die beispielsweise Windenergie nutzen, wurden spezifische Lösungen entwickelt, wie die Änderung des Blattwinkels von Windkraftanlagen, um nur einen bestimmten Anteil der verfügbaren Energie zu erzeugen, um die Produktion zu verringern. Bei Erzeugern, die fotovoltaische Energie nutzen, kann die erzeugte Leistung durch einen Wechselrichter reduziert werden, indem man von der Spannung abweicht, die dem MPP-Betriebspunkt der ihn versorgenden Panels entspricht (nachstehend „V_MPP“). Mit dieser Strategie ist es möglich, die Produktion bei Überfrequenzen rasch zu reduzieren und damit den Anstieg der Netzfrequenz zu begrenzen. Diese Lösungen ermöglichen es jedoch nur, an der sogenannten „Abwärtsreserve (reserve à la baisse)“ teilzunehmen (d. h. die Produktion zu drosseln, wenn die Frequenz steigt).In the case of overfrequency, there are solutions to temporarily reduce the power generated by unused renewable energy producers. For example, producers using wind power have developed specific solutions, such as changing the pitch angle of wind turbines, to produce only a certain proportion of the available energy to reduce production. For generators using photovoltaic energy, the power generated by an inverter may be reduced by deviating from the voltage corresponding to the MPP operating point of the panels supplying it (hereinafter "V _MPP "). With this strategy, it is possible to rapidly reduce overfrequency production and thus limit the increase in grid frequency. However, these solutions only make it possible to participate in the so-called "reserve à la baisse" (ie to reduce production as the frequency increases).

Um dieses Prinzip auf die Aufwärtsreserve auszudehnen, ist es notwendig, imstande zu sein, eine Marge zwischen der verfügbaren Leistung und der tatsächlich in das Netz eingespeisten Leistung einzuhalten. Die Veränderlichkeit der Primärressourcen (Wind, Sonne, etc.) macht diese Schaffung von Reserven besonders schwierig.In order to extend this principle to the reserve reserve, it is necessary to be able to maintain a margin between the available power and the actual power fed into the grid. The variability of primary resources (wind, sun, etc.) makes this creation of reserves particularly difficult.

Die technische Lösung, die oft gewählt wird, um dieses Problem zu lösen und einen Beitrag zu leisten bei der dynamischen Unterstützung und/oder Anpassung der Frequenz, besteht darin, ein Speichermedium innerhalb der Installation hinzuzufügen. The technical solution often chosen to solve this problem and contribute to the dynamic support and / or adjustment of frequency is to add a storage medium within the installation.

Ihr größter Nachteil besteht jedoch in den zusätzlichen Investitionen, die getätigt werden müssen.Their biggest disadvantage, however, is the additional investment that needs to be made.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, sollte eine intrinsische Veränderung der Funktionsweise bei den Erzeugern erneuerbarer Energien und damit eine Änderung der üblichen Regelalgorithmen (z. B. MPPT) in Betracht gezogen werden.In order to overcome this difficulty, an intrinsic change in the functioning of renewable energy producers and thus a change in the usual control algorithms (eg MPPT) should be considered.

Die vorliegende Erfindung verbessert die Situation.The present invention improves the situation.

Sie schlägt vor, eine Energiereserve auf einer Fotovoltaik-Anlage aufzubauen und deren Aufbau so zu optimieren, dass der verlorene Ertragswert begrenzt wird und die Verfügbarkeit der Reserve maximiert wird. Zu diesem Zweck soll ein computergestütztes Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Stromerzeugung von Fotovoltaikmodulen durch Anpassung einer an die Module angelegten Spannung entwickelt werden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

- die aufeinanderfolgenden Schritte:
1. a) variieren einer an den Panels angelegten Spannung und messen einer entsprechenden Änderung der von den Panels gelieferten Leistung, in aufeinanderfolgenden Spannungsschritten,
2. b) ermitteln einer maximalen Ausgangsleistung (nachstehend „P_MPP“ genannt) auf der Grundlage einer identifizierten Spannung (nachstehend „V_MPP“ genannt) und
3. c) nochmals variieren der Spannung, um einen Leistungssollwert (P_RPP genannt) zu erreichen, der es ermöglicht, über eine gewünschte Reserve, in Abhängigkeit von einer Frequenzmessung des Stromübertragungsnetzes, zu verfügen,
- dann die parallel ausgeführten Schritte:
- d) messen der Frequenz des Stromübertragungsnetzes und, zumindest wenn der Frequenzwert unter einem Schwellenwert liegt, anpassen der an den Panels anliegenden Spannung, um die gesamte Reserve oder einen Teil der Reserve, entsprechend einer Frequenzabweichung von einer Nennfrequenz freizugeben (Δf genannt),
- e) wiederholt messen der von den Panels gelieferten Leistung (P genannt) und, wenn die gelieferte Leistung von der Sollleistung über einen vordefinierten Schwellenwert hinaus abweicht (möglicherweise moduliert von der Frequenzabweichung), wiederholen der Schritte a) bis c).

It proposes to build up an energy reserve on a photovoltaic system and to optimize its structure in such a way that the lost yield value is limited and the availability of the reserve is maximized. To this end, a computerized method for controlling the power generation of photovoltaic modules by adapting a voltage applied to the modules is to be developed, the method comprising:

- the successive steps:
1. a) vary a voltage applied to the panels and measure a corresponding change in the power delivered by the panels, in successive voltage steps,
2. b) determining a maximum output power (hereinafter called "P _MPP ") based on an identified voltage (hereinafter called "V _MPP ") and
3. c) again varying the voltage in order to achieve a power set point (called P _RPP ), which makes it possible to have a desired reserve as a function of a frequency measurement of the power transmission network,
- then the parallel steps:
- d) measuring the frequency of the power transmission network and, at least when the frequency value is below a threshold, adjusting the voltage applied to the panels to release all or part of the reserve according to a frequency deviation from a rated frequency (called Δf),
- e) repeatedly measuring the power delivered by the panels (called P) and, if the delivered power deviates from the target power beyond a predefined threshold (possibly modulated by the frequency deviation), repeating steps a) to c).

So wird eine Reserve aufgebaut, indem man sich unterhalb der maximal verfügbaren Leistung (P_MPP) platziert, um das Netz bei Bedarf zu versorgen. Darüber hinaus wird diese Reserve direkt vom identifizierten maximalen Leistungswert abgezogen, der während des Scans bei Schritt a) bis Schritt c) ermittelt wurde, ohne dass ein Sensor oder Vorkenntnisse über das Verhalten der Panels erforderlich wäre. Diese Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.Thus, a reserve is built by placing itself below the maximum available power (P _MPP ) to supply the network when needed. In addition, this reserve is deducted directly from the identified maximum power value determined during the scan at step a) through step c), without requiring a sensor or prior knowledge of the behavior of the panels. These advantages are described in detail in the following description with reference to the drawings.

In einer Ausführung, zumindest in Schritt a), werden die gemessenen Leistungen in Abhängigkeit von den angelegten Spannungen in einer Entsprechungstabelle aufgezeichnet, und zumindest in Schritt c) wird der Wert der Sollleistung in der Entsprechungstabelle gesucht, um die entsprechende Spannung, die diesem Wert der Sollleistung in der Tabelle entspricht, falls vorhanden, anzulegen.In one embodiment, at least in step a), the measured powers are recorded as a function of the applied voltages in a correspondence table, and at least in step c), the value of the target power in the correspondence table is searched to determine the corresponding voltage corresponding to this value Target power in the table corresponds, if available, to create.

Diese Ausführung schlägt daher vor, den bereits in Schritt a) durchgeführten Spannungs-Scan zu nutzen, um insbesondere den Spannungswert zu ermitteln, der der Nennleistung entspricht, und eventuell allgemein einer beliebigen, jederzeit zu liefernden Leistung.This embodiment therefore proposes to use the voltage scan already carried out in step a), in order in particular to determine the voltage value which corresponds to the rated power, and possibly in general any desired power to be supplied at any time.

Fehlt der Leistungssollwert in der obigen Entsprechungstabelle, kann die Spannung in Schritt c) stufenweise verändert werden, um den Leistungssollwert zu erreichen.If the power setpoint is missing in the above correspondence table, the voltage in step c) can be changed stepwise to reach the power setpoint.

In einer Ausführung wird die der Sollleistung entsprechende Spannung bei den Spannungen oberhalb der optimalen Spannung (V_MPP) gesucht. Der Zweck dieser Ausführung ist es, sich auf der „rechten“ Seite des MPP zu befinden (in ), um von der steilen Steigung bei der Änderung der Leistung als Funktion der Spannung zu profitieren und dadurch die Scan-Zeit zu verkürzen.In one embodiment, the voltage corresponding to the desired power is sought at the voltages above the optimum voltage (V _MPP ). The purpose of this embodiment is to be on the "right" side of the MPP (in ) to take advantage of the steep slope in changing the power as a function of voltage, thereby shortening the scan time.

Dadurch wird in dieser Ausführung eine Spannung an den Panels angelegt, die höher ist als die identifizierte Spannung (V_MPP), um die Sollwertleistung in Schritt c) zu erreichen.Thereby, in this embodiment, a voltage is applied to the panels, which is higher than the identified voltage (V _MPP ) to reach the setpoint power in step c).

In einer solchen Ausführung kann es also vorteilhaft sein, beim Schritt a) aufeinander folgende Stufen einer abnehmenden Spannung anzuwenden (und damit auszugehen von den Spannungen „rechts“ in der nach links), insbesondere wenn Schritt a) zur Durchführung von Schritt e) wiederholt wird.In such an embodiment, it may thus be advantageous to apply successive stages of decreasing voltage in step a) (and thus to start from the voltages "right" in FIG to the left), in particular if step a) is repeated to carry out step e).

In einer Ausführung wird der Leistungssollwert (P_RPP) als Bruchteil der maximalen Leistung (z. B. 95%) gewählt. In einer Variante kann er, wie unten beschrieben, durch Abzug eines Festwerts D, unter diesem Wert liegen.In one embodiment, the power set point (P _RPP ) is selected as a fraction of the maximum power (eg, 95%). In a variant, he may, as described below, by subtracting a fixed value D, below this value.

In einer Ausführung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Vergleichs des maximal verfügbaren Leistungswertes (P_MPP) mit einer Mindestschwellenleistung, und, im Falle einer verfügbaren Maximalleistung unterhalb dieser Schwellenleistung, wird im Schritt c) eine Spannung (V_MPP) angelegt, um eine Soll-Leistung bereitzustellen, die der genannten verfügbaren Maximalleistung (P_MPP) entspricht. Eine solche Ausführung bedeutet, den Reserve-Modus nicht zu nutzen, wenn die erzeugte Leistung unterhalb einer definierten Leistungsschwelle liegt, unterhalb derer der Beitrag der Anlage zur dynamischen Unterstützung und/oder Frequenzanpassung des Netzes vernachlässigbar wäre.In one embodiment, the method further comprises a step of comparing the maximum available power value (P _MPP ) to a minimum threshold power, and, in the case of an available maximum power below that threshold power, applying a voltage (V _MPP ) to a target power in step c) Power corresponding to said maximum available power (P _MPP ). Such an embodiment means not to use the reserve mode when the power generated is below a defined power threshold below which the contribution of the system to the dynamic support and / or frequency adjustment of the network would be negligible.

Bei einer Ausführung wird nach dem Schritt c) eine Zeitverzögerung angewendet und dann erst Schritt e) durchgeführt. Beispielsweise kann die seit der letzten Ausführung der Schritte a) bis c) verstrichene Zeit gemessen werden, und wenn diese Zeit einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet, können die Schritte a) bis c) im Rahmen der Ausführung von Schritt e) wiederholt werden. Eine solche Ausführung ermöglicht es, die Verfügbarkeit der Reserve trotz der Schwankungen der äußeren Bedingungen (Sonneneinstrahlung, aktuelle Temperatur, etc.) zu optimieren. In one embodiment, a time delay is applied after step c), and then step e) is performed. For example, the time elapsed since the last execution of steps a) to c) can be measured, and if this time exceeds a predefined threshold, steps a) to c) can be repeated in the context of the execution of step e). Such an embodiment makes it possible to optimize the availability of the reserve despite the fluctuations in the external conditions (solar radiation, current temperature, etc.).

Andererseits unterliegt die (im Schritt d vorzugsweise ständige) Messung der Frequenz f des Netzes nicht dieser Verzögerung, wodurch der Spannungssollwert und damit die Leistungsreserve nach dieser Messung f jederzeit eingestellt werden kann. Es versteht sich von selbst, dass dieser Schritt d) dann vorzugsweise parallel zum wiederkehrenden Schritt e) durchgeführt wird, um z. B. unverzüglich die Reserve zur Unterstützung des Netzes bereitzustellen, ohne auf eine Verzögerung zu warten.On the other hand, the (in step d preferably continuous) measurement of the frequency f of the network is not subject to this delay, whereby the voltage setpoint and thus the power reserve after this measurement f can be set at any time. It goes without saying that this step d) is then preferably carried out in parallel with the recurring step e) in order, for. For example, to immediately provide the reserve to support the network without waiting for a delay.

In einer besonderen Ausführung kann um die Nennfrequenz des Netzes herum ein Frequenzband vorgesehen werden, bei dem die in Schritt d) angelegte Spannung dem Leistungssollwert entspricht. Weicht die Frequenz also vom Nennwert (z. B. 50 Hz) um einen Betrag (Absolutwert) ab, der geringer als ein Schwellwert (z. B. 0,1 oder 0,2 Hz) ist, so bleibt die angelegte Spannung diejenige, die der Sollleistung entspricht, solange diese Frequenzabweichung (als Absolutwert) unterhalb des genannten Schwellwertes bleibt. Eine solche Ausführung vermeidet eine Überlastung der Anlage.In a particular embodiment, a frequency band may be provided around the nominal frequency of the network, in which the voltage applied in step d) corresponds to the power setpoint. If the frequency deviates from the nominal value (eg 50 Hz) by an amount (absolute value) that is less than a threshold value (eg 0.1 or 0.2 Hz), the applied voltage remains the one which corresponds to the desired power as long as this frequency deviation (as absolute value) remains below the specified threshold value. Such an embodiment avoids overloading the system.

In einer Ausführung werden die Fotovoltaikmodule an mindestens einen Wechselrichter angeschlossen, wobei das Verfahren vom genannten Wechselrichter implementiert wird.In one embodiment, the photovoltaic modules are connected to at least one inverter, the method being implemented by said inverter.

Um bei einer solchen Ausführung einen Fotovoltaik-Panel-Park zu verwalten, die aus mehreren Gruppen von Panels besteht, die mit mehreren entsprechenden Wechselrichtern verbunden sind, werden mindestens die Schritte a) bis c) von jedem Wechselrichter nacheinander ausgeführt. Eine solche Ausführung ermöglicht es, den Betrieb des Parks als Ganzes nicht zu stören, da die Wechselrichter ihre Panels-Gruppe unter Bedingungen betreiben, die es ihnen ermöglichen, über ihre Reserve zu verfügen, während ein anderer Wechselrichter des Parks die Abtastung gemäß den Schritten a) bis c) durchführt.In such an embodiment, to manage a photovoltaic panel park consisting of several groups of panels connected to a plurality of respective inverters, at least steps a) to c) of each inverter are sequentially performed. Such an embodiment makes it possible not to disturb the operation of the park as a whole, because the inverters operate their panel group under conditions that allow them to have their reserve, while another inverter of the park, the sampling according to steps a ) to c).

In einer Ausführung kann eine zentrale Regel- bzw. Steuereinheit so vorgesehen werden, dass die Wechselrichter mit dieser zentralen Steuereinheit verbunden sind, die dann die Ausführung der Schritte a) bis e) für jeden Wechselrichter regelt bzw. steuert. Auf diese Weise kann die zentrale Steuereinheit die Ausführung der Schritte a) bis c) abwechselnd für jeden Wechselrichter ermöglichen, entsprechend einer Liste von Wechselrichtern, die im Speicher der zentralen Steuereinheit gespeichert sind (z. B. vom Typ FIFO).In one embodiment, a central control unit may be provided so that the inverters are connected to this central control unit, which then controls the execution of steps a) to e) for each inverter. In this way, the central control unit may enable the execution of steps a) to c) alternately for each inverter, according to a list of inverters stored in the memory of the central control unit (eg of type FIFO).

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Wechselrichter, als solchen, für die Umsetzung des vorgenannten Verfahrens. Zu diesem Zweck umfasst der Wechselrichter OND eine Verarbeitungsschaltung, die z. B., wie in dargestellt, einen Prozessor PROC und einen Arbeitsspeicher MEM (der in der Lage ist, des Weiteren Anweisungen eines Computerprogramms zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu speichern) sowie eine Schnittstelle INT zur Steuerung bzw. Regelung der Fotovoltaik-Panels, an die der Wechselrichter OND angeschlossen ist, enthält. Selbstverständlich kann der Wechselrichter auch konventionelle Mittel eines Wechselrichters (die nicht in dargestellt sind) und typischerweise einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler umfassen.The present invention also relates to an inverter, as such, for the implementation of the aforementioned method. For this purpose, the inverter OND includes a processing circuit, the z. B., as in illustrated, a processor PROC and a memory MEM (which is capable of further storing instructions of a computer program for carrying out the method according to the invention) and an interface INT for controlling the photovoltaic panels to which the inverter OND is connected , contains. Of course, the inverter can also conventional means of an inverter (not in are shown) and typically include a DC to AC converter.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine zentrale regel- bzw. Steuereinheit (SC, ) ab, die z. B. eine Kommunikationsschnittstelle INT2 mit mehreren Wechselrichtern OND1, OND2, ...., und eine Verarbeitungsschaltung umfasst, die z. B. einen Prozessor PROC2, einen Arbeitsspeicher MEM2 und in einer bestimmten, oben beschriebenen Ausführung, einen Speicher (z. B. vom FIFO-Typ) enthält, um die oben genannte Liste der Wechselrichter auf dem neuesten Stand zu halten, zur Durchführung des oben genannten Verfahrens.The present invention also relates to a central control unit (SC, ), the z. B. a communication interface INT2 with multiple inverters OND1, OND2, ...., and a processing circuit includes, for. For example, a processor PROC2, a memory MEM2 and, in a particular embodiment described above, a memory (eg of the FIFO type) to keep the above-mentioned list of inverters up to date for performing the above mentioned method.

Die Arbeitsspeicher MEM, MEM2 speichern typischerweise Anweisungen eines Computerprogramms zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn dieses Programm von einem Prozessor ausgeführt wird.The working memories MEM, MEM2 typically store instructions of a computer program for carrying out the method described above, when this program is executed by a processor.

Die vorliegende Erfindung umfasst in diesem Zusammenhang auch ein solches Computerprogramm, das Anweisungen für die Durchführung des oben genannten Verfahrens enthält, wenn dieses Programm von einem Prozessor ausgeführt wird. Die zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm eines solchen Computerprogramms.The present invention in this context also includes such a computer program which contains instructions for carrying out the above-mentioned method when this program is executed by a processor. The shows a possible flowchart of such a computer program.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Prüfung der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, bei denen:

- die Entwicklung der von einem Fotovoltaik-Panel erzeugten Leistung in Abhängigkeit von der Spannung an seinen Anschlüssen zeigt, im Folgenden Kurve P(V) genannt,
- beispielhaft ein Anschlussschema eines Fotovoltaikparks an das Stromnetz zeigt,
- Die und die jeweiligen Kurven P(V) zeigen, jeweils mit einer Erhöhung der erzeugten Leistung in Abhängigkeit von der Einstrahlung (G) und mit einer Abnahme der erzeugten Leistung in Abhängigkeit von der Temperatur (T),
- in einer Kurve P(V) die jeweiligen Positionen des maximalen Leistungspunkts MPP und des Arbeitspunktes im erfindungsgemäßen „Reserve“-Modus, notiert RPP, zeigt, in einer Ausführung, bei der ein Sollwert gewählt wurde, wie z.B. V_RPP > V_MPP,
- die Hauptschritte des Verfahrens nach einer erfindungsgemäßen Ausführung veranschaulicht, um einen Spannungs-Scan durchzuführen, um den Reserve-Modus RPP zu erreichen,
- eine Vorlage für die Freisetzung (gabarit de liberation) der primären Frequenzreserve in Abhängigkeit von Frequenzschwankungen Δf im Netz darstellt, in einem Ausführungsbeispiel, bei der nur der Modus „Aufwärtsreserve“ dargestellt wird,
- einem Bestrahlungsprofil als Funktion der Zeit entspricht, mit einer Sonnenscheindauer von einem Tag mit wenigen bewölkten Passagen (zwischen 15 und 17 Stunden),
- Die und die tatsächliche Reserve als Prozentsatz der maximal verfügbaren Leistung P_MPP für ein Reserveziel von 4,25% darstellen, unter Berücksichtigung der Scans (Ordinate typischerweise auf null in ) jeweils für einen Park mit einem einzelnen Wechselrichter ( ) und für einen Park mit zehn Wechselrichtern im dargestellten Beispiel ( ),
- schematisch einen Wechselrichter im Sinne der Erfindung zeigt,
- schematisch eine zentrale regel- bzw. Steuereinheit mit mehreren Wechselrichtern OND1, OND2 im Sinne der Erfindung zeigt.

Other features and advantages of the present invention will become apparent from a review of the following detailed description and the accompanying drawings, in which:

- shows the development of the power generated by a photovoltaic panel as a function of the voltage at its terminals, hereinafter referred to as curve P (V),
- shows by way of example a connection diagram of a photovoltaic park to the power grid,
- The and the respective curves P (V) show, in each case with an increase of the generated power as a function of the irradiation (G) and with a decrease of the generated power as a function of the temperature (T),
- in a curve P (V), the respective positions of the maximum power point MPP and the operating point in the "reserve" mode according to the invention, noted RPP, shows, in an embodiment in which a desired value has been selected, such as V _RPP > V _MPP ,
- the main steps of the method according to an embodiment of the invention illustrated to perform a voltage scan to reach the reserve mode RPP,
- represents a template for the release (gabarit de liberation) of the primary frequency reserve as a function of frequency fluctuations Δf in the network, in an embodiment in which only the mode "reserve reserve" is represented,
- corresponds to an irradiation profile as a function of time, with a sunshine duration of one day with few cloudy passages (between 15 and 17 hours),
- The and represent the actual reserve as a percentage of the maximum available power P _MPP for a reserve target of 4.25%, taking into account the scans (ordinate typically at zero in ) each for a park with a single inverter ( ) and for a park with ten inverters in the example shown ( )
- schematically shows an inverter according to the invention,
- schematically shows a central control unit with multiple inverters OND1, OND2 in the context of the invention.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, sich nachfolgend auf einen sogenannten „Reserve-Modus“ zu stützen, um eine Leistungsreserve zu bilden, die im Bedarfsfall ins Netz eingespeist werden kann.According to the invention, it is intended to subsequently rely on a so-called "reserve mode" in order to form a power reserve, which can be fed into the grid if necessary.

veranschaulicht einen Fotovoltaikpark mit spannungsgesteuerten Fotovoltaik-Panels PV, die gruppenweise mit einem OND-Wechselrichter verbunden sind, wobei die Wechselrichter selbst an einen Netzanschlusstransformator TRA angeschlossen sind. Die Wechselrichter OND können außerdem mit einer Steuereinheit SC (oder nachfolgend „zentraler Supervisor“) kommunizieren, wie unten beschrieben. illustrates a photovoltaic park with voltage-controlled photovoltaic panels PV, which are connected in groups with an OND inverter, the inverters themselves being connected to a grid connection transformer TRA. The inverters OND may also communicate with a control unit SC (or hereinafter "central supervisor") as described below.

In einem solchen Fall eines Fotovoltaikparks könnten die möglichen Lösungen darin bestehen, den üblichen optimalen Betriebsmodus, der auf maximale Stromproduktion abzielt, durch den oben erwähnten sogenannten „Reserve“-Modus zu ersetzen. Im Reserve-Modus kann also der Arbeitspunkt so eingestellt werden, dass die erzeugte Leistung kleiner als die maximal verfügbare Leistung ist. Die Differenz zwischen diesem Maximum und der erzeugten Leistung entspricht der Reserve, die für die Unterstützung des Netzes bei einem Frequenzabfall im Netz zur Verfügung steht. Um effektiv an einer dynamischen Unterstützung und/oder an einer aufwärtsgerichteten Frequenzanpassung teilhaben zu können, ist es dennoch notwendig, das zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbare Reservevolumen zu kennen. Dies setzt voraus, dass man die Position des MPP-Punktes (der einer maximalen Ausgangsleistung entspricht) kennt, während der aktuelle Arbeitspunkt anders liegt.In such a case of a photovoltaic park, the possible solutions could be to replace the usual optimal operating mode, which aims at maximum power production, by the so-called "reserve" mode mentioned above. In reserve mode, the operating point can thus be set so that the power generated is smaller than the maximum available power. The difference between this maximum and the generated power corresponds to the reserve available to support the network in the event of a drop in frequency in the network. Nevertheless, in order to be able to effectively participate in dynamic support and / or uplink frequency adaptation, it is necessary to know the reserve volume available at a given time. This assumes that one knows the position of the MPP point (which corresponds to a maximum output power) while the current operating point is different.

Beispielsweise besteht eine vorgeschlagene Aufwärtsreserve-Strategie für einen Fotovoltaikpark (oder nachstehend PV) darin, den Betriebspunkt auf einen konstanten Bruchteil der Leerlaufspannung einzustellen (siehe technische Dokumentation der Panels PV). Diese Technik erlaubt es, sich vom MPP zu entfernen, aber nicht, das Reservevolumen bei variierender Sonnenscheindauer und Temperatur zu kennen oder aufrechtzuerhalten. Daher ist es für einen Erzeuger nicht möglich, diese Reserve (im derzeitigen, bekannten französischen System) zu verwerten.For example, a proposed reserve-up strategy for a photovoltaic park (or hereafter PV) is to set the operating point to a constant fraction of the open-circuit voltage (see technical documentation of the panels PV). This technique allows one to move away from the MPP, but not to know or maintain the reserve volume with varying sunshine duration and temperature. Therefore, it is not possible for a producer to exploit this reserve (in the current, known French system).

Um die gewünschte Reservemenge aufrechtzuerhalten, kann der Spannungssollwert aus den Bestrahlungsmessungen eingestellt werden. Ein Panel-Modell wird verwendet, um die Verbindung zwischen den Messungen und der Position des MPP-Punktes herzustellen und dann den aufzuerlegenden Spannungssollwert zu bestimmen. Um dieses Modell zu erstellen, müssen spezifische und regelmäßige Tests durchgeführt werden, um der Entwicklung des Verhaltens der Panels im Alter Rechnung zu tragen. Außerdem ist es notwendig, verhältnismäßig viele Einstrahlungssensoren (Pyranometer), bis zu einem Sensor pro Panel PV zu installieren. Außerdem wird bei dieser Methode die Drift der Leistungs-Spannungs-Kennlinie des Panels mit der Temperatur nicht berücksichtigt (siehe b).In order to maintain the desired reserve quantity, the voltage setpoint can be set from the irradiation measurements. A panel model is used to establish the connection between the measurements and the position of the MPP point and then to determine the voltage setpoint to be applied. In order to build this model, specific and regular tests must be performed to account for the evolution of panel behavior in old age. In addition, it is necessary to install a relatively large number of irradiation sensors (pyranometers), up to one sensor per panel PV. In addition, this method does not take into account the drift of the power-voltage characteristic of the panel with the temperature (see b).

Um die Anzahl der erforderlichen Messungen zu begrenzen und damit die Umsetzung dieser Beobachtungen zu erleichtern, kann die Kennlinie der Leistung in Abhängigkeit der Spannung durch quadratische Interpolation modelliert werden (siehe ), um den aktuellen Arbeitspunkt und den MPP-Punkt zu lokalisieren. Diese Technik erfordert keine zusätzlichen Sensoren, berücksichtigt aber andererseits nicht die Auswirkungen von Schwankungen der Strahlung G und der Temperatur T auf die Kurve. Darüber hinaus erfordert diese Technik eine gute Kenntnis des Panels, um die PV-Kurve präzise interpolieren zu können.In order to limit the number of measurements required and thus facilitate the implementation of these observations, the power curve can be modeled as a function of the voltage by means of quadratic interpolation (see ) to locate the current operating point and the MPP point. This technique requires no additional sensors, but on the other hand does not take into account the effects of variations in radiation G and temperature T on the curve. In addition, this technique requires a good knowledge of the panel to accurately interpolate the PV curve.

So überwindet die vorliegende Erfindung diese Schwierigkeit, indem sie tatsächlich den Einfluss von Strahlung und Temperatur ohne zusätzliche Sensorinstallation oder Modellimplementierung berücksichtigt, wo doch präzise lokale Messungen schwierig zu erhalten sind und die Modelle umfangreiche und regelmäßige Tests an jedem Panel erfordern, um seine Alterung zu berücksichtigen. Die Erfindung ermöglicht den Betrieb im Reserve-Modus auf der Grundlage der Messung der erzeugten Leistung (verfügbar in einem Wechselrichter, der mit einem oder mehreren Panels verbunden ist) und einer genauen Schätzung der Reserve, die ohne die Notwendigkeit eines Panel-Modells vorgenommen wird.Thus, the present invention overcomes this difficulty by actually taking into account the influence of radiation and temperature without additional sensor installation or model implementation where precise local measurements are difficult to obtain and the models require extensive and regular testing on each panel to account for its aging , The invention enables operation in reserve mode based on the measurement of power generated (available in an inverter connected to one or more panels) and an accurate estimate of the reserve made without the need for a panel model.

Wenn es dann möglich ist, eine Leistung in Reserve zu halten, muss man sie auch entsprechend dem Frequenzabfall freisetzen können. Beispielsweise kann die Leistungskurve in Abhängigkeit von der Spannung (nachfolgend „Leistung (Spannung)“ genannt) zwischen dem aktuellen Arbeitspunkt (mit Reserve) und dem MPP-Punkt linearisiert werden, um eine Reservemenge proportional zu den Frequenzschwankungen freizugeben. Diese Technik hat den Vorzug, dass sie einfach zu implementieren ist, aber der Schätzfehler wird umso gewichtiger, je näher man sich dem MPP-Punkt nähert. Ein weiterer komplexerer Ansatz besteht in der Berechnung des Spannungssollwerts in Abhängigkeit der Lage des Arbeitspunktes, der Frequenzschwankungen und der Abschätzung der verfügbaren Reserve.If it is then possible to keep a power in reserve, you must also be able to release it according to the frequency drop. For example, the power curve may be linearized depending on the voltage (hereinafter called "power (voltage)") between the current operating point (with reserve) and the MPP point to release a reserve amount in proportion to the frequency variations. This technique has the merit of being easy to implement, but the closer we approach the MPP point, the more weighting the estimation error becomes. Another more complex approach is to calculate the voltage command depending on the position of the operating point, the frequency variations and the estimate of available margin.

Die Erfindung schlägt ein einfaches Verfahren der Freisetzung vor, auf der Grundlage der verfügbaren und regelmäßig aktualisierten Messungen, um den Fehler zu begrenzen, der mit einer Technik der Linearisierung der Kurve Leistung(Spannung) gemacht wurde.The invention proposes a simple method of release, based on the available and regularly updated measurements, to limit the error made with a technique of linearization of the power (voltage) curve.

Die Schwierigkeit besteht also darin, ein genaues Volumen der gebildeten Reserve freizugeben. Dies erfordert den Zugriff auf den MPP-Punkt und auf den aktuellen Arbeitspunkt aus der einfachen Messung der Leistung und zu erwartenden Frequenzdifferenz, und dies ohne zusätzliche Sensoren.The difficulty, then, is to release an exact volume of the reserve formed. This requires access to the MPP point and to the current operating point from the simple measurement of power and expected frequency difference, and this without additional sensors.

Für die Zwecke dieser Erfindung wird der Betriebspunkt im Reservebetrieb im Folgenden als „Reserve Power Point“ und als RPP bezeichnet, und die zugehörige Spannung als V_RPP bezeichnet. In Bezug auf ist R also der Anteil der verfügbaren Leistung, der als Reserve beibehalten wird.For the purposes of this invention, the reserve operating point will be referred to hereafter as the "reserve power point" and RPP, and the associated voltage will be referred to as V _RPP . In relation to So R is the proportion of available power that will be retained as a reserve.

Dann wird die folgende Gleichung aufgestellt: X = 1 - R.Then the following equation is set up: X = 1 - R.

Der P_RPP-Leistungssollwert im Reservebetrieb wird dann durch PRPP =X.PMPP vorgegeben, wobei P_MPP die maximale Leistung bezeichnet, die unter der V_MPP-Spannung (am MPP-Punkt) zur Verfügung steht.The P _RPP power setpoint in reserve mode is then given by PRPP = X.PMPP, where P _MPP denotes the maximum power available below the V _MPP voltage (at the MPP point).

zeigt insbesondere, dass zwei Punkte der P_RPP-Sollwertleistung entsprechen. In einer Ausführung wurde der Sollwert als V_RPP > V_MPP gewählt. Diese Wahl ist gerechtfertigt, weil die Steigung der Leistungskurve in Abhängigkeit von der Spannung (P(V)) nach dem optimalen MPP-Punkt größer ist als vor diesem Punkt. Diese Differenz ermöglicht es, den Betriebspunkt im Reserve-Modus genauer zu erfassen. Darüber hinaus führt eine Änderung der Einstrahlung oder der Temperatur T zu einer Änderung der Leistung, die umso wichtiger ist, je größer die Steigung ist ( und ). Dies erleichtert die Verfolgung der Variationen des RPP-Reservepunkts während der Nutzung des Panels aufgrund von Änderungen der Einstrahlung, z. B. wenn seine Spannung höher ist als die optimale V_MPP-Spannung. in particular, shows that two points correspond to the P _RPP setpoint power. In one embodiment, the set point has been selected as V _RPP > V _MPP . This choice is justified because the slope of the power curve versus the voltage (P (V)) is greater after the optimal MPP point than before this point. This difference makes it possible to more accurately detect the operating point in reserve mode. Moreover, a change in the irradiation or the temperature T leads to a change in the power, which is all the more important the greater the slope is ( and ). This facilitates tracking the variations of the RPP reserve point during use of the panel due to changes in irradiance, e.g. When its voltage is higher than the optimum V _MPP voltage.

In einer alternativen Ausführung kann der Sollwert so gewählt werden, dass V_RPP < V_MPP, was z.B. die Lebensdauer der Panels optimieren kann.In an alternative embodiment, the set point may be chosen such that V _RPP <V _MPP , which may optimize the life of the panels, for example.

So ersetzt die Vorgehensweise im Sinne der Erfindung den Betrieb am MPP-Punkt, der auf die Maximierung der von der Anlage erzeugten Leistung abzielt, durch einen Betrieb im „Reserve“-Modus, der es ermöglicht, das Netz bei Bedarf zu unterstützen. Der Betriebspunkt wird daher nicht mehr als MPP-Punkt, sondern als RPP-Punkt (für „Reserve Power Point“) bezeichnet, wobei die Suche nach diesem Punkt im Folgenden als RPPT (für „RPP“-Tracking) bezeichnet wird.Thus, the procedure according to the invention replaces the operation at the MPP point, which aims at maximizing the power generated by the plant, by operating in the "reserve" mode, which makes it possible to support the grid as needed. The operating point is therefore no longer referred to as the MPP point, but as the RPP point (for "reserve power point"), the search for this point being referred to below as RPPT (for "RPP" tracking).

Die Verarbeitung bzw. der Vorgang basiert auf dem Betrieb eines Speichers, der als „Look-up-Tabelle“ (LUT) eingerichtet ist. Es wird ein Scan vorgeschlagen, der es erlaubt, zunächst den MPP zu lokalisieren. Damit ist die entsprechende P_MPP-Leistung bekannt und die Soll-Leistung, die dem P_RPP-Reserve-Modus entspricht, kann berechnet werden. In einer Ausführung kann sie einem Bruchteil der optimalen Leistung entsprechen P_RPP = X.P_MPP, zum Beispiel 90 oder 95%. In einer Variante kann man einen Leistungsverlauf so wählen, dass die Leistung im Reservebetrieb auf einem festen Wert unterhalb der optimalen Leistung liegt: P_RPP = P_MPP - D, wobei D ein fester Wert ist.The processing is based on the operation of a memory set up as a look-up table (LUT). A scan is proposed which allows to locate the MPP first. Thus, the corresponding P _MPP performance is known and the target power corresponding to the P _RPP reserve mode can be calculated. In one embodiment, it may correspond to a fraction of the optimum performance P _RPP = XP _MPP , for example 90 or 95%. In one variant, one can select a power curve such that the power in the reserve mode is at a fixed value below the optimum power: P _RPP = P _MPP -D, where D is a fixed value.

Nachdem man also die maximal verfügbare Leistung P_MPP gefunden hat, scannt die Verarbeitung bzw. der Vorgang verschiedene Spannungen um einen ausreichend kleinen Schritt, bis sie eine solche Spannung findet, dass die Leistung P der oben genannten Leistung im Reserve-Modus P = P_RPP entspricht.After one has therefore found the maximum available power P _MPP, scans the processing or operation of different voltages to a sufficiently small step until such Voltage finds that the power P corresponds to the above power in the reserve mode P = P _RPP .

Wie bereits erwähnt, ist es in einer Ausführung vorzuziehen, nach der Ermittlung der optimalen Spannung P_MPP, die aufeinanderfolgenden steigenden Spannungen zu durchlaufen, um die Leistung des Reserve-Modus zu identifizieren, da die Steigung der Variation P(V) nach der optimalen Spannung (bei Spannungen über V_MPP) steiler ist als vor der optimalen Spannung (bei Spannungen unter V_MPP). Eine solche Anordnung erlaubt es auf vorteilhafte Weise, die dem Reserve-Modus entsprechende Spannung schneller zu identifizieren.As already mentioned, in one embodiment, it is preferable, after the determination of the optimum voltage P _MPP , to go through the successive rising voltages to identify the power of the reserve mode, since the slope of the variation P (V) after the optimum voltage (at voltages above V _MPP) is steeper than before the optimum voltage (at voltages below V _MPP). Such an arrangement advantageously makes it possible to more quickly identify the voltage corresponding to the reserve mode.

Ein Detail der Ausführung betreffend, kann bei der Suche nach dem optimalen Punkt V_MPP vorteilhaft vorgesehen werden, die abgetasteten Leistungswerte entsprechend der nacheinander angelegten Spannungen im Speicher zu speichern. Eine solche Einrichtung macht es vorteilhaft, einfach diese Werte zu verwenden, um die Leistung, die dem P_RPP-Reserve-Modus entspricht (z. B. Leistung, die einem vorgegebenen Sollwert entspricht, z. B. 95 % der maximalen Leistung) und damit die V_RPP-Spannung, die diesem Reserve-Modus entspricht, zu identifizieren.Concerning a detail of the embodiment, in searching for the optimum point V _{MPP, it} may be advantageous to store the sampled power values corresponding to the successively applied voltages in the memory. Such a device makes it advantageous to simply use these values to determine the power corresponding to the P _RPP reserve mode (eg, power corresponding to a predetermined setpoint, eg, 95% of the maximum power) and to identify the V _RPP voltage corresponding to this reserve mode.

Wenn zum Zeitpunkt dieses ersten Scans ein solcher Leistungswert nicht erkannt wurde, wird der folgende Scan durchgeführt:

- Immer in die gleiche Richtung steigender Spannungen, wenn der Scan zur Ermittlung der maximalen Leistung in Richtung steigender Spannungen vorgenommen wurde,
- Ausgehend vom höchsten Spannungspunkt der Tabelle und in Richtung steigender Spannungen, wenn der Scan zur Ermittlung der maximalen Leistung in Richtung abnehmender Spannungen durchgeführt wurde,

und dies, bis die Spannung V_RPP gefunden wird, die der Sollleistung im Reserve-Modus P_RPP entspricht.If such a performance value was not detected at the time of this first scan, the following scan is performed:

- Always in the same direction of increasing voltages, when the scan was performed to determine the maximum power in the direction of increasing voltages,
From the highest voltage point of the table and in the direction of increasing voltages, when the scan was carried out to determine the maximum power in the direction of decreasing voltages,

and this until the voltage V _RPP is found that corresponds to the target power in the backup mode P _RPP.

Aus diesem V_RPP-Wert und eventuellen Frequenzabweichungen Δf wird dann bis zum nächsten Scan die Sollwertspannung ermittelt.The setpoint voltage V is determined from this value and _RPP any frequency deviation .DELTA.f until the next scan.

fasst die wichtigsten Schritte des Scanvorgangs zusammen, um den Reservemodus zu identifizieren. summarizes the key steps of the scan to identify the backup mode.

In einem ersten Initialisierungsschritt S1 löscht man die Daten der Tabelle und überträgt den aktuellen Punkt mit seinen Spannungs- und Leistungswerten in diese Tabelle. In Schritt S2 wird zur Ermittlung der maximal verfügbaren Leistung eine Spannungsschwankung (z. B. in negativen Inkrementen) angelegt und daraus abgeleitet, ob der MPP vor oder nach dem aktuellen Punkt liegt. Normalerweise, wenn mit dem angelegten Spannungsinkrement ΔV, mit ΔV < 0, ein Leistungsabfall beobachtet wird, dann wird ein positives Inkrement ΔV > 0 angelegt. Um den MPP zu erreichen, wird dann in Schritt S3 die inkrementelle Spannungsverschiebung in derselben Richtung fortgesetzt wie in Schritt S2 (positiv oder negativ, je nach Ergebnis von Schritt S2), und dies solange eine Leistungszunahme beobachtet wird. Übrigens wird in diesem Schritt S3 jeder Spannungs-/Leistungspunkt in der Tabelle gespeichert, bis der MPP erreicht ist, der die maximale P_MPP-Leistung liefert.In a first initialization step S1, the data of the table are deleted and the current point, with its voltage and power values, is transferred to this table. In step S2, to determine the maximum available power, a voltage fluctuation (eg in negative increments) is applied and derived from this, whether the MPP is before or after the current point. Normally, if a power drop is observed with the applied voltage increment ΔV, with ΔV <0, then a positive increment ΔV> 0 is applied. In order to reach the MPP, then in step S3, the incremental voltage shift is continued in the same direction as in step S2 (positive or negative, depending on the result of step S2), as long as an increase in power is observed. Incidentally, any voltage / power point, in this step S3 is stored in the table until the MPP is achieved that provides the maximum P _MPP performance.

Dann werden im Schritt S4, am MPP, die beiden Spannungen in der Tabelle gesucht, die es erlauben, die RPP-Spannung einzugrenzen. In einer Ausführung wird der Arbeitspunkt auf den Wert direkt unter der Leistung P_RPP festgelegt. Wenn die Tabellenwerte es nicht erlauben, P_RPP einzugrenzen, dann wird der Scan in Schritt S5 fortgesetzt, in Richtung steigender Spannungen, ausgehend vom maximalen Spannungspunkt, der in der Tabelle vorhanden ist, bis die Spannung V_RPP gefunden wird. Im Schritt S6 wird der aktuelle Spannungssollwert V_consigne aus V_RPP (die bis zum nächsten Scan als konstant angenommen wird) und der möglichen Frequenzabweichung Δf berechnet. Im Schritt S12 wird diese Spannung angelegt.Then in step S4, at the MPP, the two voltages in the table are searched, which allow to limit the RPP voltage. In one embodiment, the operating point is set to the value directly below the power P _RPP . If the table values do not allow P _RPP to be narrowed, then the scan continues in step S5, in the direction of increasing voltages, from the maximum voltage point present in the table until voltage V _{RPP is} found. In step S6, the current voltage _setpoint V _{consigne is calculated} from V _RPP (assumed to be constant until the next scan) and the possible frequency deviation Δf. In step S12, this voltage is applied.

In einer Ausführung ist es möglich, die Auslösung dieses Reserve-Modus (Schritte S4 und folgende) an einem verfügbaren Leistungsgrenzwert (P_min) im Vorfeld zu bedingen. So wird in Schritt S9, solange die maximal verfügbare Leistung unter dieser P_min-Schwelle liegt, der Reserve-Modus deaktiviert und durch den M_PPT-Modus ersetzt, indem eine V_MPP-Spannung angelegt wird, die der maximal verfügbaren Leistung P_MPP entspricht. In der Tat, wenn die vom Fotovoltaikpark erzeugte Leistung relativ gering ist (typischerweise aufgrund einer niedrigen Sonneneinstrahlung), kann man davon ausgehen, dass die Beteiligung des Fotovoltaikparks an der dynamischen Unterstützung und/oder Frequenzregulierung nicht wirklich entscheidend ist. Bei dieser Ausführung ist es also möglich, den Reservemodus zu deaktivieren, wenn die erzeugte Leistung in Schritt S9 unter einer P_min-Schwelle liegt. In diesem Fall kann der Fotovoltaikpark im klassischen MPP-Modus betrieben werden.In one embodiment, it is possible to condition the initiation of this reserve mode (steps S4 and following) on an available power limit (P _min ) in advance. Thus, in step S9, as long as the maximum available power is below this P _min threshold, the reserve mode is deactivated and replaced by the M _PPT mode by applying a V _MPP voltage corresponding to the maximum available power P _MPP , In fact, if the power generated by the photovoltaic park is relatively low (typically due to low solar radiation), it can be expected that the photovoltaic park's participation in dynamic support and / or frequency regulation is not really crucial. In this embodiment, it is thus possible to deactivate the reserve mode if the generated power is below a P _min threshold in step S9. In this case, the photovoltaic park can be operated in the classic MPP mode.

Im Gegensatz zu den Methoden nach dem Stand der Technik ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen Verzicht auf eine Panelmodellierung und/oder auf Sensoren für Temperatur oder Bestrahlung. Zu diesem Zweck wird der Scan regelmäßig durchgeführt, um Veränderungen des MPP-Punktes im Tagesverlauf (und damit des RPP-Reserve-Modus) zu überwachen. Man sollte jedoch ein Optimum finden, da der Scan nicht zu häufig durchgeführt werden sollte. In der Tat weicht während eines Scans das System vom vorgegebenen Modus in den RPP-Reserve-Modus ab, was nicht allzu oft gewünscht wird, um die Verfügbarkeit der Reserve zu gewährleisten. Um diesem Kompromiss gerecht zu werden, sollten Kriterien gewählt werden, die einen neuen Scan auslösen. Bei einer Ausführung wird eine Kombination der beiden folgenden Kriterien gewählt:

- eine Zeitverzögerung (z. B. in der Größenordnung von einer Stunde oder weniger), sodass der Scan nach jeder Verzögerung durchgeführt wird (Schritt S7),
- eine relative Schwelle für die Variation der erzeugten Leistung: Wenn typischerweise eine große relative Variation der erzeugten Leistung gemessen wurde (Schritt S8: OK), dann wird daraus geschlossen, dass sich die Betriebsbedingungen des Panels geändert haben (z. B. nach dem Durchgang einer Wolke nach einer Periode starker Sonneneinstrahlung). Dadurch konnte sich der MPP-Punkt verschieben. In diesem Fall wird ein neuer Scan durchgeführt. Die Leistungsvariation wird relativ zur RPP-Sollwertleistung berechnet, die während des vorherigen Scans erhalten wurde.

In contrast to the methods according to the prior art, the method according to the invention makes it possible to dispense with panel modeling and / or sensors for temperature or irradiation. For this purpose, the scan is performed regularly to monitor changes in the MPP point during the day (and thus the RPP reserve mode). One should, however, find an optimum because the scan is not done too often should be. In fact, during a scan, the system deviates from the default mode to the RPP spare mode, which is not often desired to ensure the availability of the reserve. In order to meet this compromise, criteria should be chosen that trigger a new scan. In one execution, a combination of the following two criteria is chosen:

a time delay (eg of the order of one hour or less) so that the scan is performed after each delay (step S7),
a relative threshold for the variation of the generated power: If typically a large relative variation of the generated power has been measured (step S8: OK), then it is concluded that the operating conditions of the panel have changed (eg after the passage a cloud after a period of strong sunlight). This allowed the MPP point to shift. In this case, a new scan is performed. The power variation is calculated relative to the RPP setpoint power obtained during the previous scan.

Die so aufgebaute Reserve ermöglicht eine Teilnahme an der dynamischen Unterstützung und/oder Anpassung der Netzfrequenz. Um verwertet zu werden, muss sie proportional zum Frequenzabfall des Netzes Δf, wie in dargestellt, freigesetzt werden. Wird also, wiederum mit Bezug auf , eine Frequenzdifferenz Δf gegenüber der Nennfrequenz 50Hz festgestellt, so wird die anzuwendende Spannung zur Freisetzung des gewünschten Reservevolumens aus der Spannung V_RPP und Δf (Schritt S6) berechnet. zeigt, dass Schritt S6 nicht ausgeführt werden kann, wenn ein Scanvorgang läuft. Daher ist es besser, dafür zu sorgen, dass Scans schnell und möglichst selten durchgeführt werden. In einer Ausführung ist es möglich, ein Frequenzband um die Nennfrequenz des Netzes (z. B. 50Hz ± 0,2Hz) herum vorzusehen, bei dem die angelegte Spannung V_RPP bleibt, um eine Überlastung der Anlage zu vermeiden.The reserve thus constructed allows participation in the dynamic support and / or adaptation of the grid frequency. To be recycled, it must be proportional to the frequency drop of the network Δf, as in shown to be released. So, again, with reference to , A frequency difference .DELTA.f compared to the nominal frequency 50Hz detected, the voltage to be applied to release the desired reserve volume of the voltage V _RPP and .DELTA.f (step S6) is calculated. shows that step S6 can not be performed when a scan is in progress. Therefore, it is better to ensure that scans are done quickly and as rarely as possible. In one embodiment, it is possible to provide a frequency band around the nominal frequency of the network (eg 50Hz ± 0.2Hz) at which the applied voltage remains V _RPP to avoid overloading the equipment.

Umgekehrt, wenn die aktuelle Netzfrequenz höher als 50 Hz zu sein scheint, kann die Ausgangsleistung natürlich auf einen Wert reduziert werden, der noch niedriger ist als die Leistung des Reserve-Modus P_RPP. Dieser Modus wird als „Abwärtsreserve-Modus“ bezeichnet und es reicht in der Praxis aus, den Scan-Bereich zu erweitern, um diesen Modus zu identifizieren (z. B. bei 80% des optimalen Modus MPP, nach 95% des aktuellen Reserve-Modus RPP).Conversely, if the current grid frequency appears to be higher than 50 Hz, of course, the output power may be reduced to a value even lower than the power of the standby mode P _RPP . This mode is referred to as "down-reserve mode" and in practice it is sufficient to extend the scan area to identify this mode (eg at 80% of the optimal MPP mode, after 95% of the current reserve mode). Mode RPP).

Wie bereits erwähnt, weicht der Arbeitspunkt eines Wechselrichters vorübergehend vom Reserve-Modus RPP ab, wenn er einen Scan auslöst. So ist das System für einige Dutzende Sekunden nicht mehr in der Lage, dem Netz eine konstante Reserveleistung zur Verfügung zu stellen. Wenn also bei mehreren Wechselrichtern mit einem gemeinsamen Netzanschlusspunkt, wie in dargestellt, der Scan zur Identifizierung des Reserve-Modus für alle Wechselrichter gleichzeitig angewendet wird, hat ein solcher Vorgang einen erheblichen Einfluss auf die Reserveverfügbarkeit. Daher sieht das vorliegende Verfahren vor, dass mehrere Wechselrichter nicht gleichzeitig scannen dürfen, um den Reserve-Modus zu finden. Diese Ausführung ermöglicht es, die Nichtverfügbarkeit der Reserve zu begrenzen.As already mentioned, the operating point of an inverter temporarily deviates from the reserve mode RPP when it triggers a scan. Thus, for several tens of seconds, the system is no longer able to provide the grid with a constant reserve power. So if multiple inverters with a common grid connection point, as in When the backup mode identification scan is applied to all inverters simultaneously, such an operation has a significant impact on reserve availability. Therefore, the present method provides that multiple inverters may not scan at the same time to find the reserve mode. This design makes it possible to limit the unavailability of the reserve.

Zu diesem Zweck wird eine Implementierung durch eine zentrale Steuereinheit ("superviseur central " SC in ) vorgesehen, die von den Wechselrichtern ihren Status (im Reserve-Modus oder während des Scannens) und ihre möglichen Anfragen (zum Scannen oder nicht) empfängt. Bei jeder Anfrage eines Wechselrichters zur Durchführung eines Scans stellt der Supervisor in Schritt S10 von fest, ob ein anderer Wechselrichter bereits einen Scanvorgang durchführt. Ist dies nicht der Fall, reagiert der Supervisor positiv auf die Scan-Anfrage. Andernfalls (Pfeil KO am Ausgang des S10-Tests) wird ein Wechselrichter-Identifikator, der den Scan erbittet, in eine Warteschlange von Wechselrichtern gestellt, die auf eine Scan-Erlaubnis warten.For this purpose, an implementation by a central control unit ("superviseur central" SC in ) which receives from the inverters their status (in reserve mode or during scanning) and their possible requests (for scanning or not). At each request of an inverter to perform a scan, the supervisor sets in step S10 of determines if another inverter is already scanning. If this is not the case, the supervisor responds positively to the scan request. Otherwise (arrow KO at the output of the S10 test), an inverter identifier requesting the scan is queued by inverters waiting for a scan permission.

In einer Ausführung kann diese Warteschlange durch einen Speicher des FIFO Typs realisiert werden. In einer anspruchsvolleren Variante, bei Wechselrichtern mit unterschiedlichen Kapazitäten, kann die Prioritätsreihenfolge mit der Nennleistung verknüpft werden, um die Verfügbarkeit der Reserve zu maximieren.In one embodiment, this queue may be implemented by a memory of the FIFO type. In a more sophisticated variant, with inverters of different capacities, the priority order can be linked to the rated power to maximize the availability of the reserve.

Dank einer solchen Kommunikation zwischen den Wechselrichtern und dem Supervisor wird somit die Verfügbarkeit der Reserve verbessert.Such communication between the inverters and the supervisor thus improves the availability of the reserve.

In wird ein Beispiel eines ganztägigen Bestrahlungsprofils dargestellt. Typischerweise treten zwischen 15 und 17 Uhr starke Störungen bei der Einstrahlung auf, wahrscheinlich aufgrund von temporären Wolkenfeldern an einem sonnigen Tag.In an example of a full-time irradiation profile is presented. Typically, between 3pm and 5pm there are strong disturbances in the radiation, probably due to temporary cloud fields on a sunny day.

Die und vergleichen dann die prozentuale Reserve für einen Fotovoltaikpark mit einem einzelnen Wechselrichter ( ) mit der Reserve, die von einem Fotovoltaikpark mit zehn Wechselrichtern ( ) erzeugt wird. Es zeigt sich eine Effizienz in Bezug auf den Reserve-Modus, wenn der Betrieb über eine große Anzahl von Wechselrichtern verfügt. Die einzige signifikante Störung für den Park mit zehn Wechselrichtern betrifft die Abszisse zwischen 15 und 17 Uhr (entsprechend der gleichen Abszisse in ).The and compare the percentage reserve for a photovoltaic park with a single inverter ( ) with the reserve of a photovoltaic park with ten inverters ( ) is produced. It shows an efficiency with respect to the reserve mode when the operation has a large number of inverters. The only significant disturbance for the park with ten inverters concerns the abscissa between 15 and 17 o'clock (corresponding to the same abscissa in ).

Es ist anzumerken, dass diese Fähigkeit zum Zusammenlaufen (foisonnement) in einem Park, unter Ausnutzung der Kommunikation der Wechselrichter mit einer zentralen Steuereinheit (Supervisor), auf die Suche nach einem Zusammenlaufen zwischen Parks erweitert werden kann.It should be noted that this foisonnement capability in a park, utilizing the communication of the inverters with a central control unit (supervisor), can be extended to seek inter-park convergence.

Natürlich beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf die oben als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen, sondern erstreckt sich auch auf andere Varianten.Of course, the present invention is not limited to the embodiments described above by way of example, but also extends to other variants.

So sind z.B. die Leistungsreserve-Werte (95% der maximalen Leistung oder andere) oben nur beispielhaft aufgeführt.Thus, e.g. the power reserve values (95% of maximum power or others) are listed above only as an example.

In den und werden die Arbeitsspeicher MEM und MEM2 gezeigt, um Anweisungen des erfindungsgemäßen Computerprogramms zu speichern. Diese Anweisungen können jedoch auf jedem nichtflüchtigen Speichermedium (Wechseldatenträger, Disk oder Ähnliches) gespeichert werden, und diese Erfindung deckt auch ein solches Medium ab.In the and the memories MEM and MEM2 are shown to store instructions of the computer program according to the invention. However, these instructions can be stored on any nonvolatile storage medium (removable media, disk, or the like), and this invention also covers such a medium.

Claims

A method implemented by computerized means for controlling the power generation of photovoltaic panels by adjusting a voltage applied to the panel, the method comprising: - the successive steps of: a) varying the panels applied voltage and measuring a corresponding change in the power supplied by the panel in successive voltage steps, b) determining a maximum output power (MPP) in response to an identified voltage (V _MPP) and c) once the voltage varying at a power setpoint (P _RPP ), which makes it possible to have a desired reserve, depending on a frequency measurement of the power transmission network, - then the parallel steps: d) measuring said frequency of the power transmission network and, at least if the frequency value below a Threshold is on, adjusting the voltage applied to the panels to release all or part of the reserve, corresponding to a frequency deviation from a nominal frequency (Δf), e) repeatedly measuring the power supplied by the panels (P) and, if said supplied power exceeds the nominal power deviates from a predefined threshold, repeating steps a) to c).

Method according to Claim 1 wherein in step a) the powers measured in dependence on the applied voltages are recorded in a correlation table (LUT) and in step c) said correlation table is searched for the desired power value to determine the voltage corresponding to said desired power value in the Table corresponds, if available, to create.

Method according to Claim 2 in which, in the event that the power setpoint is missing in the correlation table, the voltage in step c) is varied in successive steps to reach the power setpoint.

Method according to one of the preceding claims, wherein to achieve the desired power in step c) a voltage is applied to the panels, which exceeds the identified voltage (V _MPP ).

Method according to Claim 4 , wherein in step a) a voltage is applied, which is lowered in successive steps.

Method according to one of the preceding claims, wherein the desired power is selected as a fraction of the maximum available power.

Method according to one of the preceding claims, further comprising a step of comparing the maximum available power value with a minimum power limit (P _min ), and wherein, in the case of a maximum available power below said power limit (S9), in step c) a voltage is applied to provide a target power that corresponds to the maximum available power (P _MPP ).

Method according to one of the preceding claims, in which a delay (S7) is applied after step c), and then step e) is carried out.

Method according to one of the preceding claims, wherein around the rated frequency of the network around a frequency band is provided, wherein the applied voltage (V _RPP ) in step d) the power _setpoint (P _RPP ) corresponds.

Method according to one of the preceding claims, wherein the photovoltaic panels (PV) are connected to at least one inverter (OND), wherein the method is performed by said inverter.

Method according to Claim 10 , being used to manage a photovoltaic panel park, which includes several groups of panels, with a variety of corresponding inverters are connected, at least steps a) to c) are performed by each inverter sequentially.

Method according to Claim 11 wherein the inverters are connected to a central control unit (SC) which controls the execution of steps a) to e) by each inverter.

Method according to Claim 12 wherein the central control unit (SC) authorizes the execution of steps a) to c) alternately by each inverter according to a list of inverters stored in the memory (FIFO) of the central control unit.

Inverter with a processing circuit for performing the method according to Claim 10 ,

Central control unit (SC), comprising a communication interface and a processing circuit, for carrying out the method according to one of Claims 12 and 13 ,

Computer program, characterized in that it contains instructions for carrying out the method according to one of Claims 1 to 13 includes when the program is executed by a processor.