[发明专利]减少储能系统容量的光伏输出功率平滑控制方法及系统

说明书

一种光伏技术领域的减少储能系统容量的光伏输出功率平滑控制方法及系统，基于光伏输出功率预测技术，在光伏输出功率进入预测的激变前，对储能系统充放电逆向操作，在光伏输出功率达到预测激变的初值与终值的平均值后再正向操作；所述预测的激变阶段的爬坡率大于限制爬坡率；所述的逆向操作是指在光伏输出功率增大需要对储能系统充电时提前进行放电操作，在光伏输出功率减小需要对储能系统放电时提前进行充电操作；所述的正向操作与逆向操作相反。本发明能够在光伏输出功率出现激增与骤降前提前对储能系统进行逆向操作再进行正向操作，最大限度降低储能系统需求容量的同时平抑光伏输出功率波动，满足对光伏发电入网稳定性的要求。

技术领域

本发明涉及的是一种光伏领域的技术，具体是一种减少储能系统容量的光伏输出功率平滑控制方法及系统。

背景技术

光伏发电具有间歇性，波动性的特点，太阳辐照强度在很大程度上决定了其输出功率的大小。因此当大规模的光伏系统接入电网时，其功率波动性将对电网的稳定运行带来极大的挑战，主要表现为：

A)短时间内的光伏输出功率波动可能增大地区间的区域控制误差(ACE)；

B)大规模的不稳定光伏输出功率将影响电网的协调规划与经济调度；

C)电网的暂态稳定受到冲击，用电侧与发电侧失去同步性，电网频率失调；

D)大量调频装置的频繁使用将增大电网的运行与维护成本；

因此，在一些国家和地区的法规和标准中已经开始对光伏发电的稳定性提出了要求。比如波多黎各电网公司要求所有接入电网的可再生能源的爬坡率(ramp-rate)每分钟不能超过额定功率的10％，德国和夏威夷地区也有类似的规定。在光伏输出功率长时间波动的情况下，光伏电站将不允许接入电网，造成大量的资源浪费与经济损失。

实现光伏发电爬坡率控制常用的方法是使用储能设备。在爬坡率上升过快时进行充电，储存多余的能量；在爬坡率快速跌落时进行放电，从而使有功功率缓慢下落。故对储能系统的容量设计有一定要求。

如图1所示为传统利用储能系统的光伏输出平滑控制模式。当光伏输出功率上升过快超过限制爬坡率Rs时，储能系统进行充电以吸收多余的能量。当输出功率下降过快时，储能系统转换为放电模式以提供额外的能量补给。平滑控制前后的功率差ΔP即为储能系统的功率要求，控制期间通过储能系统的能量：

其中，ta1为光伏输出功率变化的起始时间，ta1′为光伏输出功率变化的结束时间。

然而由于光伏输出功率的波动在极短时间可能会超过光伏系统额定功率的80％，储能系统的容量配备必须考虑到这类极端情况的出现。即光伏输出功率从满发骤降为0或从0激增为满发状态。因此，储能系统的最小功率容量：

Pbat＝ΔPmax＝Prated，其中，Prated为光伏系统的额定功率。

需要特别说明的是，对于传统储能系统控制方法，储能系统的荷电状态(SOC)是另一个重要控制对象，储能系统内剩余的能量一般维持在其总能量的50％，过高或者过低的荷电状态都将影响储能系统的工作性能与寿命。当考虑SOC控制后，储能系统将不再与光伏系统按照1:1容量设计。由于储能系统中常态能量为总容量的50％，而这50％的能量需要能够应对功率骤降与激增状态，因此储能系统一般按照2:1的容量设计，即储能系统容量：