[发明专利]光伏虚拟同步机光储协调控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种光伏虚拟同步机光储协调控制方法及装置，其中该方法包括：在光伏虚拟同步机处于非调频状态时，根据功率外环给定功率值得到电流内环给定电流值，根据电流内环给定电流值产生脉宽调制信号，驱动光伏逆变器发出功率；在光伏虚拟同步机处于调频状态时，确定光伏虚拟同步机交流出口侧所需的输出功率值，根据所述输出功率值和光伏逆变器直流侧功率值得到直流侧控制电压；根据直流侧控制电压和直流侧电压得到电流内环输入电流值；根据电流内环输入电流值和反馈电流产生脉宽调制信号，驱动光伏逆变器发出功率。本发明可以使光伏侧功率响应加快，且在频率恢复过程中不会出现功率反向现象。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及光伏虚拟同步机光储协调控制方法及装置。

背景技术

并网光伏发电系统是通过光伏逆变器等电力电子装置输出电能与电网相连，虽然暂态响应速度快，但其不具备惯性，也无法支撑电网的一次调频。大规模光伏并网势必降低电力系统惯量和阻尼，使电网鲁棒性变弱。虚拟同步发电机(Virtual SynchronousGenerator，VSG)技术通过模拟同步发电机在电网暂态过程中运行机制，改善系统稳定性，成为解决光伏高渗透率并网场景下，提升系统稳定运行能力的有效方案之一。

由于光伏逆变器多数情况下处于MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)状态，没有向上支撑功率的能力，所以光伏虚拟同步机(PV-VSG)在光伏逆变器直流端并联储能的方式以实现虚拟同步功率，如图1中配备储能单元的光伏虚拟同步机基本结构所示。若采用超级电容作为储能单元，由于其容量小，只能向上支撑功率，光储协调策略较为简单。

若采用大容量电池，例如锂电池、铅碳电池等，作为储能单元，其可充可放，当电网频率波动超过响应死区后，优先由储能单元响应调频，光伏处于MPPT运行方式，当储能充电功率不能满足调频需求时，光伏进入限功率模式。

当储能单元采用大容量储能单元时，现有的协同调频策略为：DC/DC(直流转直流电源)与DC/AC(直流/交流，即逆变器)为对等控制，且各有一个独立的控制器，当电网频率发生扰动时，两个控制器系统均通过锁相环检测到频率的变化，DC/DC控制系统基于模拟转子运动方程控制策略计算出需要支撑的功率P_bat，并迅速发出；由于DC/AC采用功率外环与电流内环的控制方式，首先计算出频率扰动时交流出口侧应发功率P_ref，然后检测DC/DC出力P_bat，两者做差后经PI(Proportional Integral，比例积分)控制得到DC/AC应支撑功率；在此过程中，如图2所示现有光储协同调频曲线中①所示，锁相、计算、检测等因素造成了DC/AC启动时间滞后。

由于DC/AC控交流出口侧功率，当DC/DC功率检测到电网频率恢复而闭锁后，DC/AC并没有检测到频率恢复，只检测到交流出口侧功率升高了P_bat，光伏功率降低P_bat，如图2中②所示，光伏功率出现反向功率。

发明内容

本发明实施例提供一种光伏虚拟同步机光储协调控制方法，用以使光伏侧功率响应加快，且在频率恢复过程中不会出现功率反向现象，该方法包括：

在光伏虚拟同步机处于非调频状态时，根据功率外环给定功率值得到电流内环给定电流值，根据电流内环给定电流值产生脉宽调制信号，驱动光伏逆变器发出功率；

在光伏虚拟同步机处于调频状态时，确定光伏虚拟同步机交流出口侧所需的输出功率值，根据所述输出功率值和光伏逆变器直流侧功率值得到直流侧控制电压；根据直流侧控制电压和直流侧电压得到电流内环输入电流值；根据电流内环输入电流值和反馈电流产生脉宽调制信号，驱动光伏逆变器发出功率。

本发明实施例还提供一种光伏虚拟同步机光储协调控制装置，用以使光伏侧功率响应加快，且在频率恢复过程中不会出现功率反向现象，该装置包括：