[发明专利]一种基于寿命估计的分布式光伏电源自适应协调控制策略

说明书

本发明公开了属于电力电子应用技术领域的一种基于寿命估计的分布式光伏电源自适应协调控制策略，主要包括寿命自适应协调控制模块、PV结构及控制模块和寿命参考值模块，根据寿命参考值模块所给定的参考值，输入到自适应协调控制模块中进行自适应计算，选择出净增发电量最大的光伏组件配置比R_s和功率跟踪限值K_s，以此作为光伏发电系统的控制参数。本发明能够实现了光伏逆变器中IGBT的寿命评估，可以通过设定寿命参考值自适应调节光伏组件配置比R_s和功率跟踪限值K_s，保证光伏系统的可靠性和经济性，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属电力电子应用技术领域，特别涉及一种基于寿命估计的分布式光伏电源自适应协调控制策略。

背景技术

近十年来，光伏系统一直占据所有可再生能源投资的最大份额，而且随着光伏组件和安装成本的下降，将会有更大比例的光伏接入。光伏逆变器作为光伏系统的关键部件，为减少光伏发电成本，提高太阳能发电的竞争力，对光伏逆变器的可靠性提出了更高的要求。然而作为评估光伏系统成本的指标，最大发电量和逆变器实际寿命这两个目标是相互制约的，在这种情况下，需要特别考虑光伏逆变器的设计和控制，以降低系统的能源成本，提高发电量。光伏逆变器作为连接光伏组件和电网的重要环节，其寿命主要受IGBT和电容器的影响，二者导致光伏逆变器故障比例分别高达34％与13.8％。如何在保证光伏逆变器寿命的前提下增加发电量对降低光伏系统的整体能源成本至关重要。

由于光伏组件成本相对较低，一个常用的解决方案是增大光伏组件配置，故意将光伏组件的额定功率设计的高于光伏逆变器的额定功率，这样光伏逆变器将在更大比例的时间接近其额定功率运行，从而可以在非高峰生产期间捕获更多的光伏能量。

最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)是一种光伏逆变器以最大限度从光伏组件获取能量的控制方法。然而，随着光伏并网系统的不断壮大，电网面临着诸多挑战，即使在额定功率范围内保持MPPT模式下运行，也会出现系统过电压、开关器件退化严重、弃光率高以及负荷波动造成的逆变器损坏等问题，因此传统的MPPT已经不能满足要求，为此提出了光伏运行工作点跟踪方向可变的变功率点跟踪(Variable Power PointTracking，VPPT)控制方法，通过采取功率跟踪限值的方法解决了逆变器设计过大或设计不足的问题，提高了逆变器的可靠性。

上述研究发现，光伏逆变器作为光伏系统最关键的部件之一，保证其寿命和可靠性至关重要，但光伏组件配置和功率跟踪限值的变化对光伏逆变器的寿命造成很大影响，可能造成可靠性降低等问题，为此本发明提出一种基于寿命估计的分布式光伏电源自适应协调控制策略，通过设定寿命参考值，自适应的选取光伏组件配置比R_s和功率跟踪限值K_s满足系统要求，保证系统的可靠性和经济性。

发明内容

本发明提出一种基于寿命估计的分布式光伏电源自适应协调控制策略，以满足对光伏逆变器寿命和经济性的要求。所述的光伏电源自适应协调控制策略主要包括寿命自适应协调控制模块、PV结构及控制模块和寿命参考值模块，根据寿命参考值模块所给定的参考值，输入到自适应协调控制模块中进行自适应计算，选择出净增发电量最大的光伏组件配置比R_s和功率跟踪限值K_s，以此作为光伏发电系统的控制参数；

所述的寿命自适应协调控制模块，主要包括以下步骤：

步骤1、设置光伏组件配置比初始值R_s＝1，功率跟踪限值初始值K_s＝1；

步骤2、计算光伏逆变器的寿命值，考虑基频和低频结温对IGBT寿命的影响；