[发明专利]一种光伏低电压穿越控制方法、系统、设备、介质及终端

说明书

本发明属于新能源发电技术领域，公开了一种光伏低电压穿越控制方法、系统、设备、介质及终端，实时检测并网点电压，对光储并网发电系统状态进行判别；由判断结果，根据系统所处状态将控制策略分为两个区间；由判断系统正常运行时，进行第一区间控制；由判断系统发生电压跌落故障后，分别进行光伏换流器和混合储能系统的第二区间控制。本发明在传统单储能系统辅助光伏电站低电压穿越的基础上做出了改进，通过在光伏发电系统直流侧并联超导磁储能系统SMES和全钒液流电池VRB储能系统组成的混合储能系统实现低电压穿越；通过分区控制策略可实现正常运行时平抑光伏发电功率波动，最大限度地向电网提供无功支撑。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，尤其涉及一种光伏低电压穿越控制方法、系统、设备、介质及终端。

背景技术

目前，随着全球气候和能源危机的日益严峻，以光伏为代表的可再生能源发电受到了广泛的关注。但是受到自然条件因素的影响，可再生能源发电的应用也存在一定的局限性，其自身存在着输出功率波动较大、抵抗电网故障能力较弱等缺点。若在可再生能源发电系统中配备储能系统，则可有效增加系统的稳定性和可靠性，弥补上述缺陷。

随着新能源发电渗透率的不断提高，除了需要保证新能源自身功率输出保持稳定外，还须具备低电压穿越(LVRT)能力，混合储能系统的引入，为解决低电压穿越问题也提供了较好的解决方案。根据储能元件本身的功率和能量特性，可以将储能元件分为功率型和能量型两大类，由单一储能元件构成的储能系统很难同时满足能量和功率两方面的需求，故已有学者提出混合储能系统的概念，例如超级电容器和蓄电池构成的混合储能系统，在发生低电压穿越时，超级电容储能能够在极短时间内将不平衡的功率吸收或释放，增强了系统稳定性，蓄电池储能能够有效吸收不平衡能量并对并网点提供无功电压支持。

在加入了混合储能系统之后，考虑到储能系统自身的特性，需要在系统正常运行时对储能电池的荷电状态(SOC)以及系统发生故障时的功率指令分配进行有效的控制，对此已有不少学者进行了研究，但均只是考虑了如何对跌落点电压进行最大程度的无功补偿，并没有充分计及到混合储能中的储能单元的充放电特性，可能会严重损坏电池的寿命，故如何将储能电池的荷电状态实时反馈到充放电指令当中实现混合储能的最优调度，仍是有待解决的关键问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术均只是考虑了如何对跌落点电压进行最大程度的无功补偿，并没有充分计及到混合储能中的储能单元的充放电特性，并且很多学者在进行混合储能功率指令的分配时并不会考虑到混合储能实时的荷电状态，也可能会使储能电池过度充放电运行，可能会严重损坏电池的寿命。同时，现有的混合储能控制策略均是将两种储能系统同时投入运行，如此一来则会使多个储能设备在电压小幅跌落时投入运行，造成资源不必要的浪费，在发生大幅电压跌落故障时，为了短时间内获取较大的无功补偿从而抬升并网点电压，以往的策略均是使蓄电池进行无功功率的大幅补偿，而超导磁储能与超级电容这类储能电池进行有功功率的吸收与释放，这样则会容易使得系统中的有功功率产生缺额，从而导致并网点的频率产生波动，使得光伏发电系统脱网的可能性增大。另外，在光伏换流器层面，以往的策略是使其在任何运行状态下保持最大功率跟踪(MPPT)控制，而忽略了在发生低电压穿越时，光伏电池若保持最大功率输出则可能会使得所产生的不平衡功率变大的影响，给储能在低电压穿越时的调节带来了困难。

解决以上问题及缺陷的难度为：

为解决上述问题及缺陷，需要对光伏换流器以及混合储能系统的控制策略进行完善和改进，期间需要实时对并网点以及储能系统的电气量进行监测，根据监测量来进行运行状态的判断，针对光伏发电系统正常运行与故障期间对控制目标的不同，实现混合储能系统控制策略的动态切换，对数据处理与分析能力要求较高；更为重要地，混合储能系统中不同储能电池类型的充放电特性不同，而光伏发电系统由于低电压穿越控制的时间响应要求高，固需要储能系统根据不同储能电池类型的特性差异，有针对性地快速调节充放电功率，以使光伏系统保持稳定运行，如何合理利用各类储能电池的特点进行合理高效的协调控制，在实际运行过程中可能较为困难。

解决以上问题及缺陷的意义为：