光伏微網系統的控制方法和裝置與流程

本發明涉及電力電子中的光伏微網系統領域，尤其涉及一種光伏微網系統的控制方法和裝置。

背景技術：

隨著人口的增長和生活水平的提高，各種礦石能源迅速枯竭，而化石能源使用過程中造成的大氣污染和生態環境危機也日益嚴重。為了減少大氣污染、保護生態環境、保證能源的長期穩定供應,逐步改變現有的能源結構,大力發展綠色能源已成為各國的共識。而太陽能以其清潔、高效、永不枯竭等特點成為最具有發展前景的綠色能源，但太陽能也存在其缺陷，如發電能力受氣候和環境影響巨大，不能保證輸出穩定的功率。

為了優化電網結構，改善電網的運行條件，提高系統運行的經濟性、可靠性，各種形式的儲能電站也開始推廣。由于受到場地和運行成本的限制，僅依靠大型光伏電站、儲能電站根本無法滿足日益增長的能源需求，而相對方便靈活的光伏微網系統更具有廣闊的發展前景，因此，如何實現光伏微網系統的控制已經成為人們日益關注的問題。

相關技術中，例如，中國專利申請號“201110377739.0”、專利名稱為“一種光伏發電微型電網系統及最大功率跟蹤方法”，提出了一種由光伏電池和光伏逆變器組成的微網系統，主要通過能量監控中心根據預測結果來控制光伏逆變器進行最大功率追蹤。又如，中國專利申請號“201410401738.9”、專利名稱為“光伏微網系統的實時協調控制方法”，提出了一種光伏微網系統的實時協調控制方法，其主要通過中央實時優化控制層和本地控制層來對微網系統進行控制和調度。

但是存在的問題是：由于光伏電池受外部環境影響較大，當外部環境變化時，光伏微網系統中的光伏逆變器輸出的功率將會隨之變化，即光伏逆變器輸出的功率受外部環境影響較大；上述專利名稱為“光伏微網系統的實時協調控制方法”提出的系統的結構和控制方法相對復雜。

技術實現要素：

本發明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種光伏微網系統的控制方法。該方法通過光伏 微網系統中儲能電池的充放電功能來克服光伏DC/AC輸出的功率受外部環境影響較大的問題，并且系統結構和控制方式比較簡單。

本發明的第二個目的在于提出一種光伏微網系統的控制裝置。

為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的光伏微網系統的控制方法，所述光伏微網系統包括儲能電池、光伏DC/DC和光伏DC/AC，所述方法包括：S1，檢測所述光伏DC/DC的輸出功率，并檢測所述儲能電池的荷電狀態SOC；S2，當檢測到所述光伏DC/DC的輸出功率發生變化時，根據所述DC/AC的額定功率和預設的控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的變化速率，并以預設時間值為周期，根據所述DC/AC輸出功率的變化速率、所述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，所述光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為所述光伏DC/AC輸出功率的變化速率和所述周期的積與所述光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和；S3，控制所述光伏DC/AC以所述在下一個周期中的目標功率進行輸出；以及S4，在控制所述光伏DC/AC以所述在下一個周期中的目標功率進行輸出的過程中，根據所述儲能電池的荷電狀態SOC對所述光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率進行限定，并控制所述光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出。

根據本發明實施例的光伏微網系統的控制方法，通過光伏DC/DC輸出功率的變化和儲能電池的SOC來控制光伏DC/AC的輸出功率，以確保在外部環境變化下，光伏電池輸出功率突變導致光伏DC/DC輸出功率突變時，光伏DC/AC的輸出功率能夠以一定的斜率變化，即通過光伏微網系統中儲能電池的充放電功能來克服光伏DC/AC輸出的功率受外部環境影響較大的問題，并確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出，并且系統結構和控制方式比較簡單。

為了實現上述目的，本發明第二方面實施例的光伏微網系統的控制裝置，所述光伏微網系統包括儲能電池、光伏DC/DC和光伏DC/AC，所述裝置包括：檢測模塊，用于檢測所述光伏DC/DC的輸出功率，并檢測所述儲能電池的荷電狀態SOC；第一控制模塊，用于在所述檢測模塊檢測到所述光伏DC/DC的輸出功率發生變化時，根據所述DC/AC的額定功率和預設的控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的變化速率，并以預設時間值為周期，根據所述DC/AC輸出功率的變化速率、所述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，所述光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為所述光伏DC/AC輸出功率的變化速率和所述周期的積與所述光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和；輸出模塊，用于控制所述光伏DC/AC以所述在下一個周期中的目標功率進行輸出；第二控制模塊，用于在所述輸出模塊控制所述光伏DC/AC以所述在下一個周期中的目標功率進行輸出的過程中，根據所述儲能電池的荷電狀態SOC對所述光伏DC/AC在下 一個周期中的目標功率進行限定，并控制所述光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出。

根據本發明實施例的光伏微網系統的控制裝置，通過光伏DC/DC輸出功率的變化和儲能電池的SOC來控制光伏DC/AC的輸出功率，以確保在外部環境變化下，光伏電池輸出功率突變導致光伏DC/DC輸出功率突變時，光伏DC/AC的輸出功率能夠以一定的斜率變化，即通過光伏微網系統中儲能電池的充放電功能來克服光伏DC/AC輸出的功率受外部環境影響較大的問題，并確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出，并且系統結構和控制方式比較簡單。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，

圖1是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的控制方法的流程圖；

圖3是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的控制方法的示例圖；以及

圖4是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的控制裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的光伏微網系統的控制方法和裝置。

需要說明的是，在本發明中，光伏微網系統可包括儲能電池、光伏直流斬波器DC/DC和光伏直流/交流逆變器DC/AC。其中，如圖1所示，儲能電池的輸出母線可作為光伏微網系統的直流母線，光伏DC/DC的輸入端與光伏電池連接，光伏DC/DC的輸出端與直流母線連接，光伏DC/AC的直流輸入端與直流母線連接，光伏DC/AC的交流輸出端與電網連接。可以理解，儲能電池可以單獨為電池，也可以包括是由電池和DC/DC共同組成的模塊，在對電池電壓幅值有要求時，可以通過升壓DC/DC抬升電池電壓滿足光伏DC/AC逆變所需的直流電壓。

其中，光伏DC/DC可采用BUCK/BOOST拓撲結構，當工作在最大功率追蹤模式時，光伏 DC/DC可對光伏電池進行最大功率追蹤，光伏DC/DC的輸出功率對儲能電池充電，超出電池蓄電能力的功率將被光伏DC/AC回饋至電網。

圖2是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的控制方法的流程圖。如圖2所示，該光伏微網系統的控制方法可以包括：

S201，檢測光伏DC/DC的輸出功率，并檢測儲能電池的荷電狀態SOC。

S202，當檢測到光伏DC/DC的輸出功率發生變化時，根據光伏DC/AC的額定功率和預設的控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的變化速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的變化速率、上述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率可為光伏DC/AC輸出功率的變化速率和周期的積與光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和或差值。

此外，在本發明的實施例中，光伏DC/DC的輸出功率發生變化可包括：光伏DC/DC的輸出功率上升和光伏DC/DC的輸出功率下降。在本發明的實施例中，當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率上升時，光伏DC/AC輸出功率的變化速率為光伏DC/AC輸出功率的上升速率，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率；當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率下降時，光伏DC/AC輸出功率的變化速率為光伏DC/AC輸出功率的下降速率，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/AC在下一個周期中的下降目標功率。

需要說明的是，在本發明的實施例中，預設的控制時間為預先設定的，可理解為設定在光伏DC/DC的輸出功率發生變化時對光伏DC/AC的輸出功率進行平滑控制時的時間。預設的控制時間可包括預設的上升控制時間和預設的下降控制時間：當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率上升時，預設的控制時間為預設的上升控制時間；當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率下降時，預設的控制時間為預設的下降控制時間。預設的上升控制時間和預設的下降控制時間可根據實際需求和電池充放電能力進行設置的。此外，本發明實施例提到的預設時間值(即周期)可為預設的控制時間的最小單位，該周期可為控制光伏DC/AC輸出功率變化的周期。可以理解，由于功率的變化速率是以秒為單位的，所以可選擇最小單位1秒作為周期，還可以選擇1秒的整數倍為周期，周期的值可根據具體實際情況來設定。如當光伏DC/DC的輸出功率上升時，可以預設的上升控制時間的最小單位(如1秒)為周期來增加光伏DC/AC的輸出功率。又如，當光伏DC/DC的輸出功率下降時，可以預設的下降控制時間的最小單位(如1秒)為周期來減少光伏DC/AC的輸出功率。

具體而言，在本發明的實施例中，當檢測到光伏DC/DC的輸出功率上升時，根據光伏 DC/AC的額定功率和預設的上升控制時間計算光伏DC/DC輸出功率的上升速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的上升速率、上述周期(如1秒)和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/DC輸出功率的上升速率和周期的積與光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和，即：在下一個周期中的目標功率＝上升速率*周期+在上一個周期的輸出功率；當檢測到光伏DC/DC的輸出功率下降時，根據光伏DC/AC的額定功率和預設的下降控制時間計算光伏DC/DC輸出功率的下降速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的下降速率、上述周期(如1秒)和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率可為光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率與光伏DC/DC輸出功率的下降速率和周期的積的差值，即：在下一個周期中的目標功率＝在上一個周期的輸出功率-下降速率*周期。

S203，控制光伏DC/AC以在下一個周期中的目標功率進行輸出。

具體地，當檢測到光伏DC/DC的輸出功率上升時，可先獲取光伏DC/AC輸出功率的上升速率S1，即可根據光伏DC/AC的額定功率和設定的光伏DC/AC輸出功率上升的時間(即預設的上升控制時間)計算得到該上升速率S1，如P/t2(其單位為W/S)，之后可以預設時間值(如1秒)為周期、上升速率S1(即P/t2)為步長，定時向光伏DC/AC發送功率目標，即光伏DC/AC的功率目標每秒增加P/t2*1S(其單位為W)，此時由于光伏DC/DC的輸出功率超出光伏DC/AC的輸出功率，所以超出的功率可由儲能電池吸收，即此時儲能電池處于充電狀態。其中，P為光伏DC/AC的額定輸出功率，t2為設定的光伏DC/AC輸出功率上升的時間(即預設的上升控制時間)，且t2是根據實際需求和電池充放電能力進行設置的。

當檢測到光伏DC/DC的輸出功率下降時，可先獲取光伏DC/DC輸出功率的下降速率S2，即可根據光伏DC/AC的額定功率和設定的光伏DC/AC輸出功率下降的時間(即預設的下降控制時間)計算得到該下降速率S2，如P/t1(其單位為W/S)，之后可以預設時間值(如1秒)為周期、下降速率S2(即P/t1)為步長，定時向光伏DC/AC發送功率目標，即光伏DC/AC的功率目標每秒減少P/t1*1S(其單位為W)，此時由于光伏DC/AC的輸出功率大于光伏DC/DC輸出的功率，所以光伏DC/AC輸出不足的部分可由儲能電池提供，即此時儲能電池處于放電狀態。其中，t1為設定的光伏DC/AC輸出功率下降的時間(即預設的下降控制時間)，且t1是根據實際需求和電池充放電能力進行設置的。

由此，當光伏電池輸出功率增加(即光伏DC/DC的輸出功率增加)時，可以通過儲能電池吸收增加的功率；當光伏電池輸出功率減少(即光伏DC/DC的輸出功率減小)時，可以通過儲能電池放電補充減小的功率，并保證DCAC輸出功率以一定的斜率下降。

S204，在控制光伏DC/AC以在下一個周期中的目標功率進行輸出的過程中，根據儲能電池的荷電狀態SOC對光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率進行限定，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出。

具體而言，在本發明的實施例中，根據儲能電池的荷電狀態SOC對光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率進行限定，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出的具體實現過程可如下：

如圖3所示，當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值(S1)時，判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率是否小于光伏DC/DC的輸出功率(S2)。如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率小于光伏DC/DC的輸出功率，則根據光伏DC/AC的額定功率和預設的上升控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的上升速率S1(S3)，并以預設時間值(如1秒)為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的上升速率、上述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率(S4)，并判斷光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率是否小于光伏DC/AC的額定功率(S5)；如果是，則控制光伏DC/AC在下一個周期中以上升目標功率輸出(S6)；如果否，則控制光伏DC/AC以光伏DC/AC的額定功率進行輸出(S7)。也就是說，在儲能電池的SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值(即在一定范圍內)時，若光伏DC/AC的當前輸出功率小于光伏DC/DC的輸出功率(即此時光伏DC/DC的輸出功率在增加)，則可控制光伏DC/AC平滑至滿功率(即額定功率)運行。

在本發明的實施例中，如圖3所示，如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率大于光伏DC/DC的輸出功率(S8)，則根據光伏DC/AC的額定功率和預設的下降控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的下降速率(S9)，并以預設時間值(如1秒)為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的下降速率、上述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的下降目標功率，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以下降目標功率進行輸出。也就是說，當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值，且在光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率大于光伏DC/DC的輸出功率(即此時光伏DC/DC的輸出功率在下降)時，可先根據光伏DC/AC的額定功率和預設的下降控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的下降速率，然后以預設時間值為周期(如1秒)、下降速率S2為步長，減小光伏DC/AC的輸出功率(S10)，即控制光伏DC/AC的輸出功率平滑減小。從而可實現在儲能電池的SOC在一定范圍時，可控制光伏DC/AC根據預設時間進行光伏平滑輸出。

在本發明的實施例中，如圖3所示，當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值的情況下，如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率等于光伏 DC/DC的輸出功率，則確定光伏DC/DC的輸出功率為光伏DC/AC的最終輸出功率，并控制光伏DC/AC保持以光伏DC/DC的輸出功率進行輸出(S11)。

在本發明的實施例中，如圖3所示，當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設上限值(S12)時，以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的上升速率為步長，增加光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以光伏DC/AC的額定功率進行輸出。具體地，當儲能電池的SOC大于預設上限值時，可先判斷光伏DC/AC的當前輸出功率是否小于額定功率(S13)，如果否，則控制光伏DC/AC保持以額定功率進行輸出(S14)；如果是，則以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的上升速率為步長，增加光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以光伏DC/AC的額定功率進行輸出(S15)。也就是說，在儲能電池的SOC高于預設上限值時，可控制光伏DC/AC平滑至滿功率(即額定功率)運行。

在本發明的實施例中，當儲能電池的荷電狀態SOC小于預設下限值時，以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的下降速率為步長，減少光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以零功率進行輸出。具體地，如圖3所示，在儲能電池的SOC小于預設下限值時，可先判斷光伏DC/AC的當前輸出功率是否大于0，如果否，則控制光伏DC/AC保持以零功率進行輸出(17)；如果是，則以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的下降速率為步長，減少光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以零功率進行輸出(S18)。也就是說，在儲能電池的SOC低于預設下限值時，可控制光伏DC/AC平滑至零功率。

其中，在本發明的實施例中，由于光伏DC/DC、光伏電池額定功率與電池額定充放電功率之間具有兩種大小關系(即大于或者等于)，所以儲能電池的預設上限值和預設下限值的設定也需針對這兩種不同的工況分別進行了設置，其設置如下：

對于光伏DC/DC、光伏電池額定功率等于電池額定充放電功率的工況：假設光伏DC/DC滿功率向儲能電池充電，光伏DC/AC因外部原因停機后重新輸出功率時，光伏DC/AC可根據設置時間平滑至額定功率。在光伏DC/AC最長功率上升時間內，光光伏DC/DC理論上向儲能電池充電(Pb*t2/3600s)KWh，光伏DC/AC理論為儲能電池放電(Pb*t2/3600s/2)KWh，即光伏DC/AC平滑至滿功率過程中，光伏DC/DC實際將為電池充電(Pb*t2/3600s)-(Pb*t2/3600s/2)＝(Pb*t2/3600s/2)KWh。其中，Pb為儲能電池的額定充放電功率，t2為設定的最長光伏DC/AC輸出功率上升時間，3600s為1小時，由于光伏DC/AC輸出功率是線性增加，所以計算光伏DC/AC電能時要除以2。

上述過程中，充電電能可換算為電池SOC＝((Pb*t2/3600s/2)/Eb)％，其中Eb為儲能電池的額定電能。為了確保上述情況下，儲能電池的SOC允許電池吸收光伏DC/DC輸出功率 超出光伏DC/AC輸出功率的部分，因此，理論上在對光伏微網系統進行光伏平滑控制時，儲能電池的SOC上限(即預設上限值)應設置為：100％-((Pb*t2/3600s/2)/Eb)％-5％，其中，5％為確保光伏功率不被浪費而增加的容差。

與此同時，在光伏平滑控制過程中，光伏DC/DC可能會因故障停機。此時可控制光伏DC/AC輸出功率平滑至0KW。例如，可控制光伏DC/AC輸出功率的下降速率不大于P/t1(其單位為W/S)，并定時1S向光伏DC/AC發送功率目標，功率目標每秒減少P/t1*1S(其單位為W)。為了保證在用戶設定的最長功率下降時間t1內，光伏DC/AC在功率減小過程中不會因為儲能電池的SOC低停機而影響光伏平滑效果，需要設置在光伏平滑控制時儲能電池SOC的下限，設置如下：

若光伏DC/AC為儲能電池放電，在最長功率下降時間t1內，光伏DC/AC為儲能電池放電(Pb*t1/3600s/2)KWh。其中，Pb為儲能電池的額定充放電功率，t1為設定的最長光伏DC/AC輸出功率下降時間，3600s為1小時，由于光伏DC/AC輸出功率是線性減少，所以計算光伏DC/AC電能時要除以2。

上述過程中，放電電能可換算為電池SOC：((Pb*t1/3600s/2)/Eb)％，其中Eb為儲能電池的額定電能。上述情況下，若確保光伏DC/AC在功率減小過程中不會因為SOC低停機而影響光伏平滑效果，理論上，光伏平滑時儲能電池的SOC下限(即預設下限值)應設置為：10％+((Pb*t1/3600S/2)/Eb)％+5％，其中10％為光伏DC/AC停機時的SOC下限，儲能電池SOC低于該值后，光伏微網系統將停止光伏DC/AC。

對于光伏DC/DC、光伏電池額定功率大于電池額定充放電功率的工況：當光伏DC/DC接入面板的功率大于電池額定充放電功率時，當光伏DC/DC滿功率運行時，若儲能電池的SOC較高，則會限制光伏DC/DC的功率，這會導致光伏功率的浪費。為了保證儲能電池有足夠的余量吸收光伏DC/DC輸出的功率，盡可能多的將光伏能量回饋至電網，同時滿足光伏平滑控制的要求，需要設置儲能電池的SOC高限值(即預設上限值)和SOC的低限值(即預設下限值)，其中：

SOC低限值(即預設下限值)：用于確保光伏滿功率運行出現異常時，保證光伏DC/AC從滿功率平滑至0功率所需要的儲能電池SOC限值。基于這一目標，儲能電池的SOC低限值同光伏DC/DC功率等于電池額定充放電功率的工況一致，即儲能電池的SOC低限值(即預設下限值)應設置為10％+((Pb*t1/3600S/2)/Eb)％+5％。

SOC高限值(即預設上限值)：由于儲能電池SOC高于該限值時，光伏DC/AC平滑至滿功率輸出；儲能電池SOC低于該限值時，光伏DC/AC平滑至光伏輸出功率。因此，在光伏DC/DC額定功率大于光伏DC/AC功率的工況下，多出的功率為儲能電池充電，儲能電池的SOC會升高。為了使儲能電池盡可能多的吸收光伏多出的功率，需要將SOC高限值盡可能 設置接近SOC低限值。具體地，考慮最極限的情況，假設當儲能電池SOC高于限值時光伏輸出功率為0，光伏DC/AC從滿功率平滑至0功率需要SOC百分比為((Pb*t1/3600s/2)/Eb)％，其中，Pb為儲能電池的額定充放電功率，Eb為儲能電池的額定電能，t1為設定的最長光伏DC/AC輸出功率下降時間，3600s為1小時，由于光伏DC/AC輸出功率是線性減少，所以計算光伏DC/AC電能時要除以2。

在確認儲能電池SOC低限值(即預設下限值)后，可將儲能電池的SOC高限值(即預設上限值)設置為：SOC低限值(即儲能電池SOC的預設下限值)+((Pb*t1/3600s/2)/Eb)％+5％。

可以理解，為了保證光伏平滑SOC限值不會被錯誤設置，需要對光伏平滑SOC的范圍進行限定：即確保設置的SOC限值不高于上限，不低于下限，同時SOC上限限值應比下限限值大5％。

需要說明的是，為了進一步確保儲能電池的SOC在合適的范圍內以保護儲能電池能夠正常運行，可對光伏DC/DC和光伏DC/AC這兩個的輸出功率分別設置限制，其設置如下：

光伏DC/DC的輸出功率限值PpvDCLimit與當前儲能電池允許充電功率Pcharge、當前電池DC/DC允許充電功率PbDCch、當前光伏DC/AC的輸出功率PDCAC相關：PpvDCLimit＝Min(Pcharge，PbDCch)+PDCAC，即光伏DC/DC的輸出功率限值PpvDCLimit等于當前儲能電池允許充電功率限值Pcharge、當前電池DC/DC允許充電功率限值PbDCch二者中的最小值與當前光伏DC/AC的輸出功率PDCAC的和，且得到的和不能超過光伏DC/DC的額定功率。

光伏DC/AC的輸出功率限值PDCACLimt與當前儲能電池允許放電功率Pdischarge、當前電池DC/DC允許放電功率PbDCdisch和當前光伏DC/DC的輸出功率Ppv相關：PDCACLimt＝Min(Pdischarge，PbDCdisch)+Ppv，即光伏DC/AC的輸出功率限值PDCACLimit等于當前儲能電池允許放電功率限值Pdischarge、當前電池DC/DC允許放電功率限值PbDCdisch二者中的最小值與當前光伏DC/DC的輸出功率Ppv的和，且得到的和不能超過光伏DC/AC的額定功率。

綜上所述，本發明通過在光伏微網系統中增加了儲能電池，當光伏電池輸出功率增加，即光伏DC/DC的輸出功率增加時，可通過儲能電池吸收增加的功率，當光伏電池輸出功率減少，即光伏DC/DC的輸出功率減少時，可通過儲能電池放電以補充減小的功率，保證光伏DC/AC輸出功率以一定的斜率下降，同時通過對光伏微網系統進行管理調度，確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出。

根據本發明實施例的光伏微網系統的控制方法，通過光伏DC/DC輸出功率的變化和儲能電池的SOC來控制光伏DC/AC的輸出功率，以確保在外部環境變化下，光伏電池輸出功 率突變導致光伏DC/DC輸出功率突變時，光伏DC/AC的輸出功率能夠以一定的斜率變化，即通過光伏微網系統中儲能電池的充放電功能來克服光伏DC/AC輸出的功率受外部環境影響較大的問題，并確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出，并且系統結構和控制方式比較簡單。

與上述幾種實施例提供的光伏微網系統的控制方法相對應，本發明的一種實施例還提供一種光伏微網系統的控制裝置，由于本發明實施例提供的光伏微網系統的控制裝置與上述幾種實施例提供的光伏微網系統的控制方法相對應，因此在前述光伏微網系統的控制方法的實施方式也適用于本實施例提供的光伏微網系統的控制裝置，在本實施例中不再詳細描述。圖4是根據本發明一個實施例的光伏微網系統的控制裝置的結構示意圖。

需要說明的是，在本發明的實施例中，光伏微網系統可包括儲能電池、光伏DC/DC和光伏DC/AC。其中，圖1中所示的控制裝置即為本發明實施例的光伏微網系統的控制裝置，如圖1所示，光伏微網系統的控制裝置可通過通信線分別與光伏DC/DC、儲能電池和光伏DC/AC連接。如圖4所示，該光伏微網系統的控制裝置可以包括：檢測模塊10、第一控制模塊20輸出模塊30和第二控制模塊30。

具體地，第一檢測模塊10可用于檢測光伏DC/DC的輸出功率，并檢測儲能電池的荷電狀態SOC。

第一控制模塊20可用于在檢測模塊10檢測到光伏DC/DC的輸出功率發生變化時，根據光伏DC/AC的額定功率和預設的控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的變化速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的變化速率、上述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為可光伏DC/AC輸出功率的變化速率和周期(如1秒)的積與光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和或差值。

此外，在本發明的實施例中，光伏DC/DC的輸出功率發生變化可包括：光伏DC/DC的輸出功率上升和光伏DC/DC的輸出功率下降。在本發明的實施例中，當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率上升時，光伏DC/AC輸出功率的變化速率為光伏DC/AC輸出功率的上升速率，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率；當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率下降時，光伏DC/AC輸出功率的變化速率為光伏DC/AC輸出功率的下降速率，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/AC在下一個周期中的下降目標功率。

需要說明的是，在本發明的實施例中，預設的控制時間為預先設定的，可理解為設定在光伏DC/DC的輸出功率發生變化時對光伏DC/AC的輸出功率進行平滑控制時的時間。預 設的控制時間可包括預設的上升控制時間和預設的下降控制時間：當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率上升時，預設的控制時間為預設的上升控制時間；當光伏DC/DC的輸出功率發生變化為光伏DC/DC的輸出功率下降時，預設的控制時間為預設的下降控制時間。預設的上升控制時間和預設的下降控制時間可根據實際需求和電池充放電能力進行設置的。此外，本發明實施例提到的預設時間值(即周期)可為預設的控制時間的最小單位，該周期可為控制光伏DC/AC輸出功率變化的周期。可以理解，由于功率的變化速率是以秒為單位的，所以可選擇最小單位1秒作為周期，還可以選擇1秒的整數倍為周期，周期的值可根據具體實際情況來設定。如當光伏DC/DC的輸出功率上升時，可以預設的上升控制時間的最小單位(如1秒)為周期來增加光伏DC/AC的輸出功率。又如，當光伏DC/DC的輸出功率下降時，可以預設的下降控制時間的最小單位(如1秒)為周期來減少光伏DC/AC的輸出功率。

具體而言，在本發明的實施例中，第一控制模塊20具體用于：在檢測模塊10檢測到光伏DC/DC的輸出功率上升時，根據光伏DC/AC的額定功率和預設的上升控制時間計算光伏DC/DC輸出功率的上升速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的上升速率、上述周期(如1秒)和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率為光伏DC/DC輸出功率的上升速率和周期的積與光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率的之和，即：在下一個周期中的目標功率＝上升速率*周期+在上一個周期的輸出功率；在檢測模塊10檢測到光伏DC/DC的輸出功率下降時，根據光伏DC/AC的額定功率和預設的下降控制時間計算光伏DC/DC輸出功率的下降速率，并以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的下降速率、上述周期(如1秒)和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率，其中，光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率可為光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率與光伏DC/DC輸出功率的下降速率和周期的積的差值，即：在下一個周期中的目標功率＝在上一個周期的輸出功率-下降速率*周期。

輸出模塊30可用于控制光伏DC/AC以在下一個周期中的目標功率進行輸出。

第二控制模塊40可用于在輸出模塊30控制光伏DC/AC以在下一個周期中的目標功率進行輸出的過程中，根據儲能電池的荷電狀態SOC對光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率進行限定，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出。

在本發明的一個實施例中，第二控制模塊40根據儲能電池的荷電狀態SOC對光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率進行限定，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以限定之后的目標功率進行輸出的具體實現過程可為：當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值時，判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率是否小于光伏 DC/DC的輸出功率；如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率小于光伏DC/DC的輸出功率，則根據光伏DC/AC的額定功率和預設的上升控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的上升速率；以預設時間值(如1秒)為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的上升速率、上述周期和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率，并判斷光伏DC/AC在下一個周期中的上升目標功率是否小于光伏DC/AC的額定功率；如果是，則控制光伏DC/AC在下一個周期中以上升目標功率輸出；如果否，則控制光伏DC/AC以光伏DC/AC的額定功率進行輸出。

在本發明的實施例中，第二控制模塊40還可用于：如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率大于光伏DC/DC的輸出功率，則根據光伏DC/AC的額定功率和預設的下降控制時間計算光伏DC/AC輸出功率的下降速率；以預設時間值為周期，根據光伏DC/AC輸出功率的下降速率、上述周期(如1秒)和光伏DC/AC在上一個周期的輸出功率確定光伏DC/AC在下一個周期中的下降目標功率，并控制光伏DC/AC在下一個周期中以下降目標功率進行輸出。

在本發明的實施例中，第二控制模塊40還可用于在儲能電池的荷電狀態SOC大于預設下限值且小于或等于預設上限值的情況下，如果判斷光伏DC/AC在下一個周期中的目標功率等于光伏DC/DC的輸出功率，則確定光伏DC/DC的輸出功率為光伏DC/AC的最終輸出功率，并控制光伏DC/AC保持以光伏DC/DC的輸出功率進行輸出。

在本發明的實施例中，第二控制模塊40還可用于當儲能電池的荷電狀態SOC大于預設上限值時，以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的上升速率為步長，增加光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以光伏DC/AC的額定功率進行輸出。

在本發明的實施例中，第二控制模塊40還可用于當儲能電池的荷電狀態SOC小于預設下限值時，以預設時間值(如1秒)為周期、光伏DC/AC輸出功率的下降速率為步長，減少光伏DC/AC的輸出功率直至控制光伏DC/AC保持以零功率進行輸出。

綜上所述，本發明通過在光伏微網系統中增加了儲能電池，當光伏電池輸出功率增加，即光伏DC/DC的輸出功率增加時，可通過儲能電池吸收增加的功率，當光伏電池輸出功率減少，即光伏DC/DC的輸出功率減少時，可通過儲能電池放電以補充減小的功率，保證光伏DC/AC輸出功率以一定的斜率下降，同時通過對光伏微網系統進行管理調度，確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出。

根據本發明實施例的光伏微網系統的控制裝置，通過光伏DC/DC輸出功率的變化和儲能電池的SOC來控制光伏DC/AC的輸出功率，以確保在外部環境變化下，光伏電池輸出功率突變導致光伏DC/DC輸出功率突變時，光伏DC/AC的輸出功率能夠以一定的斜率變化， 即通過光伏微網系統中儲能電池的充放電功能來克服光伏DC/AC輸出的功率受外部環境影響較大的問題，并確保儲能電池的SOC在合適的范圍內，保證光伏DC/AC輸出功率的波動不超過設定的參數，進而使其以平滑的功率輸出，并且系統結構和控制方式比較簡單。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發明的優選實施方式的范圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現邏輯功能的可執行指令的定序列表，可以具體實現在任何計算機可讀介質中，以供指令執行系統、裝置或設備(如基于計算機的系統、包括處理器的系統或其他可以從指令執行系統、裝置或設備取指令并執行指令的系統)使用，或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀 存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPROM或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(CDROM)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。

應當理解，本發明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟件或固件來實現。例如，如果用硬件來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用于對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。

本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。

此外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。

上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。