光伏發(fā)電功率控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光伏發(fā)電功率控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源需求正日益增長。傳統(tǒng)石油等能源不僅日益匱乏， 更帶來溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。以光伏發(fā)電為代表的新能源是一種清潔的、可再生能源，在全 世界范圍內(nèi)獲取快速發(fā)展。為了更好地利用光伏發(fā)電資源，其控制非常關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)對 光伏電池給出了詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模，給出了任意光照、溫度下的光伏電池功率電壓關(guān)系式。在 光伏發(fā)電功率控制方面，主要有最大功率跟蹤控制和恒功率控制。最大功率跟蹤控制采用 的方法主要是短路電流法、擾動觀測法、電導(dǎo)增量法等；而恒功率控制采用的方法主要是基 于牛頓二次插值的光伏定功率控制技術(shù)和擾動觀測法等。
[0003] 現(xiàn)有方法雖然能夠較準(zhǔn)確地反映光伏電池功率電壓關(guān)系的部分信息，但難以反映 光伏電池所處環(huán)境的光照、溫度，以及當(dāng)前環(huán)境下各電壓對應(yīng)的光伏輸出功率，導(dǎo)致光伏發(fā) 電效率低，不利于光伏發(fā)電的高效利用與進(jìn)一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)光伏發(fā)電效率低的問題，光伏發(fā)電功率控制方法和 系統(tǒng)。
[0005] -種光伏發(fā)電功率控制方法，包括以下步驟：
[0006] 根據(jù)光伏電池輸出電流和輸出電壓計算光伏電池輸出功率，根據(jù)輸出電壓和輸出 功率獲取光伏電池功率-電壓擬合曲線；其中，所述光伏電池功率-電壓擬合曲線描述光伏 電池功率與電壓之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0007] 對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，得到樣本點的電流ipv和電壓V pv，根據(jù) 所述電流ipv和電壓V pv計算樣本點功率P pv;對光伏電池功率-電壓擬合曲線進(jìn)行采樣，得 至1J樣本點（Vl，Pi)和（V2，P 2);
[0008] 判斷（V，Ppv)是否滿足設(shè)定的誤差條件；若滿足，則以（ V，Ppv)代替（V1J1),重 新擬合光伏電池功率-電壓曲線，并按照電壓值大小從小到大重新排列采樣點（V 1J1)和 (v2, P2);否則，對光伏電池輸出電流ipv和輸出電壓V pv進(jìn)行重新采樣，并重復(fù)本步驟；
[0009] 根據(jù)重新排列后的樣本點（Vl，P1)和（v2, P2)獲取實時光伏電池功率-電壓曲線；
[0010] 接收功率指令，在光伏電池功率-電壓曲線上查詢所述功率指令指示的功率值對 應(yīng)的電壓，設(shè)為電壓參考值；
[0011] 根據(jù)所述電壓參考值和升壓電路電感電流對升壓電路進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控制； 其中，所述升壓電路是連接到所述光伏電池，用于放大光伏電池的輸出電壓的電路。
[0012] -種光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)，包括：
[0013] 擬合模塊，用于根據(jù)光伏電池輸出電流和輸出電壓計算光伏電池輸出功率，根據(jù) 輸出電壓和輸出功率獲取光伏電池功率-電壓擬合曲線；其中，所述光伏電池功率_電壓擬 合曲線描述光伏電池功率與電壓之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0014] 采樣模塊，用于對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，得到樣本點的電流ipv 和電壓Vpv，根據(jù)所述電流ipv和電壓V pv計算樣本點功率P pv;對光伏電池功率-電壓擬合曲 線進(jìn)行采樣，得到樣本點（VuP1)和（V 2, PJ ;
[0015] 判斷模塊，用于判斷（vpv，Ppv)是否滿足誤差條件；若滿足，則以（v pv，Ppv)代替 (Vl，P1)，重新擬合光伏電池功率-電壓曲線，并按照電壓值大小從小到大重新排列采樣點 (V 1J1)和（v2，P2);否貝1J，對光伏電池輸出電流ipv和輸出電壓Vpv進(jìn)行重新采樣，并繼續(xù)執(zhí) 行判斷模塊的功能；
[0016] 獲取模塊，用于根據(jù)重新排列后的樣本點（Vl，P 1)和（v2, P2)獲取實時光伏電池功 率-電壓曲線；
[0017] 查詢模塊，用于接收功率指令，在光伏電池功率-電壓曲線上查詢所述功率指令 指示的功率值對應(yīng)的電壓，設(shè)為電壓參考值；
[0018] 控制模塊，用于根據(jù)所述電壓參考值和升壓電路電感電流對升壓電路進(jìn)行電壓電 流雙閉環(huán)控制；其中，所述升壓電路是連接到所述光伏電池，用于放大光伏電池的輸出電壓 的電路。
[0019] 上述光伏發(fā)電功率控制方法和系統(tǒng)，通過采用符合約束條件的樣本點的電壓、功 率值對光伏電池功率-電壓擬合曲線進(jìn)行重新擬合，根據(jù)擬合曲線上的最新樣本點獲取實 時光伏電池功率-電壓曲線；在光伏電池功率-電壓曲線上查詢所述功率指令對應(yīng)的電壓， 作為電壓參考值；根據(jù)所述電壓參考值和升壓電路電感電流對升壓電路進(jìn)行電壓電流雙 閉環(huán)控制，能夠?qū)崟r給出光伏電池所處環(huán)境的光照和溫度值，以及當(dāng)前環(huán)境下光伏電池功 率-電壓曲線，有利于光伏發(fā)電最大功率或恒功率控制的實施。
【附圖說明】
[0020] 圖1為一個實施例的光伏發(fā)電功率控制方法流程圖；
[0021] 圖2為一個實施例的光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的光伏發(fā)電功率控制方法和系統(tǒng)的實施例進(jìn)行闡述。
[0023]圖1為一個實施例的光伏發(fā)電功率控制方法流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的光伏 發(fā)電功率控制方法可包括以下步驟：
[0024] Sl，根據(jù)光伏電池輸出電流和輸出電壓計算光伏電池輸出功率，根據(jù)輸出電壓和 輸出功率獲取光伏電池功率-電壓擬合曲線；其中，所述光伏電池功率-電壓擬合曲線描述 光伏電池功率與電壓之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0025]S2,對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，得到樣本點的電流ipv和電壓Vpv， 根據(jù)所述電流ipv和電壓V pv計算樣本點功率P pv;對光伏電池功率-電壓擬合曲線進(jìn)行采 樣，得至1J樣本點（Vl，Pi)和<>2，？2);
[0026] S3,判斷（V，Ppv)是否滿足設(shè)定的誤差條件；若滿足，則以（ V，Ppv)代替（V1J1), 重新擬合光伏電池功率-電壓曲線，并按照電壓值大小從小到大重新排列采樣點（V 1J1)和 (v2, P2);否則，對光伏電池輸出電流ipv和輸出電壓V pv進(jìn)行重新采樣，并重復(fù)本步驟；
[0027] S4,根據(jù)重新排列后的樣本點（Vl，P1)和（v 2, P2)獲取實時光伏電池功率-電壓曲 線；
[0028] S5,接收功率指令，在光伏電池功率-電壓曲線上查詢所述功率指令指示的功率 值對應(yīng)的電壓，設(shè)為電壓參考值；
[0029] S6，根據(jù)所述電壓參考值和升壓電路電感電流對升壓電路進(jìn)行電壓電流雙閉環(huán)控 制；其中，所述升壓電路是連接到所述光伏電池，用于放大光伏電池的輸出電壓的電路。
[0030] 在步驟Sl中，可通過對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行若干次采樣，得到多個 采樣點，再根據(jù)功率、電壓、電流之間的關(guān)系獲取采樣點的功率值，然后，根據(jù)采樣點的電 壓、功率對光伏電池功率-電壓曲線進(jìn)行粗?jǐn)M合。例如，可對光伏電池輸出電流和輸出電壓 進(jìn)行兩次采樣。采樣點的數(shù)目越多，擬合得到的曲線的準(zhǔn)確度越高。
[0031] 在步驟S2中，對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行再次采樣，得到一個采樣點， 再根據(jù)功率、電壓、電流之間的關(guān)系獲取該采樣點的功率值。本步驟的采樣方法與步驟Sl 類似。
[0032] 在一個實施例中，步驟S3可包括：
[0033] 判斷樣本點的功率Ppv是否滿足如下功率約束條件：
[0034] Ppv-P(Vpv) I > e (1)
[0035] 式中，P(Vpv)是光伏電池功率-電壓擬合曲線上電壓Vpv對應(yīng)的光伏電池輸出功 率；e 1為功率誤差閾值。
[0036] 若式⑴不滿足，則說明該采樣點在原擬合曲線上，無需重新擬合。
[0037] 在一個實施例中，若式（1)滿足，還可判斷所述樣本點的電壓Vpv是否滿足如下電 壓約束條件：
[0039] 式中，V1S光伏電池功率_電壓擬合曲線上的第1個采樣點電壓值；V2S光伏電 池功率-電壓擬合曲線上的第2個采樣點電壓值；e 2為電壓誤差閾值。
[0040] 若式⑵不滿足，則說明新采樣點與原采樣點過于接近，容易引起數(shù)值求解誤差。 若式（2)滿足，需以新采樣點替代采樣點（V 11P1),重新擬合曲線；按照電壓值大小從小到大 重新排列采樣點W1)和（v 2, P2)。
[0041] 在步驟S4中，將最新的樣本點（Vl，P1)和（v 2, P2)代入如下光伏電池的功率-電壓 關(guān)系式組成的非線性方程組，并求解所述非線性方程組，得出光照、溫度值：
[0043] 式中，A(RJ^1)為電壓V1在功率-電壓關(guān)系式中對應(yīng)的功率函數(shù)值；f 2(R，T，V2) 為電壓V2在功率-電壓關(guān)系式中對應(yīng)的功率函數(shù)值；
[0044] 將所述光照、溫度值代入光伏電池功率-電壓關(guān)系式獲取實時光伏電池功率-電 壓曲線。
[0045] 在步驟S5中，對功率指令與功率-電壓曲線上的最大功率點對應(yīng)的功率值的大小 進(jìn)行比較；當(dāng)功率指令大于功率-電壓曲線上的最大功率點對應(yīng)的功率值時，將功率-電壓 曲線上的最大功率點對應(yīng)的電壓值作為電壓參考值；當(dāng)功率指令小于功率-電壓曲線上的 最大功率點對應(yīng)的功率時，取功率-電壓曲線上的右側(cè)電壓作為電壓參考值。
[0046] 本發(fā)明僅需二個采樣點即可獲取光伏電池功率-電壓擬合曲線，并能夠?qū)崟r給出 光伏電池所處環(huán)境的光照和溫度值，以及當(dāng)前環(huán)境下光伏電池功率-電壓曲線，有利于光 伏發(fā)電最大功率或恒功率控制的實施。
[0047] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)的實施例做進(jìn)一步闡述。
[0048] 圖2為一個實施例的光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049] 如圖2所示，本發(fā)明的光伏發(fā)電功率控制系統(tǒng)可包括：
[0050] 擬合模塊10,用于根據(jù)光伏電池輸出電流和輸出電壓計算光伏電池輸出功率，根 據(jù)輸出電壓和輸出功率獲取光伏電池功率-電壓擬合曲線；其中，所述光伏電池功率-電壓 擬合曲線描述光伏電池功率與電壓之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0051] 采樣模塊20,用于用于對光伏電池輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，得到樣本點的 電流i pv和電壓V pv，根據(jù)所述電流ipv和電壓V pv計算樣本點功率P pv;對光伏電池功率-電 壓擬合曲線進(jìn)行采樣，得到樣本點（VuP1)和（VuP 2);
[0052] 判斷模塊30,用于判斷（Vpv，Ppv)是否滿足誤差條件；若滿足，則以（ Vpv，Ppv)代替 (Vl，P1)，重新擬合光伏電池功率-電壓曲線，并按照電壓值大小從小到大重新排列采樣點 (V 1J1)和（v2，P2);否貝1J，對光伏電池輸出電流ipv和輸出電壓Vpv進(jìn)行重新采樣，并繼續(xù)執(zhí) 行判斷模塊的功能；
[0053] 獲取模塊40,用于根據(jù)重新排列后的樣本點（Vl，P 1)和（v2, P2)獲取實時光伏電池 功率-電壓曲線；
[0054] 查詢模塊50,用于接收功率指令，在光伏電池功率-電壓曲線上查詢所述功率