一种光储功率控制方法及系统与流程

1.本发明涉及光伏控制技术领域，具体涉及一种光储功率控制方法及系统。


背景技术：

2.光储系统是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板构成的太阳能电池板、逆变器等电子元件组成的发电体系，并可与电网或者燃油发电机相连、进行电力稳定输送的光伏发电系统。光储系统在离网工况下运行时，存在光储逆变器和燃油发电机同时工作的情形，如负载不中断供电状态下燃油发电机保持接入的场景。逆变器和燃油发电机同时工作时，燃油发电机作为发电机对外输出功率，且确保输出电压的频率和幅值稳定，进而保证负载能够正常工作，并保障发电设备工作稳定、延长使用寿命。
3.在光储系统中，逆变器和燃油发电机同时工作的情形下，由于外部负载所需功率会发生变化，会导致需要的供电功率发生变化，在此过程中，如不加以特别控制，就会导致燃油发电机出现逆流或过载等异常工作状态。
4.逆流：燃油发电机输出功率反向，即外部功率输入进燃油发电机，为异常工况，通常不允许出现。在逆流异常状态下，存在逆变器输出功率逆流进燃油发电机的风险，此时燃油发电机由发电机转变为电动机，燃油发电机转速可能超速，导致燃油发电机输出电压频率升高，进而造成负载损坏等问题。
5.过载：燃油发电机输出功率超过自身能力，为异常工况，通常不允许出现。在过载异常状态下，存在燃油发电机过载的风险，此时燃油发电机输出功率超过自身能力，燃油发电机转速可能被拉低，导致燃油发电机输出电压频率变低，进而造成负载损坏等问题。
6.因而，如何结合具体工况实现对于光储功率的控制从而实现对于燃油发电机的保护，是本技术所针对解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的一个主要目的在于克服上述的至少一种缺陷，是要提供一种光储功率控制方法及系统，其能够解决燃油发电机的功率逆流与功率过载的问题，确保负载供电电压稳定，并且保障燃油发电机工作稳定，并提高设备使用寿命
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
9.本发明提供了一种光储功率控制方法，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，包括：
10.s1：对所述燃油发电机的输电状态进行检测；
11.s2：将检测到的输电状态参数与预配置的阈值进行比较，根据比较结果判断燃油发电机的工作状态；
12.s3：当确定所述燃油发电机处于异常工作状态时，调整所述逆变器的输出功率并使得所述燃油发电机恢复至正常工作状态。
13.根据本发明的其中一个实施方式，预配置的阈值包括逆流阈值、过载阈值，所述逆流阈值用于判断所述燃油发电机的逆流异常状态，所述过载阈值用于判断所述燃油发电机的过载异常状态。
14.根据本发明的其中一个实施方式，所述逆流阈值为逆流功率阈值或者逆流频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率或者实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时输电功率与所述逆流功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态，或者通过所述实时运行频率与所述逆流频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态。
15.根据本发明的其中一个实施方式，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述逆流阈值选定为逆流功率阈值，当所述实时输电功率小于所述逆流功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于逆流异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。
16.根据本发明的其中一个实施方式，所述逆流功率阈值为燃油发电机的额定功率的绝对值的5％～10％，为负数。
17.根据本发明的其中一个实施方式，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，
18.根据所述燃油发电机的允许最小运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0019][0020]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0021]
根据本发明的其中一个实施方式，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为负正，所述逆流阈值选定为逆流频率阈值，当所述实时运行频率大于所述逆流频率阈值时，则确定所述燃油发电机处于逆流异常状态，并且控制减小所述逆变器的输出功率。
[0022]
根据本发明的其中一个实施方式，所述逆流频率阈值为燃油发电机的额定频率的105％～110％。
[0023]
根据本发明的其中一个实施方式，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，
[0024]
根据所述燃油发电机的允许最大运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0025][0026]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0027]
根据本发明的其中一个实施方式，在步骤s1中，对所述燃油发电机的输电电压及输电电流进行实时检测，根据实时的所述输电电压及输电电流计算所述实时输电功率或者实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率。
[0028]
根据本发明的其中一个实施方式，所述过载阈值为过载功率阈值或者过载频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率或者实
时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时输电功率与所述过载功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态，或者通过所述实时运行频率与所述过载频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态。
[0029]
根据本发明的其中一个实施方式，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述过载阈值选定为过载功率阈值，当所述实时输电功率大于所述过载功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。
[0030]
根据本发明的其中一个实施方式，所述过载功率阈值为燃油发电机的额定功率的105％～110％，为正数。
[0031]
根据本发明的其中一个实施方式，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制增大的过程中，
[0032]
根据所述燃油发电机的允许最大运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0033][0034]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0035]
根据本发明的其中一个实施方式，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述过载阈值选定为过载频率阈值，当所述实时运行频率小于所述过载频率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。
[0036]
根据本发明的其中一个实施方式，所述过载频率阈值为燃油发电机的额定频率的90％～95％。
[0037]
根据本发明的其中一个实施方式，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，
[0038]
根据所述燃油发电机的允许最小运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0039][0040]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0041]
根据本发明的其中一个实施方式，在步骤s1中，对所述燃油发电机的输电电压进行实时检测，根据实时的所述输电电压通过电压锁相处理获得所述燃油发电机的实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率。
[0042]
根据本发明的其中一个实施方式，所述燃油发电机为自适应式发电机，在步骤s3中，当所述逆变器的输出功率受控制调整后，所述燃油发电机自适应调整输出功率。
[0043]
根据本发明的其中一个实施方式，在步骤s3中，当所述逆变器的输出功率受控制调整后，根据用电负载的总功率以及逆变器的输出功率调整所述燃油发电机的输出功率，直至所述燃油发电机的输出功率恢复至正常工作状态下的输出功率。
[0044]
特别地，本发明还提供了一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输
出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，光储功率控制系统包括：
[0045]
燃油发电机数据采集模块，采样输入端与所述燃油发电机的输出相线电连接，采样输出端与燃油发电机功率计算模块的输入端相连；
[0046]
燃油发电机功率计算模块，所述燃油发电机功率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块的输入端；
[0047]
逆变功率控制模块，所述逆变功率控制模块与所述逆变器通信连接；
[0048]
其中，所述逆变功率控制模块根据燃油发电机实时功率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。
[0049]
根据本发明的其中一个实施方式，所述燃油发电机功率计算模块根据电压电流信号计算功率。
[0050]
根据本发明的其中一个实施方式，所述逆变功率控制模块与所述燃油发电机通信连接。
[0051]
特别地，本发明还提供了一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，光储功率控制系统包括：
[0052]
通信模块，一侧与所述燃油发电机通信连接，另一侧与频率计算模块通信连接；
[0053]
频率计算模块，通过所述通信模块获取所述燃油发电机的状态信号，并根据所述状态信号计算所述燃油发电机的实时运行频率，所述频率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块；
[0054]
逆变功率控制模块，与所述逆变器通信连接；
[0055]
其中，所述逆变功率控制模块根据所述燃油发电机的实时运行频率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。
[0056]
根据本发明的其中一个实施方式，所述燃油发电机的状态信号为所述燃油发电机的转速信号或者转动频率信号。
[0057]
与现有技术相比较，本发明专利申请的光储功率控制方法及系统的优点及有益效果在于：
[0058]
本技术的光储功率控制方法及系统，其通过获取燃油发电机的相关电气参数，如输出电压、输出电流等，并据此计算燃油发电机当前的实时输电功率或者实时运行频率，根据当前功率流向状态确认燃油发电机为功率输出还是功率输入，实现对于燃油发电机异常状态的判别。当识别到燃油发电机出现燃油发电机逆流或即将逆流时，控制逆变器减小输出功率的绝对输出，从而增加燃油发电机输出功率的绝对输出，避免逆流；当识别到燃油发电机出现功率过载时，控制逆变器增大输出功率的绝对输出，从而减小燃油发电机输出功率的绝对输出，避免燃油发电机过载。因此，能够实现对于燃油发电机的保护，同时保证负载能够稳定工作，提高燃油发电机及负载的使用寿命。
附图说明
[0059]
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0060]
图1是根据本发明一个实施例的光储功率控制方法中逆流判别过程示意图；
[0061]
图2是根据本发明一个实施例的光储功率控制方法中逆流判别及调节过程中的功率变化示意图；
[0062]
图3是根据本发明另一个实施例的光储功率控制方法中逆流判别过程示意图；
[0063]
图4是根据本发明一个实施例的光储功率控制方法中过载判别过程示意图；
[0064]
图5是根据本发明一个实施例的光储功率控制方法中过载判别及调节过程中的功率变化示意图；
[0065]
图6是根据本发明另一个实施例的光储功率控制方法中过载判别过程示意图；
[0066]
图7是根据本发明一个实施例的光储功率控制系统的结构框图；
[0067]
图8是根据本发明另一个实施例的光储功率控制系统的结构框图。
具体实施方式
[0068]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0070]
本技术描述了一种光储功率控制方法，用于光伏发电系统与燃油发电机(油机)共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，包括：
[0071]
s1：对所述燃油发电机的输电状态进行检测；
[0072]
s2：将检测到的输电状态参数与预配置的阈值进行比较，根据比较结果判断燃油发电机的工作状态；
[0073]
s3：当确定所述燃油发电机处于异常工作状态时，调整所述逆变器的输出功率并使得所述燃油发电机恢复至正常工作状态。
[0074]
本技术的光储功率控制方法通过获取燃油发电机的相关电气参数，如输出电压、输出电流等，并据此计算燃油发电机当前的实时输电功率或者实时运行频率，根据当前功率流向状态确认燃油发电机为功率输出还是功率输入，实现对于燃油发电机异常状态的判别。当识别到燃油发电机出现燃油发电机逆流或即将逆流时，控制逆变器减小输出功率的绝对输出，从而增加燃油发电机输出功率的绝对输出，避免逆流；当识别到燃油发电机出现功率过载时，控制逆变器增大输出功率的绝对输出，从而减小燃油发电机输出功率的绝对输出，避免燃油发电机过载。因此，能够实现对于燃油发电机的保护，同时保证负载能够稳定工作，提高燃油发电机及负载的使用寿命。
[0075]
本技术所针对解决的异常工作状态为逆流异常状态、过载异常状态，对应所配置的阈值为逆流阈值、过载阈值，也就是说，所述逆流阈值用于判断所述燃油发电机的逆流异常状态，所述过载阈值用于判断所述燃油发电机的过载异常状态。下面将对两种异常状态下的两种针对处理方法一一展开说明。
[0076]
定义用电负载消耗功率符号为正；逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正。逆变器输出功率的绝对输出指的是逆变器输出功率的绝对值，为正数；燃油发电机输出功率
的绝对输出指的是燃油发电机输出功率的绝对值，为正数。
[0077]
实施例1：
[0078]
在本实施例中，所配置的逆流阈值为逆流功率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率，通过所述实时输电功率与所述逆流功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态，所述逆流阈值选定为逆流功率阈值，当所述实时输电功率小于所述逆流功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于逆流异常状态，并且控制减小所述逆变器的输出功率。
[0079]
当所述燃油发电机处于逆流异常状态时，说明逆变器的输出功率的绝对输出太大，因而导致燃油发电机出现逆流，此时就需要降低逆变器的输出功率的绝对输出以使得所述燃油发电机脱离逆流状态进而恢复正常工作。
[0080]
在一实施方式下，所述逆流功率阈值为燃油发电机的额定功率的绝对值的5％～10％，为负数。本实施例中，燃油发电机的额定功率为400kw，所述逆流功率阈值预配置为燃油发电机的额定功率的绝对值的5％，即所述逆流功率阈值为-20kw，可见本实施例中逆流功率阈值为负数，即逆流状态下燃油发电机转变为了电动机，成为了用电负载、消耗功率。
[0081]
如图1所示的逆流判别过程，根据采集到的燃油发电机输出电压u与电流i，计算燃油发电机的实时输电功率p
gen
，根据实时输电功率p
gen
与逆流功率阈值p
thd1
的比较来判断燃油发电机是否进入了逆流异常状态，当实时输电功率p
gen
≤逆流功率阈值p
thd1
时即判定出现逆流或者趋于逆流。确定所述燃油发电机处于逆流异常状态后控制减小所述逆变器的输出功率，燃油发电机的功率随之增大恢复正数，恢复功率输出的状态，克服逆流异常状态。
[0082]
本实施例所示的逆流判别及调节过程中的功率变化如图2所示，具体说明如下：
[0083]
时间0至t1阶段，负载用电功率p
load
较稳定，由燃油发电机和逆变器共同提供，负载消耗功率p
load
＝燃油发电机输出功率p
gen
+逆变器输出功率p
inv
；
[0084]
从t1开始，负载消耗功率p
load
降低，但逆变器输出功率p
inv
基本不变，燃油发电机输出功率的绝对输出p
gen
降低；
[0085]
到t2时刻，燃油发电的输出功率p
gen
小于0，达到-20kw以下，此时可确定发生逆流异常，于是通过向逆变器发送功率减小指令，用以控制降低所述逆变器的输出功率；
[0086]
逆变器随之减小输出功率p
inv
，对应燃油发电机的绝对输出功率p
gen
回升，不再有逆流趋势，到t3时刻，燃油发电机和逆变器的输出功率实现重新分配，燃油发电机的光储系统达到新的稳定状态。
[0087]
在一实施方式下，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，
[0088]
根据所述燃油发电机的允许最小运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0089][0090]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0091]
所述燃油发电机的最小运行功率p
genmin
预先进行配置，可配置为一个固定值，如为0.5kw，也可以设定为一范围曲线；所述燃油发电机的实时输出功率为p
gen
(t))。
[0092]
通过pid控制器确定输出控制逆变器功率变化的逆变器功率指令的过程中，包括
如下步骤：
[0093]
首先计算燃油发电机的最小运行功率p
genmin
与实时输出功率p
gen
(t)之间的实时功率偏差p
gendelta
(t)，所述实时功率偏差p
gendelta
(t)的计算公式为
[0094]
p
gendelta
(t)＝p
genmin
(t)-p
gen
(t)
[0095]
然后，对上述实时功率偏差p
gendekta
(t)进行比例(p)、积分(i)、微分(d)计算，并求和，可得pid控制输出，即逆变器功率控制指令p
invref
(t)，具体计算公式为
[0096][0097]
实际中三个参数k
p
、ki、kd根据实际控制效果进行调试整定。
[0098]
实施例2：
[0099]
本实施例的光储功率控制方法，是在实施例1的基础上进行了调整，不同之处在于，所述逆流阈值为逆流频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时运行频率与所述逆流频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态。
[0100]
所述燃油发电机的实时运行频率根据燃油发电机的输出电压通过电压锁相法进行计算可得，或根据燃油发电机反馈的转速或者转动频率等状态信号计算实时运行频率。
[0101]
本实施例中的燃油发电机为单相发电机，其输出电压的波形为正弦波或者准正弦波，将这一输出电压信号记为ua，然后对ub进行信号处理，构造出超前其相位90
°
的信号ub，再根据锁相角度对ua、ub进行park变换后得到ud、uq，ud、uq进行变换的表达式如下：
[0102][0103]
其中，θ为锁相计算的输出角度；
[0104]
将uq作为输入，进行pid控制，其输出为角速度ω，所述燃油发电机的实时运行频率即为ω/2π。
[0105]
根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率的过程，是通过燃油发电机所反馈的转速信号或者转动频率信号来计算。燃油发电机转速与其实时运行频率是成比例关系，因而可根据燃油发电机反馈的转速信号或者转动频率信号推断实时运行频率。例如，燃油发电机的频率f＝磁极对数*转速/60，比如柴油发电机，磁极对数是2对，发动机转速是1500rpm，那么频率f＝2*1500/60＝50hz，而以我国国产汽轮发电机为例，磁极数为一对，发电机组转速为3000rpm，所以频率为f＝1*3000/60＝50hz。因而通过对燃油发电机的转速及转动频率进行监控，可以实现对于燃油发电机的实时运行频率的检测。
[0106]
通过识别燃油发电机的频率，间接判定燃油发电机是否处于逆流异常状态。当燃油发电机出现逆流时，燃油发电机中的电动机处于电动模式，其转速将难以控制，因此会出现超速，导致燃油发电机输出电压的频率升高，因此也就可以通过计算燃油发电机输出电压的频率，来判断燃油发电机是否逆流。
[0107]
在一实施方式下，所述逆流频率阈值为燃油发电机的额定频率的绝对值的105％～110％。本实施例中，燃油发电机的额定频率为50hz，所述逆流频率阈值f
thd1
预配置为燃油发电机的额定频率的105％，即52.5hz。
[0108]
如图3所示的逆流判别过程，根据采集到的燃油发电机输出电压u，计算燃油发电
机的实时运行频率f
gen
，根据实时运行频率f
gen
与逆流频率阈值f
thd1
的比较来判断燃油发电机是否进入了逆流异常状态，当实时运行频率f
gen
≥逆流频率阈值f
thd1
时即判定出现逆流或者趋于逆流。确定所述燃油发电机处于逆流异常状态后控制减小所述逆变器的输出功率。
[0109]
在一个实施方式下，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，
[0110]
根据所述燃油发电机的允许最大运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0111][0112]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0113]
所述燃油发电机的最大运行频率f
genmax
预先进行配置，可配置为一个固定值，如为52hz，也可以设定为一范围曲线；所述燃油发电机的实时运行频率根据燃油发电机的输出电压进行计算，所述实时运行频率记为f
gen
(t)。
[0114]
通过pid控制器确定输出控制逆变器功率变化的逆变器功率指令的过程中，包括如下步骤：
[0115]
首先计算燃油发电机的最大运行频率f
genmax
与实时运行频率f
gen
(t)之间的实时频率偏差f
gendelta
(t)，所述实时频率偏差f
gendelta
(t)的计算公式为
[0116]fgendelta
(t)＝f
genmax
(t)-f
gen
(t)
[0117]
然后，对上述实时频率偏差f
gendelta
(t)进行比例(p)、积分(i)、微分(d)计算，并求和，可得pid控制输出，即逆变器功率控制指令p
invref
(t)，具体计算公式为
[0118][0119]
实际中三个参数k
p
、ki、kd可根据实际控制效果进行调试整定。
[0120]
本领域技术人员可以理解，于其他实施例中，可以同时选择逆流功率阈值和逆流频率阈值两个参数，基于此同时进行逆流异常状态的判断，从而提高判断准确性。
[0121]
实施例3：
[0122]
在本实施例中，所配置的过载阈值为过载功率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率，通过所述实时输电功率与所述过载功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态，所述过载阈值选定为过载功率阈值，当所述实时输电功率大于所述过载功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制减小所述逆变器的输出功率。
[0123]
在一实施方式下，所述过载功率阈值为燃油发电机的额定功率的105％～110％，为正数。本实施例中，燃油发电机的额定功率为400kw，所述过载功率阈值预配置为燃油发电机的额定功率的105％，即所述过载功率阈值为420kw。
[0124]
如图4所示的过载判别过程，根据采集到的燃油发电机输出电压u与电流i，计算燃油发电机的实时输电功率p
gen
，根据实时输电功率p
gen
与过载功率阈值p
thd2
的比较来判断燃油发电机是否进入了过载异常状态，当实时输电功率p
gen
≥过载功率阈值p
thd2
时即判定出现过载或者趋于过载。确定所述燃油发电机处于过载异常状态后控制增大所述逆变器的输
出功率。
[0125]
本实施例所示的过载判别及调节过程中的功率变化如图5所示，具体说明如下：
[0126]
时间0至t1阶段，负载用电功率p
load
较稳定，由燃油发电机和逆变器共同提供，负载消耗功率p
load
＝燃油发电机输出功率p
gen
+逆变器输出功率p
inv
；
[0127]
从t1开始，负载消耗功率p
load
提高，但逆变器的输出功率p
inv
基本不变，燃油发电机的输出功率p
gen
提高；
[0128]
到t2时刻，燃油发电机的输出功率p
gen
超出燃油发电机的最大能力，达到420kw，此时可确定发生过载异常，于是通过向逆变器发送功率减小指令，用以控制减小所述逆变器的输出功率；
[0129]
逆变器随之增大输出功率p
inv
，对应燃油发电机的输出功率p
gen
下降，不再有过载趋势，到t3时刻，燃油发电机和逆变器的输出功率实现重新分配，燃油发电机的光储系统达到新的稳定状态。
[0130]
在一实施方式下，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制增大的过程中，
[0131]
根据所述燃油发电机的允许最大运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0132][0133]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0134]
所述燃油发电机的最大运行功率p
genmax
预先进行配置，可配置为一个固定值，如为410kw，也可以设定为一范围曲线；所述燃油发电机的实时输出功率为p
gen
(t)。
[0135]
通过pid控制器确定输出控制逆变器功率变化的逆变器功率指令的过程中，包括如下步骤：
[0136]
首先计算燃油发电机的最大运行功率p
genmax
与实时输出功率p
gen
(t)之间的实时功率偏差p
gendelta
(t)，所述实时功率偏差p
gendelta
(t)的计算公式为
[0137]
p
gendelta
(t)＝p
genmax
(t)-p
gen
(t)
[0138]
然后，对上述实时功率偏差p
gendelta
(t)进行比例(p)、积分(i)、微分(d)计算，并求和，可得pid控制输出，即逆变器功率控制指令p
invref
(t)，具体计算公式为
[0139][0140]
实际中三个参数k
p
、ki、kd根据实际控制效果进行调试整定。
[0141]
实施例4：
[0142]
本实施例的光储功率控制方法，是在实施例3的基础上进行了调整，不同之处在于，所述过载阈值为过载频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时运行频率与所述过载频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态。当所述实时运行频率小于所述过载频率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制减小所述逆变器的输出功率。
[0143]
也就是说，通过识别燃油发电机的频率，间接判定燃油发电机是否处于过载异常
状态。当燃油发电机出现过载时，燃油发电机输出功率大于自身能力，其转速将难以控制，因此会出现降速，导致燃油发电机输出电压的频率降低，也就可以通过计算燃油发电机输出电压的频率，来判断燃油发电机是否过载。
[0144]
在一实施方式下，所述过载频率阈值为燃油发电机的额定频率的90％～95％。本实施例中，燃油发电机的额定频率为50hz，所述过载频率阈值f
thd2
预配置为燃油发电机的额定频率的95％，即47.5hz。
[0145]
如图6所示的过载判别过程，根据采集到的燃油发电机输出电压u，计算燃油发电机的实时运行频率f
gen
，根据实时运行频率f
gen
与过载频率阈值f
thd2
的比较来判断燃油发电机是否进入了过载异常状态，当实时运行频率f
gen
≤过载频率阈值f
thd2
时即判定出现过载或者趋于过载。确定所述燃油发电机处于过载异常状态后控制增大所述逆变器的输出功率。
[0146]
在一个实施方式下，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制增大的过程中，
[0147]
根据所述燃油发电机的允许最小运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
[0148][0149]
其中k
p
为比例调节系数，ki为积分调节系数，kd为微分调节系数，s为复变量。
[0150]
所述燃油发电机的最小运行频率f
genmin
预先进行配置，可配置为一个固定值，如为48hz，也可以设定为一范围曲线；所述燃油发电机的实时运行频率根据燃油发电机的输出电压进行计算，所述实时运行频率记为f
gen
(t)。
[0151]
通过pid控制器确定输出控制逆变器功率变化的逆变器功率指令的过程中，包括如下步骤：
[0152]
首先计算燃油发电机的最小运行频率f
genmin
与实时运行频率f
gen
(t)之间的实时频率偏差f
gendelta
(t)，所述实时频率偏差f
gendelta
(t)的计算公式为
[0153]fgendelta
(t)＝f
genmin
(t)-f
gen
(t)
[0154]
然后，对上述实时频率偏差f
gendelta
(t)进行比例(p)、积分(i)、微分(d)计算，并求和，可得pid控制输出，即逆变器功率控制指令p
invref
(t)，具体计算公式为
[0155][0156]
实际中三个参数k
p
、ki、kd可根据实际控制效果进行调试整定。
[0157]
本领域技术人员可以理解，于其他实施例中，可以同时选择过载功率阈值和过载频率阈值两个参数，基于此同时进行过载异常状态的判断，从而提高判断准确性。
[0158]
除此之外，于其他实施例中，可以选择逆流功率阈值、逆流频率阈值、过载功率阈值和过载频率阈值中的任意两个、三个或者四个参数，基于此同时进行逆流异常状态和/或过载异常状态的判断，从而能够实现检测的多样化，并能够提高判断准确性。
[0159]
实施例5：
[0160]
本发明还提供了一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机并网供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入
用电负载，为所述用电负载供电，如图7所示，光储功率控制系统包括：
[0161]
燃油发电机数据采集模块，采样输入端与所述燃油发电机的输出相线电连接，采样输出端与燃油发电机功率计算模块的输入端相连；
[0162]
燃油发电机功率计算模块，所述燃油发电机功率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块的输入端；
[0163]
逆变功率控制模块，所述逆变功率控制模块与所述逆变器通信连接；
[0164]
其中，所述逆变功率控制模块根据燃油发电机实时功率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。
[0165]
在一个实施方式下，所述燃油发电机功率计算模块根据电压电流信号计算功率。
[0166]
在一个实施方式下，所述逆变功率控制模块与所述燃油发电机通信连接。
[0167]
本实施例的光储功率控制系统，其通过燃油发电机数据采集模块获取燃油发电机的相关电气参数，如输出电压、输出电流等，并据此在燃油发电机功率计算模块中计算燃油发电机当前的实时输电功率或者实时运行频率，根据当前功率流向状态确认燃油发电机为功率输出还是功率输入，最后在逆变功率控制模块中实现对于燃油发电机异常状态的判别，并且根据异常状态类型形成所对应的逆变器功率控制指令。
[0168]
当识别到燃油发电机出现燃油发电机逆流或即将逆流时，控制逆变器减小输出功率，从而增加燃油发电机的输出功率，避免逆流；当识别到燃油发电机出现功率过载时，控制逆变器增大输出功率，从而减小燃油发电机的输出功率，避免燃油发电机过载。因此，能够实现对于燃油发电机的保护，同时保证负载能够稳定工作，提高燃油发电机及负载的使用寿命。
[0169]
实施例6：
[0170]
本实施例提供了一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，如图8所示，光储功率控制系统包括：
[0171]
通信模块，一侧与所述燃油发电机通信连接，另一侧与频率计算模块通信连接；
[0172]
频率计算模块，通过所述通信模块获取所述燃油发电机的状态信号，并根据所述状态信号计算所述燃油发电机的实时运行频率，所述频率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块；
[0173]
逆变功率控制模块，与所述逆变器通信连接；
[0174]
其中，所述逆变功率控制模块根据所述燃油发电机的实时运行频率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。
[0175]
25.根据权利要求24所述的光储功率控制系统，其特征在于，所述燃油发电机的状态信号为所述燃油发电机的转速信号或者转动频率信号。
[0176]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光储功率控制方法，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，其特征在于，包括：s1：对所述燃油发电机的输电状态进行检测；s2：将检测到的输电状态参数与预配置的阈值进行比较，根据比较结果判断燃油发电机的工作状态；s3：当确定所述燃油发电机处于异常工作状态时，调整所述逆变器的输出功率并使得所述燃油发电机恢复至正常工作状态。2.根据权利要求1所述的光储功率控制方法，其特征在于，预配置的阈值包括逆流阈值、过载阈值，所述逆流阈值用于判断所述燃油发电机的逆流异常状态，所述过载阈值用于判断所述燃油发电机的过载异常状态。3.根据权利要求2所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述逆流阈值为逆流功率阈值或者逆流频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率或者实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时输电功率与所述逆流功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态，或者通过所述实时运行频率与所述逆流频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于逆流异常状态。4.根据权利要求3所述的光储功率控制方法，其特征在于，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述逆流阈值选定为逆流功率阈值，当所述实时输电功率小于所述逆流功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于逆流异常状态，并且控制减小所述逆变器的输出功率。5.根据权利要求4所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述逆流功率阈值为燃油发电机的额定功率的绝对值的5％～10％，为负数。6.根据权利要求4所述的光储功率控制方法，其特征在于，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，根据所述燃油发电机的允许最小运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为其中，k
p
为比例调节系数，k
i
为积分调节系数，k
d
为微分调节系数，s为复变量。7.根据权利要求3所述的光储功率控制方法，其特征在于，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述逆流阈值选定为逆流频率阈值，当所述实时运行频率大于所述逆流频率阈值时，则确定所述燃油发电机处于逆流异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。8.根据权利要求7所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述逆流频率阈值为燃油发电机的额定频率的105％～110％。9.根据权利要求7所述的光储功率控制方法，其特征在于，在所述燃油发电机处于逆流异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制减小的过程中，根据所述燃油发电机的允许最大运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制
器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为其中k
p
为比例调节系数，k
i
为积分调节系数，k
d
为微分调节系数，s为复变量。10.根据权利要求3至9中任一项所述的光储功率控制方法，其特征在于，在步骤s1中，对所述燃油发电机的输电电压及输电电流进行实时检测，根据实时的所述输电电压及输电电流计算所述实时输电功率或者实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率。11.根据权利要求2所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述过载阈值为过载功率阈值或者过载频率阈值，进行步骤s2时根据检测到的输电状态参数计算所述燃油发电机的实时输电功率或者实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率，通过所述实时输电功率与所述过载功率阈值的比较来判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态，或者通过所述实时运行频率与所述过载频率阈值的比较判断所述燃油发电机是否处于过载异常状态。12.根据权利要求10所述的光储功率控制方法，其特征在于，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述过载阈值选定为过载功率阈值，当所述实时输电功率大于所述过载功率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。13.根据权利要求12所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述过载功率阈值为燃油发电机的额定功率的105％～110％，为正数。14.根据权利要求12所述的光储功率控制方法，其特征在于，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制增大的过程中，根据所述燃油发电机的允许最大运行功率与所述实时输电功率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为其中k
p
为比例调节系数，k
i
为积分调节系数，k
d
为微分调节系数，s为复变量。15.根据权利要求11所述的光储功率控制方法，其特征在于，定义用电负载消耗功率符号为正，逆变器及燃油发电机的输出功率符号为正，所述过载阈值选定为过载频率阈值，当所述实时运行频率小于所述过载频率阈值时，则确定所述燃油发电机处于过载异常状态，并且控制增大所述逆变器的输出功率。16.根据权利要求15所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述过载频率阈值为燃油发电机的额定频率的90％～95％。17.根据权利要求15所述的光储功率控制方法，其特征在于，在所述燃油发电机处于过载异常状态下对于所述逆变器的输出功率的控制增大的过程中，根据所述燃油发电机的允许最小运行频率与所述实时运行频率的偏差，通过pid控制器进行计算，输出逆变器功率指令，所述pid控制器的传递函数为
其中k
p
为比例调节系数，k
i
为积分调节系数，k
d
为微分调节系数，s为复变量。18.根据权利要求11至17中任一项所述的光储功率控制方法，其特征在于，在步骤s1中，对所述燃油发电机的输电电压进行实时检测，根据实时的所述输电电压通过电压锁相处理获得所述燃油发电机的实时运行频率，或根据燃油发电机反馈的状态信号计算实时运行频率。19.根据权利要求1所述的光储功率控制方法，其特征在于，所述燃油发电机为自适应式发电机，在步骤s3中，当所述逆变器的输出功率受控制调整后，所述燃油发电机自适应调整输出功率。20.根据权利要求1所述的光储功率控制方法，其特征在于，在步骤s3中，当所述逆变器的输出功率受控制调整后，根据用电负载的总功率以及逆变器的输出功率调整所述燃油发电机的输出功率，直至所述燃油发电机的输出功率恢复至正常工作状态下的输出功率。21.一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，其特征在于，光储功率控制系统包括：燃油发电机数据采集模块，采样输入端与所述燃油发电机的输出相线电连接，采样输出端与燃油发电机功率计算模块的输入端相连；燃油发电机功率计算模块，所述燃油发电机功率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块的输入端；逆变功率控制模块，所述逆变功率控制模块与所述逆变器通信连接；其中，所述逆变功率控制模块根据燃油发电机实时功率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。22.根据权利要求21所述的光储功率控制系统，其特征在于，所述燃油发电机功率计算模块根据电压电流信号计算功率。23.根据权利要求21所述的光储功率控制系统，其特征在于，所述逆变功率控制模块与所述燃油发电机通信连接。24.一种光储功率控制系统，用于光伏发电系统与燃油发电机共同为负载供电的工况，所述光伏发电系统的逆变器的输出相线、所述燃油发电机的输出相线同时接入用电负载，为所述用电负载供电，其特征在于，光储功率控制系统包括：通信模块，一侧与所述燃油发电机通信连接，另一侧与频率计算模块通信连接；频率计算模块，通过所述通信模块获取所述燃油发电机的状态信号，并根据所述状态信号计算所述燃油发电机的实时运行频率，所述频率计算模块的输出端接入逆变功率控制模块；逆变功率控制模块，与所述逆变器通信连接；其中，所述逆变功率控制模块根据所述燃油发电机的实时运行频率发出逆变器功率控制指令至所述逆变器，用于控制调整所述逆变器的输出功率。25.根据权利要求24所述的光储功率控制系统，其特征在于，所述燃油发电机的状态信号为所述燃油发电机的转速信号或者转动频率信号。

技术总结
本发明涉及一种光储功率控制方法及系统，其通过获取燃油发电机的相关电气参数，如输出电压、输出电流等，并据此计算燃油发电机当前的实时输电功率或者实时运行频率，根据当前功率流向状态确认燃油发电机为功率输出还是功率输入，实现对于燃油发电机异常状态的判别。当识别到燃油发电机出现燃油发电机逆流或即将逆流时，控制逆变器减小输出功率的绝对输出，从而增加燃油发电机输出功率的绝对输出，避免逆流；当识别到燃油发电机出现功率过载时，控制逆变器增大输出功率的绝对输出，从而减小燃油发电机输出功率的绝对输出，避免燃油发电机过载。因此，能够实现对于燃油发电机的保护，同时保证负载能够稳定工作，提高燃油发电机及负载的使用寿命。电机及负载的使用寿命。电机及负载的使用寿命。


技术研发人员：秦一进 张震 周涛
受保护的技术使用者：上海思格源智能科技有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/8