一种光伏能源并网能源管理控制方法及系统与流程

本发明涉及光伏并网管理，特别涉及一种光伏能源并网能源管理控制方法及系统。

背景技术：

1、并网型光伏系统主要由光伏阵列、变换器、计量设备等组成。其中，光伏阵列将太阳能转换成直流电能，再经变换器将直流电变换为幅值和频率与电网一致的交流电，不仅为家用负载供电，同时也为电网输送能量。实际使用过程中，光伏发电量随环境的变化而变化，当发电量不足时，家用负载从电网补入电能，以保证其正常工作；当发电量大于用电量时，将多余电量反馈给电网。

2、目前，以家庭为单位的并网型光伏系统的并网输出功率控制基于发电量的预测，现有技术中，通常采用基于概率或基于神将网络模型的发电量预测，以获取未来时刻的发电量预测值，再结合阶梯电价及电网情况，采用最小成本或最小扰动的控制策略模型对输出功率进行控制，由于光伏发电的发电量受到多方面因素的共同影响，具有很大的不确定性，使得在此基础上的控制模型的控制逻辑和控制流程均十分复杂，故障率高，不适用于以家庭为单位的并网型光伏系统的并网输出功率控制。为此，我们提出一种光伏能源并网能源管理控制方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光伏能源并网能源管理控制方法及系统，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为，

3、一种光伏能源并网能源管理控制方法，包括：

4、实时采集连续多个周期λ内光伏系统中的用电量和发电功率；

5、构建用电量时序数据序列q＝{qy1,qy2,...,qyk}和发电功率时序数据序列pf＝{pf1,pf2,...,pfk}，其中，qyk表示为第k个周期λ内光伏系统中的用电量；pfk表示为第k个周期λ内光伏系统中的发电功率；

6、根据用电量时序数据序列q构建用电量预测模型，获取第k+1个周期内用电量预测值qy(k+1)，其中，用电量预测模型的表达式为：

7、

8、式中，α、u均为常数系数；

9、根据发电功率时序数据序列pf构建发电功率预测模型，获取第k+1个周期内发电功率预测值pf(k+1)，其中，发电功率预测模型的表达式为：

10、

11、式中，a为常数系数，且a的取值范围为0＜a＜1；

12、根据发电功率预测值计算第k+1个周期内光伏系统的发电量预测值qf(k+1)，计算公式为：式中，ks为光伏系统的损耗系数，获取第k+1个周期内用电量与光伏发电量之间的匹配度dk+1，其中，

13、根据匹配度的计算结果与光伏系统储能系统的soc值制定并网控制策略，对光伏系统在第k+1个周期内的输出功率进行控制，具体步骤为：

14、s61：设定光伏系统储能系统soc值的工作区间(socmin，socmax)，其中，socmin，socmax分别为光伏系统储能系统soc值的工作区间的下限和上限；

15、s62：设定光伏系统储能系统的超阈值输出功率变化梯度ε及匹配度等级梯度θ，以dk+1＝0为等级零点计算第k+1个周期内用电量与光伏发电量之间的匹配度等级lk+1，其中，表示为对的值进行向上取整；

16、s63：获取光伏系统在第k个周期内的输出功率poutk和储能系统剩余容量值socsk，且poutk≤pe，pe为光伏系统的额定输出功率；

17、s64：判断第k+1个周期内用电量qy(k+1)与光伏发电量qf(k+1)之间的数量关系，根据判定结果确定控制策略，具体为：

18、当pf(k+1)≥qy(k+1)时，执行发电量盈余控制策略；

19、当pf(k+1)＜qy(k+1)时，执行发电量亏空控制策略。

20、其中，所述发电量盈余控制策略具体为：

21、若socsk≤socmin，则保持输出功率不变；

22、若socsk＞socmin，则以梯度ε为步长逐渐增加输出功率；

23、所述发电量亏空控制策略具体为：

24、若socsk＜socmin，则断开并网连接；

25、若socmin≤socsk≤socmax，则以梯度ε为步长逐渐降低输出功率；

26、若socsk＞socmax，则保持输出功率不变。

27、当执行发电量盈余控制策略时，若socsk＞socmin，则输出功率增加为：poutk+ε×lk+1，且(poutk+ε×lk+1)≤pe；

28、当执行发电量亏空控制策略时，若socmin≤socsk≤socmax，则输出功率降低为：poutk-ε×lk+1，且poutk-ε×lk+1≥0。

29、一种光伏能源并网能源管理系统，包括数据采集模块、时序数据序列构建模块、用电量预测模型构建模块、发电功率预测模型构建模块、电量匹配度获取模块、储能系统状态获取模块、电量匹配度等级获取模块、并网控制策略生成模块、输出功率控制模块；

30、所述数据采集模块用于实时采集连续多个周期λ内光伏系统中的用电量和发电功率数据；

31、所述时序数据序列构建模块用于根据获取的数据构建用电量时序数据序列和发电功率时序数据序列；

32、所述用电量预测模型构建模块用于根据用电量时序数据序列q构建用电量预测模型，获取第k+1个周期内用电量预测值；

33、所述发电功率预测模型构建模块用于根据发电功率时序数据序列pf构建发电功率预测模型，获取第k+1个周期内发电功率预测值；

34、所述电量匹配度获取模块用于根据发电功率预测值计算第k+1个周期内光伏系统的发电量预测值，并计算获取第k+1个周期内用电量与光伏发电量之间的匹配度；

35、所述储能系统状态获取模块用于设定光伏系统储能系统soc值的工作区间(socmin，socmax)，其中，socmin，socmax分别为光伏系统储能系统soc值的工作区间的下限和上限，并实时采集光伏系统的输出功率poutk和储能系统剩余容量值socsk；

36、所述电量匹配度等级获取模块用于设定光伏系统储能系统的超阈值输出功率变化梯度ε及匹配度等级梯度θ，并以dk+1＝0为等级零点计算第k+1个周期内用电量与光伏发电量之间的匹配度等级；

37、所述并网控制策略生成模块用于对第k+1个周期内用电量与光伏发电量之间的数量关系进行判断，根据判定结果确定光伏系统所执行的控制策略；

38、所述输出功率控制模块用于根据光伏系统所执行的控制策略对其在第k+1个周期内的输出功率进行控制；

39、所述系统还包括存储器、处理器及存储于存储器中并能够在处理器上运行的电子程序。

40、本发明具有如下有益效果，

41、与现有技术相比，本发明技术方案通过实时采集连续多个周期λ内光伏系统中的用电量和发电功率，构建用电量时序数据序列和发电功率时序数据序列，根据用电量时序数据序列构建用电量预测模型，获取用电量预测值，根据发电功率时序数据序列构建发电功率预测模型，获取发电功率预测值及发电量预测值，计算获取用电量与光伏发电量之间的匹配度，设定光伏系统储能系统soc值的工作区间(socmin，socmax)、超阈值输出功率变化梯度ε及匹配度等级梯度θ，以匹配度dk+1＝0为等级零点计算用电量与光伏发电量之间的匹配度等级，实时获取光伏系统的输出功率和储能系统剩余容量值socsk，通过判断用电量预测值与光伏发电量预测值之间的数量关系及光伏系统的工作状态确定控制策略，对光伏系统的输出功率进行控制，模型的控制逻辑清晰，控制流程简单，能有效降低并网输出功率控制过程的故障率，适用于以家庭为单位的并网型光伏系统。