本發(fā)明涉及光伏技術領域，具體涉及到一種光伏系統(tǒng)電能控制方法。
背景技術：
光伏系統(tǒng)一般由光伏陣列、逆變器和負載(和/或電網(wǎng))組成，光伏陣列由不少于1塊聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)串并聯(lián)形成，將接收到的光能轉換為直流電能輸出，光由逆變器將光伏陣列輸出的直流電能轉換為交流電能，為負載供電或者饋入電網(wǎng)。在一些場合下，比如融雪、除冰等，需要光伏系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收電能給聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)加熱。但是，由于不同聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)之間的參數(shù)存在差異、積雪和結冰不均勻，導致在總功率固定時，不同的聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)上消耗的功率不一樣，有些組件可能會接收過大的反向功率而發(fā)生性能衰減或者損壞。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，以解決現(xiàn)有技術中部分組件接收反向功率較大而發(fā)生性能衰減或損壞的問題。
本發(fā)明提供了一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，應用于光伏系統(tǒng)電能控制裝置，所述光伏系統(tǒng)電能控制裝置的一端與聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)相連，所述光伏系統(tǒng)電能控制裝置中包括直流電容、設置于所述光伏系統(tǒng)電能控制裝置的另一端；所述光伏系統(tǒng)電能控制方法包括：判斷所述光伏系統(tǒng)電能控制裝置是否滿足預設電能反向流動條件；若所述光伏系統(tǒng)電能控制裝置滿足所述預設電能反向流動條件，則控制所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)停止輸出電能；控制所述直流電容上的電能傳輸至所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)；所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)包括聚光光熱接收塔和多個定日鏡，聚光光伏接收裝置；日照獲取模塊，所述獲取模塊用于獲取實際日照值；所述定日鏡包括：跟蹤器支架；反射鏡，固定設置在所述跟蹤器支架上；日照判斷模塊，與所述日照獲取模塊通訊連接，用于判斷所述實際日照值是否大于預設日照值；控制器，與所述跟蹤器支架連接，且與所述日照判斷模塊通訊連接，用于根據(jù)所述日照判斷模塊的判斷結果調整所述跟蹤器支架的角度；若日照判斷模塊的判斷結果為是，所述控制器調整所述跟蹤器支架的角度，使所述反射鏡的角度與所述聚光光伏接收裝置對應；若日照判斷模塊的判斷結果為否，所述控制器調整所述跟蹤器支架的角度，使所述反射鏡的角度與所述聚光光熱接收塔對應。
上述的控制方法，其中，所述預設電能反向流動條件為：所述直流電容上的電壓大于第一閾值或者小于第二閾值；或者，所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率小于第三閾值，或者所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流小于第四閾值。
上述的控制方法，其中，所述預設電能反向流動條件為：預設頻率所對應的電參量幅值小于相應閾值，或者所述預設頻率所對應的電參量幅值占預設頻率段所對應的電參量幅值之和的比例小于相應閾值；所述預設頻率為：電網(wǎng)電壓頻率、逆變器的特征頻率或者光伏系統(tǒng)的諧振頻率的倍數(shù)；所述電參量為：所述直流電容的輸入電壓、輸入電流或者輸入功率，或者所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓、輸出電流或者輸出功率。
上述的控制方法，其中，所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)還包括：風速獲取模塊，用于獲取實際風速；風速判斷模塊，與所述風速獲取模塊通訊連接，用于判斷所述風速獲取模塊獲取的實際風速是否大于預設風速值；所述定日鏡還包括角度微調裝置，所述角度微調裝置與所述風速判斷模塊通訊連接，用于根據(jù)所述風速判斷模塊的判斷結果調整跟蹤器支架的位置。
上述的控制方法，其中，所述角度微調裝置包括：角度傳感器，與所述跟蹤器支架連接，用于獲取所述跟蹤器支架的姿態(tài)軌跡；pid控制器，分別與所述角度傳感器和控制器通訊連接，用于根據(jù)所述姿態(tài)軌跡得到角度調整指令并發(fā)送至所述控制器。
上述的控制方法，其中，所述預設電能反向流動條件為：接收到反向輸電控制指令。
上述的控制方法，其中，所述接收到反向輸電控制指令的方式為通過有線通信、無線通信、直流電力載波通信、外部按鍵控制或外部開關控制中的至少一種。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明提供的光伏系統(tǒng)電能控制方法，通過該光伏系統(tǒng)電能控制裝置，控制滿足預設電能反向流動條件的聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)接收其直流電容上存儲的電能，也即，通過相應的光伏系統(tǒng)電能控制裝置，分別為每個聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)進行加熱控制，進而避免現(xiàn)有技術中由于統(tǒng)一加熱，使部分組件接收反向功率較大而發(fā)生性能衰減或損壞的問題，確保安全可靠地控制每個聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)加熱進行融雪除冰。
具體實施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
本發(fā)明提供了一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，本發(fā)明提供一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，以解決現(xiàn)有技術中部分組件接收反向功率較大而發(fā)生性能衰減或損壞的問題。
該光伏系統(tǒng)電能控制方法，應用于光伏系統(tǒng)電能控制裝置，光伏系統(tǒng)電能控制裝置的一端與聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)相連，光伏系統(tǒng)電能控制裝置中包括直流電容、設置于光伏系統(tǒng)電能控制裝置的另一端；該光伏系統(tǒng)電能控制方法包括：
判斷光伏系統(tǒng)電能控制裝置是否滿足預設電能反向流動條件；
在具體的實際應用中，該預設電能反向流動條件可以根據(jù)具體環(huán)境進行設定，比如，該預設電能反向流動條件為：直流電容上的電壓大于第一閾值或者小于第二閾值。例如，設定第一閾值v1＝60v、第二閾值v2＝10v。當直流電容上的電壓vin＝70v＞v1時，說明此時的光伏系統(tǒng)直流側需要進行過壓保護。而當直流電容上的電壓vin＝9v＜v2時，說明此時的光伏系統(tǒng)處于停機狀態(tài)，需要消耗直流母線上的電能，以使直流母線電壓快速達到安全電壓要求的場合。
聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)包括聚光光熱接收塔和多個定日鏡，聚光光伏接收裝置；日照獲取模塊，所述獲取模塊用于獲取實際日照值；所述定日鏡包括：跟蹤器支架；反射鏡，固定設置在所述跟蹤器支架上；日照判斷模塊，與所述日照獲取模塊通訊連接，用于判斷所述實際日照值是否大于預設日照值；控制器，與所述跟蹤器支架連接，且與所述日照判斷模塊通訊連接，用于根據(jù)所述日照判斷模塊的判斷結果調整所述跟蹤器支架的角度；若日照判斷模塊的判斷結果為是，所述控制器調整所述跟蹤器支架的角度，使所述反射鏡的角度與所述聚光光伏接收裝置對應；若日照判斷模塊的判斷結果為否，所述控制器調整所述跟蹤器支架的角度，使所述反射鏡的角度與所述聚光光熱接收塔對應。
若光伏系統(tǒng)電能控制裝置滿足預設電能反向流動條件，比如直流電容上的電壓大于第一閾值或者小于第二閾值；
控制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)停止輸出電能；
控制直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)。
不論光伏系統(tǒng)直流側需要進行過壓保護，還是光伏系統(tǒng)處于停機狀態(tài)，此時均需要停止電能的正向傳輸，即聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)到逆變器的電能傳輸，并進行反向電能傳輸，即直流電容到聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的電能傳輸，以消耗直流電容上存儲的電能，從而降低直流母線上的電壓。
本實施例提供的該光伏系統(tǒng)電能控制方法，通過該光伏系統(tǒng)電能控制裝置，控制滿足預設電能反向流動條件的聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)接收其直流電容上存儲的電能，也即，通過相應的光伏系統(tǒng)電能控制裝置，分別為每個聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)進行加熱控制，進而避免現(xiàn)有技術中由于統(tǒng)一加熱，使部分組件接收反向功率較大而發(fā)生性能衰減或損壞的問題，確保安全可靠地控制每個聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)加熱進行融雪除冰。
并且，通過對預設電能反向流動條件的設置，可以實現(xiàn)在光伏系統(tǒng)關機時，各個光伏系統(tǒng)電能控制裝置均滿足該預設電能反向流動條件，使得各個光伏系統(tǒng)電能控制裝置中直流電容上的電能均能進行反向傳輸，進而代替現(xiàn)有技術中的能耗裝置快速消耗直流母線電容上存儲的電能。
值得說明的是，現(xiàn)有技術在一些場合下，例如，光伏系統(tǒng)關機時或者觸發(fā)緊急停機時(如rapidshutdown)，需要光伏系統(tǒng)快速消耗掉直流母線上的電能，以降低直流母線電壓、提高系統(tǒng)的安全性。為了使直流母線電壓下降較快，現(xiàn)有技術通常在直流母線上設置由開關和電阻形成的能耗裝置，正常狀態(tài)下控制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出連通逆變器，能耗裝置的電阻與直流母線斷開；在光伏系統(tǒng)停機時，閉合開關，斷開聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)與逆變器的輸入連接，并將能耗裝置的電阻并聯(lián)在逆變器輸入端的直流母線上，以快速消耗直流母線電容上存儲的電能。但是，現(xiàn)有技術在光伏系統(tǒng)緊急停機時，其聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)側的任意導體間的電壓有可能超過80v，不僅不滿足新的nec2017要求，也存在一定的安全隱患。
而本實施例提供的光伏系統(tǒng)電能控制方法，在直流電容上的電壓大于第一閾值時，也即聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)輸出的電壓過高時，將會控制電能反向傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)，以確保任意時刻聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)側的任意導體間的電壓不會過高；并且當直流電容上的電壓小于第二閾值時，也即光伏系統(tǒng)關機時或者觸發(fā)緊急停機時，也會通過控制電能反向傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)，進而代替現(xiàn)有技術中的能耗裝置快速消耗直流母線電容上存儲的電能。因此，本發(fā)明提供的光伏系統(tǒng)電能控制方法，即實現(xiàn)了光伏系統(tǒng)關機時或者觸發(fā)緊急停機時的儲能消耗，又避免了現(xiàn)有技術中緊急停機時聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)側的任意導體間的電壓過高的問題。
在具體的實際應用中，該預設電能反向流動條件還可以為：
聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率小于第三閾值，或者聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流小于第四閾值。因此，本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，包括：
判斷聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是否小于第三閾值，或者聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流是否小于第四閾值；
若聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率小于第三閾值，或者聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流小于第四閾值，控制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)停止輸出電能；控制直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)。
作為另一種實施方式，光伏系統(tǒng)正向傳輸電能時，假設聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)對外輸出的功率小于預設的第三閾值，比如2w，或者輸出電流小于預設的第四閾值，比如0.05a，則認為聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)基本不對外輸出電能，則可控制光伏系統(tǒng)進行反向電能輸送，以消耗直流電容上存儲的電能，從而降低直流電容上的電壓。
或者，預設電能反向流動條件還可以為：預設頻率所對應的電參量幅值小于相應閾值，或者預設頻率所對應的電參量幅值占預設頻率段所對應的電參量幅值之和的比例小于相應閾值；
預設頻率為：電網(wǎng)電壓頻率、逆變器的特征頻率或者光伏系統(tǒng)的諧振頻率的倍數(shù)；
電參量為：直流電容的輸入電壓、輸入電流或者輸入功率，或者聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓、輸出電流或者輸出功率。
因此，本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，包括：
判斷預設頻率所對應的電參量幅值是否小于相應閾值，或者預設頻率所對應的電參量幅值占預設頻率段所對應的電參量幅值之和的比例是否小于相應閾值；
若預設頻率所對應的參量幅值小于相應閾值，或者預設頻率所對應的電參量幅值占預設頻率段所對應的電參量幅值之和的比例小于相應閾值，控制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)停止輸出電能；
控制直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)。
作為另一種實施方式，光伏系統(tǒng)正向傳輸電能時，根據(jù)檢測得到的聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓、電流和功率，以及直流電容的輸入電壓、電流和功率，計算預設頻率所對應的兩個電壓幅值、兩個電流幅值及兩個功率幅值，判斷各個幅值是否小于其相應閾值。光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)運行時，其逆變器直流側會感應出與電網(wǎng)頻率相應的電參量波動。因此可以設定該預設頻率為電網(wǎng)電壓頻率或者電網(wǎng)電壓頻率的倍數(shù)，例如50hz或者50hz的倍數(shù)。比如，對于單相光伏系統(tǒng)，可以設定為電網(wǎng)電壓頻率的2倍頻100hz或者4倍頻200hz；對于三相光伏系統(tǒng)，可以設定為電網(wǎng)電壓頻率的3倍頻150hz或者6倍頻300hz或者12倍頻600hz。當通過得到預設頻率所對應的參量幅值大于等于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)在正常并網(wǎng)運行；而通過得到預設頻率所對應的參量幅值小于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)脫網(wǎng)，此時可以控制電能反向傳輸，以迅速降低光伏系統(tǒng)直流母線電壓。
另外，光伏系統(tǒng)中的電力電子變換器(如逆變器)，在運行時會產生一些特征頻率，例如pwm斬波形成的開關頻率(如16khz)及倍數(shù)、emc濾波形成的特定頻率尖峰。因此可以設定該預設頻率為逆變器的特征頻率或其倍數(shù)，例如16khz。當通過得到預設頻率所對應的參量幅值大于等于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)中的逆變器在正常運行；而通過得到預設頻率所對應的參量幅值小于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)中的逆變器停機，此時可以控制電能反向傳輸，以迅速降低光伏系統(tǒng)直流母線電壓。
再者，光伏系統(tǒng)在正常運行時，其電感l(wèi)、電容c及寄生電感l(wèi)e、寄生電容ce等會產生一些諧振效果，有時電力電子變換器在工作時也會在一些頻率點產生諧振效果。這些諧振的頻率點會呈現(xiàn)較低的阻抗，相應地，電參量在這些頻率點會呈現(xiàn)較大的幅值。因此可以設定該預設頻率為光伏系統(tǒng)運行的諧振頻率。當通過得到預設頻率所對應的參量幅值大于等于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)中的電力電子變換器在正常運行；得到預設頻率所對應的參量幅值小于相應閾值時，即可判定光伏系統(tǒng)沒有運行，此時可以控制電能反向傳輸，以迅速降低光伏系統(tǒng)直流母線電壓。
在上述實施方式中，若設定的該預設頻率較高，有時會由于線路衰減等因素導致檢測誤差較大。因此，可以采用相對值來判斷。即設定一個頻率段fl～fh，其中該預設頻率介于fl與fh之間。假設選定電參量為電壓v，計算電壓v在該預設頻率處的幅值vf，同時計算頻率段fl～fh對應的電參量幅值之和vf2，判斷vf/vf2與閾值k的大小，若vf/vf2＜k，表明在該預設頻率處的電壓幅值占頻率段的電壓幅值比例較小，認為光伏系統(tǒng)沒有并網(wǎng)或處于停機狀態(tài)，需要控制電能反向傳輸。對于電流、功率有同樣的結論，此處不再一一贅述。
又或者，預設電能反向流動條件為：
接收到反向輸電控制指令。
因此，本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種光伏系統(tǒng)電能控制方法，包括：
接收到反向輸電控制指令；
控制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)停止輸出電能至逆變器；
控制直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)。
作為另一種實施方式，該反向輸電控制指令可以來自于光伏系統(tǒng)中的逆變器、網(wǎng)關、監(jiān)控整個光伏系統(tǒng)的中央控制器等，另外，該反向輸電控制指令也可以來自于外部按鍵控制或者外部開關控制，此處不做具體限定，視其具體應用環(huán)境而定，均在本申請的保護范圍內。
且該反向輸電控制指令可以通過rs485、rs232、can等有線通信，或者wifi、zigbee、lora等無線通信、直流電力載波通信等通信方式中的至少1種。具體通信方式這里不作限定，視其具體應用環(huán)境而定，均在本申請的保護范圍內。當逆變器停機或者脫網(wǎng)時，可以給通過發(fā)送該反向輸電控制指令，控制光伏系統(tǒng)進行反向電能輸送，以消耗直流電容上存儲的電能，從而降低直流電容上的電壓。
在上述實施例的基礎之上，優(yōu)選的，該光伏系統(tǒng)電能控制方法還包括：
對直流電容的輸出電流或輸出功率，或者，聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入電流、輸入功率或輸入電壓進行限制，以防止聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收電能的功率過大。
優(yōu)選的，控制所述直流電容上的電能傳輸至所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的同時，還包括：控制直流電容上的電壓小于等于第一閾值。在具體的實際應用中，為了防止聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收電能較大，進而影響聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)性能或壽命，該光伏系統(tǒng)電能控制方法在進行電能反向傳輸時可以增加一些限制措施。
比如，限制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入電壓不超過預設的閾值電壓，具體可以根據(jù)聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)來設定閾值電壓，例如，對于開路電壓為35v的聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)，可以設定閾值電壓為38v。則直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入電壓控制在35v到38v之間，即可以保證聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)處于吸收電能的狀態(tài)，又確保聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收電能不會太大。
或者，限制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入功率或者直流電容的輸出功率不超過預設的閾值功率，比如5w，即可確保聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收功率不會超過5w。
又或者，限制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入電流不超過預設的閾值電流，比如0.2a，聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)接收的輸入電壓在35v時，可以保證聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收功率不會超過35*0.2＝7w。
再或者，限制直流電容的輸出電流不超過預設的閾值電流，比如0.5a，直流電容的輸出電壓最大取20v，則可以保證聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收功率不會超過20*0.5＝10w。
同時，直接限制直流電容上的電壓不超過第一閾值，比如60v，也可以防止聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收電能較大，避免影響聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)性能或壽命；該第一閾值此處僅為一種示例，可以視其具體應用環(huán)境而定，均在本申請的保護范圍內。
另外，優(yōu)選的，控制直流電容上的電能傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)，包括：
控制所述直流電容上的電能通過升壓變換傳輸至所述聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)。
對直流電容上的電能升壓后，再傳輸至聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)，能夠將限制聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入電壓成功的限制在開路電壓與閾值電壓之間，進而保證聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)處于吸收電能的狀態(tài)，又確保聚光光熱發(fā)電系統(tǒng)吸收電能不會太大。
以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質內容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。