[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种储能变流器并网方法、并网变流器、并网系统及存储介质。

[0002] 电网由于电机、变压器、线缆等，大部分都是感性无功设备，电压的偏差经过简化分析，受无功影响是主要因素。

[0003] 当单台储能变流器（Power Conversion System，简称PCS）模块恒电压并网的时候，可以通过控制储能变流器模块的输出无功功率，使得电网电压稳定在给定的参考值上。并网点处的交流电压波动主要取决于系统潮流中的无功分量。所以，要维持并网点处交流电压的恒定，必须采用恒电压控制，本质上是通过改变无功功率来实现。多台储能变流器模块恒电压并网时，各台储能变流器模块之间存在无功功率波动。为了减小这种无功功率波动，目前的方案是集中控制，通过通讯给每台储能变流器模块进行无用功率分配，保证模块负荷均衡。

[0004] 在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有方案需要设立储能变流器模块的主从，且各台储能变流器模块间通信需要根据设备变化调整，储能变流器模块ID号随着设备更新需要更换，功率分配需要通过上位机或者储能变流器模块主机进行调整分配，不利于储能变流器模块的现场调试维护，成本较高。

[0022] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

[0023] 储能变流器在并网时，并网点会产电压波动。参照图2，本发明实施例第一方面提出一种利用比例控制实现储能变流器并网的方法，这里的并网要求保证储能变流器并网点电压正序有效值维持在设定值附近。图2中，Ud_ref为电网d轴电压给定值， 为储能变流器输出的无功给定电流，Ud为电网电压d轴电压的反馈值，P为比例。对于三相正序电网，电网d轴电压和电网电压相电压有效值的有效值理论计算完全一致。本方案适用单台储能变流器，采用比例控制器进行控制。

[0024] 参照图3，本发明实施例第二方面提出一种利用比例和积分控制实现储能变流器并网的方法。图2所示实施例中，储能变流器端口输出电压存在周期波动，作为一种改进方案，图3所示实施例中增加了积分控制环节，I为积分。相比图2所示实施例，单台储能变流器端口输出电压的波动得以减小，由于有积分环节的存在，电压偏差理论上没有误差。但是如果是多台储能变流器并网，各台储能变流器之间仍存在无功功率波动。

[0025] 为了解决上述问题，结合图1、图4所示，本发明实施例第三方面提出一种储能变流器并网方法，包括以下步骤：步骤S102，根据电网的稳态电压‑电流特性曲线，计算每一台储能变流器的无功功率额定功率分配值，设定每一台储能变流器的无功电压下垂系数，其中，多台储能变流器与电网并网，各台储能变流器之间无通信线路。

[0026] 本实施例中，电网的稳态电压‑电流特性曲线是已知的，因此可以据此估算电网总无功功率，计算出每一台储能变流器的无功功率额定功率分配值，据此分配需要的储能变流器的台数。无功电压下垂系数K=n ，上式中，n为换算系数，Ud为电网d轴电压实时值，Ud_ref为电网d轴电压给定值，Ud‑Ud_ref为电网电压偏差，Q为每一台储能变流器端口输出的无功功率，电网d轴电压给定值，储能变流器端口输出的无功功率、电网d轴电压实时值可以使用常规的方法测算得到。在实际调试过程中，设置K的作用是使储能变流器按照电网的稳态电压‑电流特性曲线运行，K的取值范围一般为0.01‑0.1，n的取值范围一般为0.1‑2。

[0027] 步骤S104，计算每一台储能变流器的无功输出下垂校正电压偏差。

[0028] 本实施例中，无功输出下垂校正电压偏差ukq，其中，ukq=K* Iq  ,上式中，Iq为每一台储能变流器的无功输出电流。

[0029] 步骤S106，将电网电压偏差的比例、积分和无功输出下垂校正电压偏差通过线性组合构成控制量，对储能变流器进行控制，使储能变流器端口输出电压接近电网d轴电压给定值。

[0030] 本实施例中，线性组合是指一些向量各自乘上一个标量后再相加。例如对电网电压偏差Ud‑Ud_ref将分别获得比例、积分和无功输出下垂校正电压偏差，然后再将它们相加（P+I+ukq）组成控制量。由于控制量存在无功输出下垂校正电压偏差，储能变流器和电网组成的系统是一个有差系统，因此理论上储能变流器端口输出电压只能接近电网d轴电压给定值。

[0031] 步骤S108，重新设定每一台储能变流器的无功电压下垂系数，重复上述步骤S104至S106，直至每一台储能变流器输出的无功功率相等。

[0032] 本实施例中，在只设定一次无功储能变流器的无功电压下垂系数的情况下，虽然或许储能变流器端口输出电压能够接近电网d轴电压给定值，但是储能变流器无功功率或许不均分，如果一台储能变流器长期满载，另一台储能变流器长期空载，电网系统的无功功率和寿命都不可预期，存在风险。为了消除风险，要在各台储能变流器输出无功功率均分的基础上，确保储能变流器端口输出电压接近电网d轴电压给定值，提高电网系统的可靠性。

[0033] 本实施例中，比例系数、积分系数可以根据实际需求来设定。本实施例在比例、积分控制环节的基础上，增加了一个与无功功率相关的下垂校正电压偏差。所有储能变流器在并网时都给定一样的电网d轴电压，成为一个有差系统。参照图4，当Iq增大时，ukq随之增大，Ud_ref‑ukq减小，进入到PI控制环节的电压减小，进而Iq减小，整个过程是负反馈过程。给定无功给定电流 越小，储能变流器端口输出电压越小，根据电压幅值和无功功率呈线性负相关关系的原理，储能变流器端口输出的无功功率越就大。通过重新设定无功电压下垂系数，最终储能变流器之间就会稳定在一个无功均分的状态，此时电网d轴电压会与电网d轴电压给定值仍然存在偏差，但是能够达到预期效果。各个储能变流器输出电压幅值偏差Ud‑Ud_ref随输出无功功率增大而下降，无功功率输出越大的储能变流器的电压幅值偏差越小，无功功率输出越小的储能变流器的电压幅值偏差越大，这样无功功率最终会处在一个动态均分的状态，实现负载功率的均分。

[0034] 根据本发明的储能变流器并网方法，对电网电压偏差采用了比例、积分和无功输出下垂校正电压，实现了在多台储能变流器并网情形下，各台储能变流器在电网d轴电压给定值附近波动。无功输出下垂校正利用电压幅值和无功功率呈线性负相关关系的原理，各台储能变流器的无功功率可以实现均分。所有的储能变流器除了输出功率线之外，相互之间没有别的电气连接，实现了无线并网，省却了通信线路，降低了成本；各台储能变流器无需设立主从，自动实现无功功率分配，降低现场调试维护的难度。

[0035] 图5是现有技术的储能变流器并网的电流波形图。图6是采用本发明实施例提出的实现储能变流器并网方法后的电流波形图。结合图5、图6所示，本次实测采用两台储能变流器，第一通道为电网电压波形，第三通道为第一台储能变流器的B相输出电流波形，第四通道为为储能变流器的B相输出电流波形。当电网电压从366V跳变到344V后，图5可以看出现有技术中第三、第四通道中储能变流器的B相输出电流不一样大，即储能变流器输出的无功给定电流 不一致，导致了两台储能变流器的无功功率输出不均衡。图5可以看出，采用了本发明实施例提出的实现储能变流器并网方法后，当电网电压从366V跳变到344V后，第三、第四通道中储能变流器的B相输出电流一样大，两台储能变流器的无功功率输出可以达到均衡。

[0036] 在一些实施例中，多台储能变流器的Q‑V下垂系数的数值相同。

[0037] 本发明实施例第四方面提供一种并网变流器，图7是本发明一实施例提出的并网变流器的结构示意图。参照图7，并网变流器7包括多台储能变流器70，多台储能变流器70之间无通信线路，储能变流器70用于实现上述第四方面发明实施例的储能变流器并网方法。

[0038] 本发明实施例第五方面提供一种并网系统，图8是本发明一实施例提出的并网系统的结构示意图。参照图8，并网系统包括上述第四方面发明实施例的并网变流器，还包括以下至少之一：风力发电设备9、光伏电池阵列和储能设备。例如：并网变流器的第一端与风力发电设备9连接，或者并网变流器的第一端与光伏电池阵列连接，或者并网变流器的第一端与储能设备连接，并网变流器的第二端与电网8连接。

[0039] 本发明实施例第六方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行实现上述第三方面发明实施例的储能变流器并网方法。

[0040] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0041] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0042] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0043] 在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0044] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0045] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0046] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。