基于光储发电系统的电网黑启动方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统恢复
，具体涉及一种基于光储发电系统的电网黑启动方法。
技术介绍
近年来，随着“坚强智能电网”概念的提出和建设，电力系统在可靠性、灵活性等方面有了长足的发展，但恶劣天气、自然灾害、设备故障等原因引发的大面积停电事故却仍然难以避免。近年来，全世界范围内陆续发生的多起大规模停电事故(如2003年8月的美加大停电事故、2005年9月的海南全省大停电、2006年11月的西欧大停电、2012年7月的印度大停电事故等)，造成了巨大的经济损失和社会影响。随着电网规模的不断增大，电网的恢复工作也变得越来越困难，因此，对大停电后电力系统的恢复进行研究，以将事故损失控制在最小范围显得尤为重要。黑启动过程包括三个阶段，包括黑启动阶段、网架恢复阶段和负荷恢复阶段，其中，黑启动电源的选择和启动，是电网恢复首要解决的关键问题，水轮发电机组与火电、核电机组相比，具有辅助设备简单、厂用电少，启动速度快等优点，因此，在传统黑启动方案中成为黑启动电源的首选。但是，光伏发电作为一种清洁能源，由于其分布范围广，并网迅速，以及具有良好的自启动能力，在电力系统黑启动中有着巨大的应用潜力，如何正确代替水轮发电机组，是当前急需解决的问题。近年来，随着智能电网的建设以及新能源并网技术的发展，电网中分布式新能源的渗透率越来越高，而随着能源互联网概念的兴起和蓬勃发展，光伏发电等分布式新能源由于其清洁无污染的特性，其地位势必将会越来越重要。根据能源局规划，2015年我国分布式光伏发电新增装机预计占年度新增装机总量的45％以上。随着光伏电站的容量越来越大，其成本也在逐渐降低，预计在不...
【技术保护点】
基于光储发电系统的电网黑启动方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，基于改进MTTP策略的光伏阵列单向Boost变换器控制策略，并对单向Boost的PWM变换器调制信号进行扰动观察，使光伏阵列实现快速跟踪负荷功率变化，且光伏阵列功率输出逐渐趋近于负荷需求功率；步骤(B)，基于电压外环控制结构的双向Buck/Boost变换器控制策略，对储能单元部分进行控制，并通过控制晶闸管的PWM调制信号来维持直流母线电压的稳定；步骤(C)，根据恒压恒频的V/f控制策略，控制黑启动过程中逆变器输出电压幅值和频率的稳定，并基于d、q旋转坐标系下改进的双环控制，实现对电压幅值和频率的快速调节和实时跟踪；步骤(D)，基于光储发电系统的电网黑启动方法，并通过一次性合闸方法对长距离空载输电线进行充电后再启动厂用异步电动机，实现电网的黑启动。
【技术特征摘要】
1.基于光储发电系统的电网黑启动方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，基于改进MTTP策略的光伏阵列单向Boost变换器控制策略，并对单向Boost的PWM变换器调制信号进行扰动观察，使光伏阵列实现快速跟踪负荷功率变化，且光伏阵列功率输出逐渐趋近于负荷需求功率；步骤(B)，基于电压外环控制结构的双向Buck/Boost变换器控制策略，对储能单元部分进行控制，并通过控制晶闸管的PWM调制信号来维持直流母线电压的稳定；步骤(C)，根据恒压恒频的V/f控制策略，控制黑启动过程中逆变器输出电压幅值和频率的稳定，并基于d、q旋转坐标系下改进的双环控制，实现对电压幅值和频率的快速调节和实时跟踪；步骤(D)，基于光储发电系统的电网黑启动方法，并通过一次性合闸方法对长距离空载输电线进行充电后再启动厂用异步电动机，实现电网的黑启动。2.根据权利要求1所述的基于光储发电系统的电网黑启动方法，其特征在于：步骤(A)，基于改进MTTP策略的光伏阵列单向Boost变换器控制策略，具体如下，(A1)光伏阵列输出最大功率小于负荷需求功率时，光伏发电采取MPPT模式输出，不足功率由储能单元提供补偿；(A2)光伏阵列输出最大功率大于负荷需求功率时，光伏发电采取限功率模式输出，输出功率等于负荷需求功率。3.根据权利要求1所述的基于光储发电系统的电网黑启动方法，其特征在于：步骤(B)，基于电压外环控制结构的双向Buck/Boost变换器控制策略，对储能单元部分进行控制，并通过控制晶闸管的PWM调制信号来维持直流母线电压的稳定，具体如下，(B1)当光伏阵列输出功率输出高于负荷需求功率时，则多余的功率向储能单元充电；(B2)当光伏阵列输出功率输出低于负荷需求功率时，则储能单元向双向Buck/Boost变换器放电，采用电压外环控制结构，通过控制作用在晶体管的PWM调制信号，维持直流母线电压的稳定，保证光伏阵列输出功率、负荷需求功率的实时平衡。4.根据权利要求1所述的基于光储发电系统的电网黑启动方法，其特征在于：步骤(C)，根据恒压恒频的V/f控制策略，控制黑启动过程中逆变器输出电压幅值和频率的稳定，并基于d、q旋转坐标系下改进的双环控制，实现对电压幅值和频率的快速调节和实时跟踪，包括以下步骤，(C1)根据恒压恒频的V/f控制策略，通过设置电压参考值的虚拟锁相环进行恒压恒频的控制，保证分布式电源输出的电压和频率保持在恒定值，实现控制黑启动过程中逆变器输出电压幅值和频率的稳定；(C2)基于d、q旋转坐标系下改进的双环控制，实现对电压幅值和频率的快速调节和实时跟踪，在旋转d、q坐标系下采用双环控制，d轴和q轴的控制器设计一致，且两个轴可分开单独控制，根据电路原理，逆变器方程，如公式(1)所示， L di L n d t = v n - u n C du n d t = i L n - ( i 0 n + i Z n ) , ( n = a , b , c ) - - - ( 1 ) ]]>其中，L为滤波电感、C为滤波电容，iLn为输出电流即为滤波电感电流、vn为逆变器桥输出电压、un为负载电压即为滤波电容电压、iOn为流向微电网馈线的电流、iZn为负载电流；设电流内环比例控制器在S域下的传递函数为k，电压外环比例积分控制器在S域下的传递函数为kup+kui/S，其中，kup为可调比例系数，kui为可调比例系数与可调积分时间常数的比，SPWM控制逆变器传递函数为kpwm，一般取kpwm＝Vdc/2，Vdc为逆变器直流侧电压；逆变器为强耦合系统，为了分开建立d轴和q轴的控制器，在逆变器方程中加入-ωCud-ref、ωCuq-ref两个前馈解耦环节，构成单轴逆变器的S域控制函数，前馈解耦环节中，ω为电网系统的参考角频率，C为滤波电容值，ud-ref为d轴参考电压，uq-ref为q轴参考电压，若参考电压为三相对称的基频正弦波，则d轴参考电压ud-ref为基波幅值，q轴参考电压uq-ref＝0，电流内环以iCn-ref为单轴逆变器输入，iCn为单轴逆变器输出，其在S域下的传递函数，如公式(2)所示， i C n = kk p w m C S LCS 2 + kk p w m C S + 1 i C n - r e f - LCS 2 LCS 2 + kk p w m C S + 1 ( i 0 n + i 2 n ) - - - ( 2 ) ]]>电流比例增益传递函数Gi(S)，如公式(3)所示， G i ( S ) = kk p w m C S LCS 2 + kk p w m C S + 1 - - - ( 3 ) ]]>电压外环以un-ref为单轴逆变器输入，un为单轴逆变器输出，其的传递函数，如公式(4)所示， ( u n - r e f - u n ) ( k u p + k u i S ) + u n - r e f C S = i C n - r e f - - - ( 4 ) ]]>根据公式(2)和公式(4)，得到公式(5)，un＝Gu(S)un-ref-Z(S)(i0n+izn) (5)其中，电压比例增益传递函数为下式， G u ( S ) = kk p w m CS 2 + kk p w m k u p S + kk p w m k u i LCS 3 + kk p w m CS 2 + ( 1 + kk p w m k u p ) S + kk p w m k u i ]]>单轴逆变器的等效输出阻抗为下式， Z ( S ) = LS 2 LCS 3 + kk p w m CS 2 + ( 1 + kk p w m k u p ) S + kk p w m k ...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建坤，周前，汪成根，陈亮，卫鹏，徐珂，解兵，徐青山，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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