一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法技术

本发明专利技术公开了一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法，微电网结构包括热能发电系统和储能系统；所述热能发电系统包括太阳能集热装置、燃气产热装置、储热装置和发电系统；所述储能系统包括电化学储能装置，所述电化学储能装置通过换流器接入交流母线；所述储热装置包括高温储热装置和低温储热装置；在黑启动情况下由储能启动热能发电系统，由热能发电系统为电网提供黑启动电源，从而能够实现为电网提供稳定可控的黑启动功率，同时在正常运行工况下该微电网也可参与电网供电，有效提高了设备的利用效率和黑启动的稳定性，降低了成本、提高了系统经济效益。提高了系统经济效益。提高了系统经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法


[0001]本专利技术属于微电网
，具体涉及一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法。

技术介绍

[0002]电网发生大规模故障后，在安全保护机制的作用下，一定区域内的电力系统完全停运。由于部分发电机组需要外部电源为励磁系统、调速系统、控制系统等装置供电以完成机组启动过程，不具备自启动的能力，因此，需要系统中具备自启动能力或自维持能力的供电设备为系统提供黑启动电源，从而带动其他机组启动，逐渐恢复区域内电力系统的正常运行。
[0003]柴油发电机是应用最为广泛的电力系统黑启动电源，然而使用柴油发电机作为黑启动电源对柴油发电机容量提出了较高的要求，存在价格高昂，利用效率低下等问题，影响了电力系统的经济效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法，以解决现有技术中，使用柴油发电机作为黑启动电源，价格高昂，利用效率低下等问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种光热和燃气互补的微电网结构，包括热能发电系统和储能系统；
[0007]所述热能发电系统包括太阳能集热装置、燃气产热装置、储热装置和发电系统；所述储能系统包括电化学储能装置，所述电化学储能装置通过换流器接入交流母线；
[0008]所述储热装置包括高温储热装置和低温储热装置；
[0009]所述太阳能集热装置、燃气产热装置均与所述低温储热装置连接，所述高温储热装置与所述低温储热装置连通，所述高温储热装置连接所述发电系统，所述发电系统接入交流母线。
[0010]进一步的，所述电化学储能装置为多组串并联的蓄电池。
[0011]进一步的，所述发电系统通过交流母线连接电网以及负荷。
[0012]进一步的，所述储能系统通过交流母线连接电网以及负荷。
[0013]本专利技术提供的另一个技术方案是：
[0014]一种微电网结构黑启动方法，基于所述的光热和燃气互补的微电网结构，包括如下步骤：
[0015]开始黑启动时，储能系统向交流母线供电；
[0016]热能发电系统从交流母线获取启动所需电量；
[0017]热能发电系统启动，当储热装置储热量高于设定阈值时，储热装置向发电系统输送热能；发电系统利用储热装置输出的热量发电，经交流母线向电网注入黑启动功率，电网逐渐启动；当储热装置储热量低于设定阈值时，燃气产热装置工作，补充热能至高于设定阈
值，储热装置向发电系统输送热能，发电系统利用储热装置输出的热量发电，经交流母线向电网注入黑启动功率，电网逐渐启动。
[0018]进一步的，电网黑启动成功后，微电网并网运行；若储热装置所储存的热能小于一次黑启动热能发电系统消耗的热能，此时热能发电系统不工作，太阳能集热装置所收集的热能和燃气产热装置的热能全部传递到储热装置。
[0019]进一步的，电网黑启动成功后，微电网并网运行；若储热装置储存的热能超过一次黑启动热能发电系统消耗的热能且不高于储热装置最大储热量时，太阳能集热装置向储热装置输出热量，同时储热装置向发电系统输入热能，发电系统向电网输送电量；当太阳能集热装置向储热装置输出的热量小于储热装置向发电系统输入的热能时，燃气产热装置工作，向储热装置输出热量。
[0020]进一步的，电网黑启动成功后，微电网并网运行；若储热装置储存的热能达到最大储热量，则储热装置停止接收热量。
[0021]进一步的，电网黑启动成功后，微电网并网运行；当储能系统的储能少于一次热能发电系统启动所需的电能时，储能系统从热能发电系统或电网中吸收电能至储能系统的储能超过一次热能发电系统启动所需的电能。
[0022]进一步的，电网黑启动成功后，微电网并网运行；当储能系统的储能超过一次热能发电系统启动所需的电能时，储能系统停止工作。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]1、本专利技术将光热和燃气互补的微电网通过配置储能系统、热能发电系统、太阳能集热装置、燃气产热装置和储热装置，在黑启动情况下由储能启动热能发电系统，由热能发电系统为电网提供黑启动电源，从而能够实现为电网提供稳定可控的黑启动功率，同时在正常运行工况下该微电网也可参与电网供电，从而有效提高了设备的利用效率和黑启动的稳定性，降低了成本、提高了系统经济效益。
[0025]2、本专利技术通过储热装置，热能发电系统和储能系统之间的协调，在黑启动过程中通过储能启动热能发电系统，解决了热能发电系统无法自启动的问题，并减小了对储能容量的需求；通过储热装置储存黑启动所需能量，并维持热能发电装置输出功率稳定可控，降低成本的同时保证了黑启动电源的可靠性。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0027]图1为本专利技术实施例中微电网结构的拓扑图。
[0028]图2为本专利技术实施例中黑启动方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本专利技术提供进一步的详细说明。除非另有指明，本专利技术所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含
义相同。本专利技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。
[0031]本专利技术实施例提供了一种光热和燃气互补的微电网结构及黑启动方法，通过为光热发电系统配置储能装置，实现以较小容量的储能装置完成微电网中光热发电系统的启动，通过光热与燃气产热之间的互补保证发电系统再任何情况下具有充足的热能，并通过并网点向电网中注入大功率的、稳定可控的黑启动功率，以完成系统的黑启动过程。在正常运行工况下，该微电网也可向电网供电，从而提高微电网利用效率，提高经济效益。
[0032]如图1所示，一种光热和燃气互补的微电网结构，包括热能发电系统和储能系统；热能发电系统包括太阳能集热装置、燃气产热装置、储热装置和发电系统；储能系统包括电化学储能装置，电化学储能装置通过换流器接入交流母线；储热装置包括高温储热装置和低温储热装置；太阳能集热装置、燃气产热装置均与低温储热装置连接，高温储热装置与低温储热装置连通，高温储热装置连接发电系统，发电系统接入交流母线。发电系统通过交流母线连接电网以及负荷，储能系统通过交流母线连接电网以及负荷。
[0033]运行时，储热介质在高温储热装置和低温储热装置之间循环，高温储热装置中放出的高温储热介质将热能传导到发电系统发电，高温储热介质放热后进入低温储热装置；低温储热装置中的储热介质收集太阳能集热装置和燃气产热装置产生的热量，温度升高后进入高温储热装置，实现热能的循环。本实施例中，电化学储能装置为多组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热和燃气互补的微电网结构，其特征在于，包括热能发电系统和储能系统；所述热能发电系统包括太阳能集热装置、燃气产热装置、储热装置和发电系统；所述储能系统包括电化学储能装置，所述电化学储能装置通过换流器接入交流母线；所述储热装置包括高温储热装置和低温储热装置；所述太阳能集热装置、燃气产热装置均与所述低温储热装置连接，所述高温储热装置与所述低温储热装置连通，所述高温储热装置连接所述发电系统，所述发电系统接入交流母线。2.根据权利要求1所述的光热和燃气互补的微电网结构，其特征在于，所述电化学储能装置为多组串并联的蓄电池。3.根据权利要求1所述的光热和燃气互补的微电网结构，其特征在于，所述发电系统通过交流母线连接电网以及负荷。4.根据权利要求1所述的光热和燃气互补的微电网结构，其特征在于，所述储能系统通过交流母线连接电网以及负荷。5.一种微电网结构黑启动方法，基于权利要求1所述的光热和燃气互补的微电网结构，其特征在于，包括如下步骤：开始黑启动时，储能系统向交流母线供电；热能发电系统从交流母线获取启动所需电量；热能发电系统启动，当储热装置储热量高于设定阈值时，储热装置向发电系统输送热能；发电系统利用储热装置输出的热量发电，经交流母线向电网注入黑启动功率，电网逐渐启动；当储热装置储热量低于设定阈值时，燃气产热装置工作，补充热能至高于设定阈值，储热装置向发电系统输送热能，发电系统利用储热装置输出的热量发电，经交流母线向电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨，王峻尧，石世锋，秦帅，王佳溪，高颖，朱梓源，袁宝超，张潇，张婷，郑青，王坤芳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司九州方圆实业控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：