【技术实现步骤摘要】
一种用于风储系统黑启动的控制与优化方法及系统
[0001]本专利技术属于新能源电网控制领域，具体涉及一种用于风储系统黑启动的控制与优化方法及系统。
技术介绍
[0002]风电场是新型电力系统的重要组成部分。在传统电力系统中，依靠具有自启动能力的火电机组，可以在系统故障停运后不借助外部帮助恢复电能供应，实现黑启动。而风电机组不具备自启动能力，且由高比例风电组成的微电网中包含大量的电力电子设备，惯量小、过载能力差，与传统电力系统中以旋转类电源为主的情况有很大的不同，目前较为成熟的传统电力系统黑启动策略无法直接应用至微电网系统中。其次，由于包含光伏、风机等波动性和随机性较大的可再生能源，微电网系统相对比较脆弱，在黑启动过程中容易造成电压和频率的失稳。储能系统的引入将使风电场作为黑启动电源成为可能。在电网正常运行时，储能可以提高系统稳定性；电网发生大停电之后，储能技术的应用可以加快电网供电的恢复，如在英国大停电的恢复过程中，英国电网通过启动储能电站减少了停电损失。
[0003]目前，对于以风电/光伏为主网进行黑启动的研究才刚刚起步，尚未投入到实际工程应用之中。在现有技术中，大部分风储系统黑启动技术致力于将风储系统作为黑启动电源以启动火电机组来实现供电的恢复，而并非仅依靠风储系统与当地负荷形成稳定的微电网。两者在时间尺度以及启动过程中的稳定性上有很大差别。同时，黑启动过程中的励磁涌流问题、风机起动问题以及风储系统稳定性的问题依然需要解决，在没有传统旋转类电源的情况下，这些问题的处理方式会有所差异。现有技术中研究的风电场...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于风储系统黑启动的控制与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)各储能电站采用下垂控制策略，且零升压启动至额定电压U
n
，为系统建立稳定的频率和电压，同时给系统中的空载线路和变压器充电；(2)投入风电场辅助设备，双馈异步风力发电机在步骤(1)中外部电压U
n
的支撑下进行转子并网，并对双馈异步风力发电机的转子电流i
rd
、i
rq
进行控制，使定子绕组的空载电动势E0与母线电压U
n
完全相同，即电压跟踪，以实现后续风机的平滑并网；(3)将双馈异步风力发电机的定子并网，同时切换转子侧变流器从步骤(2)中空载并网模式到MPPT控制模式，以捕获最大风能，定子侧变流器稳定直流侧电容电压U
C
和并网的无功功率Q
wind
，使风电场完成自启动并以恒定功率输出；(4)待风电场完成自启动后，投入相应负荷，形成稳定的风储孤岛系统为当地负荷供电；(5)建立待研究供电网络的数学模型，计算每座风电场到储能电站的等效电气距离，用于优化各风电场的黑启动次序；(6)按照步骤(5)中确定的黑启动次序对每座风电场依次执行步骤(2)
‑
(4)，完成黑启动过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的下垂控制用于模拟传统同步发电机一次调频的过程，根据系统电压与频率变动调整逆变器输出的无功功率及有功功率，通过如下的目标方程来实现电压和频率的调整过程：P
ref
＝P
e
‑
D
p
(ω
n
‑
ω)Q
ref
＝Q
e
‑
D
q
(U
n
‑
U)通过电压和频率的误差得到功率指令后，再经电压电流双闭环得到储能系统的内电势参考值，其中P
ref
、Q
ref
为设定的有功、无功参考值，P
e
、Q
e
为逆变器的实际输出功率；ω
n
、ω为系统额定频率和实际频率，U
n
、U为额定输出电压和实际输出电压，D
p
、D
q
为P
‑
ω和Q
‑
V下垂系数；将逆变器的输出电压指令从0开始线性增加到系统额定电压U
n
，以抑制空载变压器合闸时产生的励磁涌流，防止励磁涌流造成后续风电场自启动失败。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，定子绕组的空载电动势用转子电流表示为：其中L
m
为定转子绕组的等效互感，u
ds
、u
qs
分别为定子绕组电压的dq分量，若按定子电压矢量定向，则应有u
ds
＝U
s
，u
qs
＝0；i
qr
、i
dr
为同一坐标系下的转子电流dq分量，ω1为电机同步转速，稳态下式中的导数项为0，结合对定子电势的并网要求得到转子绕组的电流指令为：
式中，U
s
为电网额定电压，得到的电流误差再经电压环PI调节器得到转子侧变流器的电压指令，从而执行双馈异步风力发电机的空载起动。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中MPPT控制模式具体为：采用功率反馈法控制风机机械功率P
mech
运行于风机最佳功率—转速曲线P...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳丹，冀肖彤，江克证，康逸群，梅欣，邓万婷，熊平，肖繁，叶畅，胡畔，曹侃，谭道军，王伟，陈孝明，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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