一種配置儲能電站風電場黑啟動方法
【專利摘要】一種儲能電站風電場黑啟動方法，包括以下步驟：一，首先對黑啟動需要的計算數(shù)據(jù)進行收集；二，風儲系統(tǒng)仿真建模，利用實時仿真系統(tǒng)建整個系統(tǒng)的仿真模型；三，基于全釩液流儲能電池的風儲系統(tǒng)關鍵技術仿真計算；四，黑啟動方案的編制；五，黑啟動試驗方案的編制；六，根據(jù)編制的黑啟動試驗方案，進行黑啟動試驗；該配置儲能電站風電場黑啟動方法，在地區(qū)電網(wǎng)停電的情況下可以迅速恢復部分負荷的用電，提高供電可靠性，減少用戶的損失；風儲發(fā)電系統(tǒng)的相關研究，可以提高風電儲能系統(tǒng)的功率平滑能力，改善風電場功率輸出特性。
【專利說明】
一種配置儲能電站風電場黑啟動方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及儲能電站風電場應用領域，尤其是一種配置儲能電站風電場黑啟動方法。
【背景技術】
[0002]近年來隨著不可再生能源的日益枯竭，風能、太陽能等新興能源大規(guī)模接入電力系統(tǒng)比例逐年增加，然而可再生能源發(fā)電的波動性、間歇性和不可準確預測性，給現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行帶來了巨大挑戰(zhàn)，迫切需要額外的備用容量來實現(xiàn)動態(tài)供需平衡以及提供調(diào)頻調(diào)壓輔助服務。儲能作為解決大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電接入電網(wǎng)的一種有效技術而備受關注，其主要的功能包括:能夠平滑短時出力波動，跟蹤調(diào)度計劃出力，實現(xiàn)套利運行，提高可再生能源發(fā)電的確定性、可預測性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)削峰填谷、負荷跟蹤、調(diào)頻調(diào)壓、熱備用、電能質(zhì)量治理等功能，提高系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)能力；電網(wǎng)黑啟動電源多集中在水電機組、燃氣機組、外網(wǎng)接入電力以及一些小火電機組。根據(jù)作為黑啟動電源的特點，儲能系統(tǒng)與風電系統(tǒng)組成的風儲系統(tǒng)也同樣具備黑啟動機組的條件，目前國內(nèi)外對于新能源發(fā)電系統(tǒng)的黑啟動能力大多是一種憧憬，真正的研究工作沒有實質(zhì)性的開展，因此本項研究對于國內(nèi)外來說都是一個新的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)有技術不能滿足人們的需要，針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種配置儲能電站風電場黑啟動方法。
[0004]為實現(xiàn)該技術目的，本發(fā)明的方案是:一種配置儲能電站風電場黑啟動方法，包括以下步驟:
[0005]一，首先對黑啟動需要的計算數(shù)據(jù)進行收集。首先對基本情況進行數(shù)據(jù)的收集，對重要部件的數(shù)據(jù)收集有必要去現(xiàn)場進行調(diào)研。
[0006]二，風儲系統(tǒng)仿真建模，利用實時仿真系統(tǒng)建整個系統(tǒng)的仿真模型。通過仿真計算來校驗風儲系統(tǒng)啟動會出現(xiàn)的問題，以便對黑啟動試驗方案的編制提供依據(jù)。
[0007]三，基于全釩液流儲能電池的風儲系統(tǒng)關鍵技術仿真計算，風儲系統(tǒng)是否具備黑啟動能力需要攻克幾個關鍵技術難點。
[0008]四，黑啟動方案的編制，根據(jù)整個風儲系統(tǒng)的特點編制可行的風儲黑啟動方案并對黑啟動涉及的電氣計算進行仿真計算和分析。并跟據(jù)仿真計算結果提出可行的黑啟動方案，方案應充分考慮風儲系統(tǒng)的特點做到切實可行。
[0009]五，黑啟動試驗方案的編制，通過對整個風儲系統(tǒng)黑啟動過程進行仿真計算，針對風儲系統(tǒng)提出可彳丁的黑啟動試驗方案，方案應能夠驗證風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源的可打性，考查風儲系統(tǒng)在電網(wǎng)瓦解、廠用電消失、系統(tǒng)“全黑”情況下，自啟動及帶自身廠用電的能力和穩(wěn)定性；考查風儲系統(tǒng)啟動后帶其他電廠廠用電、從而啟動電廠機組的可行性?’考查線路空沖時是否會發(fā)生諧振及過電壓等情況。
[0010]Tn ?根據(jù)編制的黑啟動試驗方案，進彳丁黑啟動試驗。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:該配置儲能電站風電場黑啟動方法，可以解決遼寧中北部少水電地區(qū)缺少黑啟動電源的問題，提高了地區(qū)黑啟動的能力；
[0012]2)風儲發(fā)電系統(tǒng)黑啟動在地區(qū)電網(wǎng)停電的情況下可以迅速恢復部分負荷的用電，提高供電可靠性，減少用戶的損失；
[0013]3)風儲發(fā)電系統(tǒng)的相關研究，可以提高風電儲能系統(tǒng)的功率平滑能力，改善風電場功率輸出特性；
[0014]4)風儲發(fā)電系統(tǒng)黑啟動的相關研究在儲能系統(tǒng)平衡風電出力的基礎上增加了黑啟動的能力，可以減少地區(qū)增加黑啟動電源的不必要的投資。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明整體流程TJK意圖；
【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種配置儲能電站風電場黑啟動方法，包括以下步驟:
[0018]一，首先對黑啟動需要的計算數(shù)據(jù)進行收集。首先對基本情況進行數(shù)據(jù)的收集，對重要部件的數(shù)據(jù)收集有必要去現(xiàn)場進行調(diào)研。
[0019]二，風儲系統(tǒng)仿真建模，利用實時仿真系統(tǒng)建整個系統(tǒng)的仿真模型。通過仿真計算來校驗風儲系統(tǒng)啟動會出現(xiàn)的問題，以便對黑啟動試驗方案的編制提供依據(jù)。
[0020]三，基于全釩液流儲能電池的風儲系統(tǒng)關鍵技術仿真計算，風儲系統(tǒng)是否具備黑啟動能力需要攻克幾個關鍵技術難點。
[0021]四，黑啟動方案的編制，根據(jù)整個風儲系統(tǒng)的特點編制可行的風儲黑啟動方案并對黑啟動涉及的電氣計算進行仿真計算和分析。并跟據(jù)仿真計算結果提出可行的黑啟動方案，方案應充分考慮風儲系統(tǒng)的特點做到切實可行。
[0022]五，黑啟動試驗方案的編制，通過對整個風儲系統(tǒng)黑啟動過程進行仿真計算，針對風儲系統(tǒng)提出可彳丁的黑啟動試驗方案，方案應能夠驗證風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源的可打性，考查風儲系統(tǒng)在電網(wǎng)瓦解、廠用電消失、系統(tǒng)“全黑”情況下，自啟動及帶自身廠用電的能力和穩(wěn)定性；考查風儲系統(tǒng)啟動后帶其他電廠廠用電、從而啟動電廠機組的可行性?’考查線路空沖時是否會發(fā)生諧振及過電壓等情況。
[0023]仿真建模包括以下三個部分:
[0024](I)風儲系統(tǒng)單元級建模:首先需要對系統(tǒng)中的風機、負荷、儲能單元及相關單元級控制器進行單元級建模，包括系統(tǒng)各組成單元的數(shù)學模型、儲能單元的充放電控制模型及單元級的控制策略模型等。
[0025](2)風儲系統(tǒng)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)建模:對系統(tǒng)控制器及管理系統(tǒng)進行建模，建立系統(tǒng)整體運行控制，實現(xiàn)風儲系統(tǒng)聯(lián)合控制模型。
[0026](3)風儲系統(tǒng)黑啟動仿真建模:搭建黑啟動的啟動路徑、被啟動電源、被啟動電源廠用輔機模型。
[0027]1.2全釩液流儲能系統(tǒng)自啟動關鍵技術研究
[0028]全面開展研究全鑰;液流儲能裝置的自啟動條件、全鑰;液流儲能系統(tǒng)單元啟動控制模式研究及全釩液流儲能系統(tǒng)單元之間啟動控制策略研究。大規(guī)模儲能系統(tǒng)分為多個儲能單元，臥牛石風電場為全國最大的儲能系統(tǒng)容量為5MW，共分為15個單元每個單元352kW，每個單元都有自己的逆變系統(tǒng)，控制系統(tǒng)均為單獨控制，控制模式又可以分為主動控制模式和被動控制模式，由于各單元相互之間沒有聯(lián)系選擇一組單元作為主動控制模式其他單元被動模式并網(wǎng)運行或者選擇各單元均為下垂控制利用儲能單元自身調(diào)節(jié)能力來調(diào)整整個系統(tǒng)的電壓及頻率。
[0029]1.3風儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究
[0030]由于儲能系統(tǒng)容量限制，將利用風力發(fā)電系統(tǒng)填補儲能系統(tǒng)容量的不足，同時儲能系統(tǒng)又能夠平滑風機的有功出力兩者實現(xiàn)互補的作用，儲能系統(tǒng)作為風儲系統(tǒng)的啟動電源啟動后，還要使風機啟動組成風儲的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，當風機啟動后形成了一個小的孤島系統(tǒng)此時系統(tǒng)的功率平衡功能需儲能系統(tǒng)來完成，儲能系統(tǒng)將風機發(fā)出多余的電力進行存儲，此時啟動風機總有功不應超過儲能系統(tǒng)容量，風機與儲能系統(tǒng)共同組成的風儲系統(tǒng)需要能夠保證孤島系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
[0031]1.4風儲系統(tǒng)穩(wěn)定性分析研究
[0032]風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源啟動后需能夠控制黑啟動系統(tǒng)的電壓及頻率，黑啟動過程中系統(tǒng)頻率應控制在49.5?50.5赫茲之內(nèi)，電壓應控制在0.9?1.1標么值之內(nèi)。風儲系統(tǒng)組成的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)通過仿真計算研究黑啟動過程中故障的擾動及負荷的沖擊，根據(jù)仿真計算結果評估風儲系統(tǒng)的黑啟動能力，并提出相關的措施。
[0033]1.5風儲系統(tǒng)黑啟動方案
[0034](I)研究黑啟動的目標是，在資源允許的情況下，盡可能快的恢復停電區(qū)域內(nèi)盡可能多的用電負荷，同時，整個區(qū)域電網(wǎng)應在采取一系列恢復動作后回復到安全經(jīng)濟運行狀
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[0035](2)風儲系統(tǒng)黑啟動電源的選擇:盡量選擇調(diào)節(jié)性能好、啟動速度快、具備進相運行能力機組；優(yōu)先選用直調(diào)電廠作為啟動電源，其次選用用戶電源；盡量選擇接入較高電壓等級的電廠；有利于快速恢復其它電源的電廠；距離負荷中心近的電廠。結合黑啟動電源的選擇原則和具體要求，考慮采用臥牛石儲能系統(tǒng)及風電場作為黑啟動電源，臥牛石儲能裝機5MW，臥牛石風電場裝機49.5MW。
[0036](3)黑啟動路徑選擇:路徑的選擇原則應能在盡量短的時間內(nèi)以最少的操作步驟恢復系統(tǒng)供電；應盡量減少不同電壓等級的變換；應距離下一個電源點最近，以盡快恢復本地區(qū)電網(wǎng)的主力電廠，建立相對穩(wěn)定的供電系統(tǒng)；應便于主網(wǎng)架的快速恢復。臥牛石風電場自啟動路徑:備用電源啟動-全釩液流儲能系統(tǒng)_35kV母線充電-廠用電送電-監(jiān)控系統(tǒng)啟動-二次系統(tǒng)送電-風電機組啟動。
[0037](4)風儲系統(tǒng)黑啟動計算方案:
[0038]a.分析系統(tǒng)是否存在自勵磁問題，提出避免發(fā)生自勵磁的措施。
[0039]b.諧振計算提出避免產(chǎn)生諧振的運行方式、操作方式，如避免對末端帶有變壓器的線路進行充電。確實無法避免時應進行驗算，并提出防止諧振的措施。
[0040]c.工頻過電壓和進相計算:基于確定的儲能系統(tǒng)自身進相能力，計算黑啟動系統(tǒng)整體無功進相問題；對黑啟動初期每條220kV及以上電壓等級的線路進行末端電壓升高計算，明確規(guī)定高抗、低抗、主變分接頭和電源容量要求。
[0041]d.頻率、電壓計算:在頻率電壓計算中，頻率應盡可能控制在49.5?50.5赫茲之內(nèi)，電壓應盡可能控制在0.9?1.1標么值之內(nèi)。通過仿真計算應確定允許同時接入的最大負荷量。
[0042]e.系統(tǒng)穩(wěn)定計算:系統(tǒng)初步恢復后，網(wǎng)架結構還比較薄弱，整個系統(tǒng)容量比較小，容易受到干擾而引發(fā)穩(wěn)定問題。進行初步恢復后的系統(tǒng)往往比較薄弱，按照《電力系統(tǒng)穩(wěn)定導則》的要求，黑啟動初期的小系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性一般只按單相短路接地的單一故障來考察。黑啟動過程中應按照啟動路徑分階段進行負荷恢復過程中的穩(wěn)定計算，并提出相關措施。
[0043]1.6風儲系統(tǒng)黑啟動試驗研究
[0044]試驗的主要目的是:
[0045](I)黑啟動方案在實際電網(wǎng)中實現(xiàn)的可行性；
[0046](2)考查風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源在電網(wǎng)瓦解、廠用電消失、系統(tǒng)“全黑”情況下，自啟動及帶自身廠用電的能力和穩(wěn)定性；
[0047](3)考查風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源啟動后帶其他電廠廠用電、從而啟動電廠機組的可行性；
[0048](4)在空充長線過程中是否產(chǎn)生自勵磁；
[0049](5)在空充長線過程中和甩負荷時，線路末端瞬時過電壓和工頻過電壓倍數(shù)是否在允許范圍以內(nèi)；
[0050](6)在空充啟備變過程中，是否會發(fā)生鐵磁諧振。
[0051]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0052]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發(fā)明技術方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種配置儲能電站風電場黑啟動方法，其特征在于:整個方法包括以下步驟: 步驟一，首先對黑啟動需要的計算數(shù)據(jù)進行收集。首先對基本情況進行數(shù)據(jù)的收集，對重要部件的數(shù)據(jù)收集有必要去現(xiàn)場進行調(diào)研。 步驟二，風儲系統(tǒng)仿真建模，利用實時仿真系統(tǒng)建整個系統(tǒng)的仿真模型。通過仿真計算來校驗風儲系統(tǒng)啟動會出現(xiàn)的問題，以便對黑啟動試驗方案的編制提供依據(jù)。 步驟三，基于全釩液流儲能電池的風儲系統(tǒng)關鍵技術仿真計算，風儲系統(tǒng)是否具備黑啟動能力需要攻克兒個關鍵技術難點。 步驟四，黑啟動方案的編制，根據(jù)整個風儲系統(tǒng)的特點編制可行的風儲黑啟動方案并對黑啟動涉及的電氣計算進行仿真計算和分析。并跟據(jù)仿真計算結果提出可行的黑啟動方案，方案應充分考慮風儲系統(tǒng)的特點做到切實可行。 步驟五，黑啟動試驗方案的編制，通過對整個風儲系統(tǒng)黑啟動過程進行仿真計算，針對風儲系統(tǒng)提出可彳丁的黑啟動試驗方案，方案應能夠驗證風儲系統(tǒng)作為黑啟動電源的可打性，考查風儲系統(tǒng)在電網(wǎng)瓦解、廠用電消失、系統(tǒng)“全黑”情況下，自啟動及帶自身廠用電的能力和穩(wěn)定性；考查風儲系統(tǒng)啟動后帶其他電廠廠用電、從而啟動電廠機組的可行性?’考查線路空沖時是否會發(fā)生諧振及過電壓等情況。 步驟八，根據(jù)編制的黑啟動試驗方案，進彳丁黑啟動試驗。
【文檔編號】H02J3/38GK105896589SQ201410768362
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月4日
【發(fā)明人】孫峰, 王剛, 趙毅, 黃旭, 朱鈺, 程緒可, 禹加, 張釗, 董鶴楠, 白雪, 張瀟桐
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院