一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法，所述液流電池儲能系統(tǒng)包括：液流電池系統(tǒng)；第一變壓器；與所述液流電池系統(tǒng)和所述第一變壓器相連接的儲能逆變器；電池管理系統(tǒng)；與所述電池管理系統(tǒng)、儲能逆變器和第一母線相連接的能量管理系統(tǒng)；所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線斷電后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷，并根據(jù)液流電池系統(tǒng)當前電池SOC滿足一定預設條件的判斷結果下發(fā)進入黑啟動模式控制指令；本發(fā)明能夠在整個風場失電停運后，在無法依靠其它電網(wǎng)送電恢復的條件下，通過液流電池系統(tǒng)給風場無啟動能力的機組和部分負荷供電，逐步擴大系統(tǒng)的恢復范圍。
【專利說明】
一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種液流電池技術領域，具體為一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術】
[0002]液流電池具有設計靈活(功率和容量可獨立設計)、使用壽命長、充放電性能好、選址自由、能量效率高、安全環(huán)保、維護費用低和易實現(xiàn)規(guī)?；铍姷绕渌Ｒ?guī)電池所不具備的諸多優(yōu)點。實際應用時，液流電池可以廣泛應用于風能、太陽能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)作為儲能系統(tǒng)，使產(chǎn)生的電力能夠連續(xù)穩(wěn)定的輸出；也可以用來對電網(wǎng)進行削峰填谷，將用電低谷的電力儲存起來，在用電高峰時輸出，以此來平衡電力供需；另外，還可以作為應急電源系統(tǒng)和備用電站等，被認為是最具商業(yè)化前景的儲能技術之一。
[0003]風能作為一種新能源，目前已經(jīng)獲得了廣泛的應用，但是，對于僅僅配置了風機設備的風力發(fā)電場來說，在整個電網(wǎng)系統(tǒng)因故障斷電后，無自啟動能力的風力發(fā)電機組在無法依靠電網(wǎng)送電恢復的情況下，將無法正常工作，從而限制了風力發(fā)電設備的大規(guī)模應用。為了有效防范類似情況，需要風力發(fā)電廠配套相應設備能夠自己〃黑啟動〃給負載獨立可靠供電。黑啟動是指通過具有自啟動能力機組的啟動，帶動無自啟動能力的機組，然后逐漸擴大系統(tǒng)的恢復范圍?，F(xiàn)有技術中的黑啟動電源主要有以下幾種:I)柴油發(fā)電機；2)燃氣輪機;3)UPS不間斷電源。但是對于柴油發(fā)電機來說，需要消耗化石燃料，不清潔環(huán)保;對于燃氣輪機來說，其設備復雜，安裝施工復雜，維護成本高;UPS帶電時間受限于其容量和成本，不能夠滿足長時間在無電條件下進行黑啟動的條件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法。
[0005]本發(fā)明的技術手段如下:
[0006]—種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，所述風場包括第一母線、第二母線、第一母線與第二母線之間的主變壓器、以及與第一母線相連接的多條風機線路，所述液流電池儲能系統(tǒng)包括:
[0007]液流電池系統(tǒng);所述液流電池系統(tǒng)包括電堆、正極儲液罐、負極儲液罐、循環(huán)栗和電解液循環(huán)管路；
[0008]與所述第一母線相連接的第一變壓器；
[0009]與所述液流電池系統(tǒng)和所述第一變壓器相連接的儲能逆變器;所述儲能逆變器將液流電池系統(tǒng)輸出的直流電進行逆變后通過第一變壓器升壓輸出至所述第一母線，以及將第一母線上的交流電經(jīng)過第一變壓器降壓后由儲能逆變器進行整流輸出給所述液流電池系統(tǒng)充電；
[0010]與所述液流電池系統(tǒng)相連接的電池管理系統(tǒng);所述電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)測液流電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù);所述運行參數(shù)至少包括電池SOC;
[0011]與所述電池管理系統(tǒng)、儲能逆變器和第一母線相連接的能量管理系統(tǒng);所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線斷電后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷，并根據(jù)液流電池系統(tǒng)當前電池SOC滿足一定預設條件的判斷結果下發(fā)進入黑啟動模式控制指令;在能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，所述儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)棣?F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求；
[0012]進一步地，所述能量管理系統(tǒng)通過就地監(jiān)控系統(tǒng)連接所述儲能逆變器和液流電池系統(tǒng);所述運行參數(shù)還包括電池電壓;在所述能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，就地監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的進入黑啟動模式控制指令啟動液流電池系統(tǒng)，所述能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷；
[0013]進一步地，在所述儲能逆變器調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，所述風機線路中的任一風力發(fā)電機啟動;所述風力發(fā)電機連接有控制裝置;所述控制裝置檢測當前第一母線電壓，并判斷當前第一母線電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則所述控制裝置繼續(xù)進行上述判斷；
[0014]進一步地，所述液流電池系統(tǒng)至少有2個，且互為備份;所述第一變壓器具有兩個初級線圈；每一液流電池系統(tǒng)經(jīng)由一儲能逆變器與所述第一變壓器的一初級線圈相連接；當任一正在運行中的液流電池系統(tǒng)發(fā)生故障時，作為備份的另一液流電池系統(tǒng)啟動并運行；
[0015]進一步地，所述液流電池儲能系統(tǒng)還包括UPS和與第一母線相連接的第二變壓器；第一母線未斷電時，第二變壓器對第一母線電壓進行變換后輸出電能給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源，第一母線斷電時，由所述UPS給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源；
[0016]另外，所述風場還包括與第一母線相連接的多條負荷線路，多條負荷線路按照等級順序分為重要負荷線路和非重要負荷線路，在控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行之后，再運行所述風力發(fā)電機、液流電池系統(tǒng)和儲能逆變器所構成的微網(wǎng)，并且在微網(wǎng)電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，按照等級順序依次啟動各重要負荷線路；
[0017]進一步地，所述風力發(fā)電機的發(fā)電功率低于液流電池額定功率的80%。
[0018]—種如上所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟:
[0019I①電池管理系統(tǒng)監(jiān)測液流電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù)，所述運行參數(shù)至少包括電池SOC，執(zhí)行②；
[0020]②能量管理系統(tǒng)判斷第一母線是否斷電，是則執(zhí)行③，否則返回②；
[0021]③能量管理系統(tǒng)判斷電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件，是則執(zhí)行④，否則返回②；
[0022]④能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令，執(zhí)行⑤；
[0023]⑤儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求；
[0024]進一步地，所述運行參數(shù)還包括電池電壓;所述工作方法在步驟④和步驟⑤之間還具有如下步驟:
[0025]啟動液流電池系統(tǒng)；
[0026]能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則執(zhí)行⑤，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷；
[0027]進一步地，所述工作方法在步驟⑤之后還具有如下步驟:
[0028]啟動所述風機線路中的任一風力發(fā)電機；
[0029]控制裝置檢測當前第一母線電壓，并判斷當前第一母線電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則繼續(xù)對當前第一母線電壓是否正常進行判斷。
[0030]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法，能夠在整個風場失電停運后，在無法依靠其它電網(wǎng)送電恢復的條件下，直接通過液流電池系統(tǒng)為風場無啟動能力的機組和部分負荷供電，進而逐步逐級擴大風電系統(tǒng)的恢復范圍，最終實現(xiàn)整個風場系統(tǒng)供電的恢復；由于無需額外配置柴油發(fā)電機、燃氣輪機或UPS等啟動電源及相應輔助設備，無需對風場儲能系統(tǒng)和結構進行改進，該系統(tǒng)與現(xiàn)有技術相比，具有結構簡單、成本大幅度降低、啟動速度快，儲能系統(tǒng)利用率高等一系列優(yōu)點。
【附圖說明】
[0031 ]圖1是本發(fā)明所述液流電池儲能系統(tǒng)的結構示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明風場示例的結構示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明能量管理系統(tǒng)、就地監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲能逆變器和液流電池系統(tǒng)之間的連接示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明所述工作方法的流程圖；
[0035]圖中:1、第一母線，2、第一變壓器，3、儲能逆變器，4、液流電池系統(tǒng)，5、第二變壓器，6、UPS，7、第二母線，8、1號風機線路，9、2號風機線路，10、3號風機線路，11、主變壓器，
12、1號負荷線路，13、2號負荷線路，14、PT線，15、SVG線路。
【具體實施方式】
[0036]如圖1、圖2和圖3所不的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，所述風場包括第一母線1、第二母線7、第一母線I與第二母線7之間的主變壓器11、以及與第一母線I相連接的多條風機線路，所述液流電池儲能系統(tǒng)包括:液流電池系統(tǒng)4;所述液流電池系統(tǒng)4包括電堆、正極儲液罐、負極儲液罐、循環(huán)栗和電解液循環(huán)管路;與所述第一母線I相連接的第一變壓器2;與所述液流電池系統(tǒng)4和所述第一變壓器2相連接的儲能逆變器3;所述儲能逆變器3將液流電池系統(tǒng)4輸出的直流電進行逆變后通過第一變壓器2升壓輸出至所述第一母線I，以及將第一母線I上的交流電經(jīng)過第一變壓器2降壓后由儲能逆變器3進行整流輸出給所述液流電池系統(tǒng)4充電；與所述液流電池系統(tǒng)4相連接的電池管理系統(tǒng);所述電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)測液流電池系統(tǒng)4的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù)；所述運行參數(shù)至少包括電池SOC;與所述電池管理系統(tǒng)、儲能逆變器3和第一母線I相連接的能量管理系統(tǒng);所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線I斷電后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷，并根據(jù)液流電池系統(tǒng)4當前電池SOC滿足一定預設條件的判斷結果下發(fā)進入黑啟動模式控制指令;在能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，所述儲能逆變器3由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器2升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求;進一步地，所述能量管理系統(tǒng)通過就地監(jiān)控系統(tǒng)連接所述儲能逆變器3和液流電池系統(tǒng)4;所述運行參數(shù)還包括電池電壓;在所述能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，就地監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的進入黑啟動模式控制指令啟動液流電池系統(tǒng)4，所述能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則儲能逆變器3由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器2升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷;進一步地，在所述儲能逆變器3調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器2升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，所述風機線路中的任一風力發(fā)電機啟動;所述風力發(fā)電機連接有控制裝置;所述控制裝置檢測當前第一母線電壓，并判斷當前第一母線電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則所述控制裝置繼續(xù)進行上述判斷;進一步地，所述液流電池系統(tǒng)4至少有2個，且互為備份;所述第一變壓器2具有兩個初級線圈;每一液流電池系統(tǒng)4經(jīng)由一儲能逆變器3與所述第一變壓器2的一初級線圈相連接；當任一正在運行中的液流電池系統(tǒng)4發(fā)生故障時，作為備份的另一液流電池系統(tǒng)啟動并運行;進一步地，所述液流電池儲能系統(tǒng)還包括UPS6和與第一母線I相連接的第二變壓器5;第一母線I未斷電時，第二變壓器5對第一母線I電壓進行變換后輸出電能給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)4、儲能逆變器3、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源，第一母線I斷電時，由所述UPS6給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)4、儲能逆變器3、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源；另外，所述風場還包括與第一母線I相連接的多條負荷線路，多條負荷線路按照等級順序分為重要負荷線路和非重要負荷線路，在控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行之后，再運行所述風力發(fā)電機、液流電池系統(tǒng)4和儲能逆變器3所構成的微網(wǎng)，并且在微網(wǎng)電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，按照等級順序依次啟動各重要負荷線路;進一步地，所述風力發(fā)電機的發(fā)電功率低于液流電池額定功率的80%。
[0037]如圖1至圖4所不的一種如上所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟:
[0038I①電池管理系統(tǒng)監(jiān)測液流電池系統(tǒng)4的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù)，所述運行參數(shù)至少包括電池SOC，執(zhí)行②；
[0039]②能量管理系統(tǒng)判斷第一母線I是否斷電，是則執(zhí)行③，否則返回②；
[0040]③能量管理系統(tǒng)判斷電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池SOC是否滿足一定預設條件，是則執(zhí)行④，否則返回②；
[0041]④能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令，執(zhí)行⑤；
[0042 ]⑤儲能逆變器3由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器2升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求；
[0043]進一步地，所述運行參數(shù)還包括電池電壓;所述工作方法在步驟④和步驟⑤之間還具有如下步驟:
[0044]啟動液流電池系統(tǒng)4;
[0045]能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則執(zhí)行⑤，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷；
[0046]進一步地，所述工作方法在步驟⑤之后還具有如下步驟:
[0047]啟動所述風機線路中的任一風力發(fā)電機；
[0048]控制裝置檢測當前第一母線I電壓，并判斷當前第一母線I電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則繼續(xù)對當前第一母線I電壓是否正常進行判斷。
[0049]本發(fā)明所述風場還包括與第一母線I相連接的PT線14和SVG線路15;其中，負荷線路包括風場內(nèi)負載、風機箱變、應急照明等;PT線14主要用于檢同期或檢無壓;SVG線路15主要補償系統(tǒng)無功功率，提供功率因數(shù)，維持第一母線I電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。本發(fā)明所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線I斷電后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷;所述一定預設條件為>2%;所述能量管理系統(tǒng)還對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，這里的預設電壓為儲能逆變器3的工作啟動電壓;所述電解液循環(huán)管路包括管路、以及安裝在管路上的電動閥門、流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等。本發(fā)明在能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，所述儲能逆變器3由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器2升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求，另外，在控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行之后，再運行所述風力發(fā)電機、液流電池系統(tǒng)4和儲能逆變器3所構成的微網(wǎng)，并且在微網(wǎng)電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，按照等級順序依次啟動各重要負荷線路，這里的電能質(zhì)量國家標準具體可以為《GB/T 12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差》和《GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，本發(fā)明在控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行之后，再運行所述風力發(fā)電機、液流電池系統(tǒng)4和儲能逆變器3所構成的微網(wǎng)，下面簡要描述所述微網(wǎng)建立并運行的過程，當風速超過風力發(fā)電機的切入風速時，漿距控制器調(diào)節(jié)葉片漿距角使風力發(fā)電機啟動，當風力發(fā)電機的轉速接近于同步轉速時，勵磁調(diào)節(jié)器工作，向風力發(fā)電機提供勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電流大小使風力發(fā)電機的電壓接近于微網(wǎng)電壓，風機變流器檢測微網(wǎng)參數(shù)是否滿足并網(wǎng)條件，調(diào)整風力發(fā)電機的參數(shù)，確保與微網(wǎng)同頻同相同壓;并網(wǎng)后，通過調(diào)節(jié)勵磁電流逐漸增大風力發(fā)電機的并網(wǎng)功率，同時監(jiān)測微網(wǎng)電壓和頻率的幅值變化，在微網(wǎng)電壓處于一定波動范圍內(nèi)之后，按照等級順序依次啟動各重要負荷線路;其中的漿距控制器、勵磁調(diào)節(jié)器和風機變流器在控制裝置判斷當前第一母線I電壓正常之后啟動;所述控制裝置判斷當前的第一母線I電壓是否正常，具體可以為判斷當前第一母線電壓的頻率和相位是否與第一母線電壓正常供電時的頻率和相位一致，判斷當前第一母線電壓的幅值是否為第一母線正常供電時的電壓±預設波動范圍，這里的預設波動范圍可以為1 %，本發(fā)明的液流電池系統(tǒng)4可以有2個，且互為備份，每一液流電池系統(tǒng)4均包括電堆、正極儲液罐、負極儲液罐、循環(huán)栗和電解液循環(huán)管路;兩個液流電池系統(tǒng)彼此之間電路、液路相互獨立，且能夠單獨被調(diào)度，當其中一液流電池系統(tǒng)發(fā)生故障時，另外的一液流電池系統(tǒng)能夠繼續(xù)運行，提高了儲能系統(tǒng)的利用率;所述第一變壓器2可以采用雙分裂變壓器;液流電池系統(tǒng)4經(jīng)由儲能逆變器3、第一變壓器2連接至第一母線I;能量管理系統(tǒng)與就地監(jiān)控系統(tǒng)之間、以及就地監(jiān)控系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)之間采用MODBUS_TCP通訊協(xié)議;就地監(jiān)控系統(tǒng)與儲能逆變器3之間采用CAN總線實現(xiàn)通訊;本發(fā)明所述控制裝置用于檢測當前第一母線電壓的幅值、頻率和相位，并用于判斷當前第一母線電壓的幅值、頻率和相位是否與第一母線電壓正常時的幅值、頻率和相位一致，以及當當前第一母線電壓的幅值、頻率和相位與第一母線電壓正常時的幅值、頻率和相位一致時用于控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，當當前第一母線電壓的幅值、頻率和相位與第一母線電壓正常時的幅值、頻率和相位不一致時用于繼續(xù)對當前第一母線電壓的幅值、頻率和相位是否與第一母線電壓正常時的幅值、頻率和相位一致進行判斷;所述控制裝置與各風機線路和第一母線I相連接;各風機線路中含有風力發(fā)電機。
[0050]本發(fā)明所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線I是否斷電的同時，還檢測儲能逆變器3交流側電壓是否為零，以及檢測主變壓器11高壓側交流電壓是否為零，在獲知第一母線I斷電、儲能逆變器3交流側電壓為零、以及檢測主變壓器11高壓側交流電壓為零之后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)4當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷，并根據(jù)液流電池系統(tǒng)4當前電池SOC滿足一定預設條件的判斷結果下發(fā)進入黑啟動模式控制指令;本發(fā)明所述風力發(fā)電機的發(fā)電功率低于液流電池額定功率的80%，因為當風力發(fā)電機的發(fā)電功率大于液流電池額定功率時，此時微網(wǎng)電壓的頻率和幅值波動很大，遠超過電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求，風機變流器由于低電壓穿越保護退出；逐漸風力發(fā)電機的發(fā)電功率，監(jiān)測微網(wǎng)電壓的電能質(zhì)量，當風力發(fā)電機的發(fā)電功率小于液流電池額定功率的80%，此時微網(wǎng)電壓的幅值和頻率輸出穩(wěn)定，滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求。
[0051]本發(fā)明具有黑啟動功能的風場內(nèi)設備斷電順序符合電力規(guī)范要求即先斷負荷再斷電源的原則；如圖2所示，在第一母線I斷電后，首先依次斷開各風機線路與第一母線I之間的連接，具體地，風場包括I號風機線路8、2號風機線路9和3號風機線路10，I號風機線路8通過開關SI與第一母線I相連，2號風機線路9通過開關S2與第一母線I相連，3號風機線路10通過開關S3與第一母線I相連，則依次斷開開關S1、開關S2和開關S3，在各風機線路與第一母線I之間的連接斷開之后，再依次斷開各負荷線路與第一母線I之間的連接，具體地，風場包括I號負荷線路12、2號負荷線路13，I號負荷線路12通過開關S4與第一母線I相連，2號負荷線路13通過開關S5與第一母線I相連，則依次斷開開關S4、開關S5，在各負荷線路與第一母線I之間的連接斷開之后，然后斷開前述PT線14、SVG線路15與第一母線I之間的連接，具體地，PT線14與第一母線I之間通過開關S6連接，SVG線路15與第一母線I之間通過開關S7連接，則依次斷開開關S6、S7，最后斷開第一母線I與主變壓器11之間的連接，具體地，斷開開關S8。
[0052]本發(fā)明提供的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)及其工作方法，能夠在整個風場失電停運后，在無法依靠其它電網(wǎng)送電恢復的條件下，直接通過液流電池系統(tǒng)為風場無啟動能力的機組和部分負荷供電，進而逐步逐級擴大風電系統(tǒng)的恢復范圍，最終實現(xiàn)整個風場系統(tǒng)供電的恢復；由于無需額外配置柴油發(fā)電機、燃氣輪機或UPS等啟動電源及相應輔助設備，無需對風場儲能系統(tǒng)和結構進行改進，該系統(tǒng)與現(xiàn)有技術相比，具有結構簡單、成本大幅度降低、啟動速度快，儲能系統(tǒng)利用率高等一系列優(yōu)點。
[0053]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，所述風場包括第一母線、第二母線、第一母線與第二母線之間的主變壓器、以及與第一母線相連接的多條風機線路，其特征在于所述液流電池儲能系統(tǒng)包括: 液流電池系統(tǒng);所述液流電池系統(tǒng)包括電堆、正極儲液罐、負極儲液罐、循環(huán)栗和電解液循環(huán)管路； 與所述第一母線相連接的第一變壓器； 與所述液流電池系統(tǒng)和所述第一變壓器相連接的儲能逆變器;所述儲能逆變器將液流電池系統(tǒng)輸出的直流電進行逆變后通過第一變壓器升壓輸出至所述第一母線，以及將第一母線上的交流電經(jīng)過第一變壓器降壓后由儲能逆變器進行整流輸出給所述液流電池系統(tǒng)充電； 與所述液流電池系統(tǒng)相連接的電池管理系統(tǒng);所述電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)測液流電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù);所述運行參數(shù)至少包括電池SOC; 與所述電池管理系統(tǒng)、儲能逆變器和第一母線相連接的能量管理系統(tǒng);所述能量管理系統(tǒng)在獲知第一母線斷電后，對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件進行判斷，并根據(jù)液流電池系統(tǒng)當前電池SOC滿足一定預設條件的判斷結果下發(fā)進入黑啟動模式控制指令;在能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，所述儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求。2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，其特征在于所述能量管理系統(tǒng)通過就地監(jiān)控系統(tǒng)連接所述儲能逆變器和液流電池系統(tǒng);所述運行參數(shù)還包括電池電壓;在所述能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令之后，就地監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的進入黑啟動模式控制指令啟動液流電池系統(tǒng)，所述能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，其特征在于在所述儲能逆變器調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，所述風機線路中的任一風力發(fā)電機啟動;所述風力發(fā)電機連接有控制裝置;所述控制裝置檢測當前第一母線電壓，并判斷當前第一母線電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則所述控制裝置繼續(xù)進行上述判斷。4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，其特征在于所述液流電池系統(tǒng)至少有2個，且互為備份;所述第一變壓器具有兩個初級線圈；每一液流電池系統(tǒng)經(jīng)由一儲能逆變器與所述第一變壓器的一初級線圈相連接；當任一正在運行中的液流電池系統(tǒng)發(fā)生故障時，作為備份的另一液流電池系統(tǒng)啟動并運行。5.根據(jù)權利要求2所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，其特征在于所述液流電池儲能系統(tǒng)還包括UPS和與第一母線相連接的第二變壓器;第一母線未斷電時，第二變壓器對第一母線電壓進行變換后輸出電能給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源，第一母線斷電時，由所述UPS給能量管理系統(tǒng)、液流電池系統(tǒng)、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)提供工作電源。6.根據(jù)權利要求3所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，所述風場還包括與第一母線相連接的多條負荷線路，多條負荷線路按照等級順序分為重要負荷線路和非重要負荷線路，其特征在于在控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行之后，再運行所述風力發(fā)電機、液流電池系統(tǒng)和儲能逆變器所構成的微網(wǎng)，并且在微網(wǎng)電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求之后，按照等級順序依次啟動各重要負荷線路。7.根據(jù)權利要求3所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)，其特征在于所述風力發(fā)電機的發(fā)電功率低于液流電池額定功率的80%。8.—種如權利要求1所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述工作方法包括如下步驟: ①電池管理系統(tǒng)監(jiān)測液流電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)并獲取運行參數(shù)，所述運行參數(shù)至少包括電池SOC，執(zhí)行②； ②能量管理系統(tǒng)判斷第一母線是否斷電，是則執(zhí)行③，否則返回②； ③能量管理系統(tǒng)判斷電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池SOC是否滿足一定預設條件，是則執(zhí)行④，否則返回②； ④能量管理系統(tǒng)下發(fā)進入黑啟動模式控制指令，執(zhí)行⑤； ⑤儲能逆變器由PQ控制模式改變?yōu)閂/F控制模式，并且調(diào)整輸出電壓使得第一變壓器升壓后得到的電壓滿足電能質(zhì)量國家標準所規(guī)定的電能質(zhì)量要求。9.根據(jù)權利要求8所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述運行參數(shù)還包括電池電壓;所述工作方法在步驟④和步驟⑤之間還具有如下步驟: 啟動液流電池系統(tǒng)； 能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓進行判斷，是則執(zhí)行⑤，否則能量管理系統(tǒng)對電池管理系統(tǒng)反饋的液流電池系統(tǒng)當前電池電壓是否大于等于預設電壓繼續(xù)進行判斷。10.根據(jù)權利要求8所述的一種具有風場黑啟動功能的液流電池儲能系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述工作方法在步驟⑤之后還具有如下步驟: 啟動所述風機線路中的任一風力發(fā)電機； 控制裝置檢測當前第一母線電壓，并判斷當前第一母線電壓是否正常，是則控制所述風力發(fā)電機進行限功率運行，否則繼續(xù)對當前第一母線電壓是否正常進行判斷。
【文檔編號】H02J3/38GK105978008SQ201510837505
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年11月26日
【發(fā)明人】邵家云, 張華民, 馬相坤, 徐世博, 韓樂聰
【申請人】大連融科儲能技術發(fā)展有限公司