一种配置储能电站风电场黑启动方法
【专利摘要】一种储能电站风电场黑启动方法，包括以下步骤：一，首先对黑启动需要的计算数据进行收集；二，风储系统仿真建模，利用实时仿真系统建整个系统的仿真模型；三，基于全钒液流储能电池的风储系统关键技术仿真计算；四，黑启动方案的编制；五，黑启动试验方案的编制；六，根据编制的黑启动试验方案，进行黑启动试验；该配置储能电站风电场黑启动方法，在地区电网停电的情况下可以迅速恢复部分负荷的用电，提高供电可靠性，减少用户的损失；风储发电系统的相关研究，可以提高风电储能系统的功率平滑能力，改善风电场功率输出特性。
【专利说明】
一种配置储能电站风电场黑启动方法
技术领域
[0001]本发明涉及储能电站风电场应用领域，尤其是一种配置储能电站风电场黑启动方法。
【背景技术】
[0002]近年来随着不可再生能源的日益枯竭，风能、太阳能等新兴能源大规模接入电力系统比例逐年增加，然而可再生能源发电的波动性、间歇性和不可准确预测性，给现有电力系统运行带来了巨大挑战，迫切需要额外的备用容量来实现动态供需平衡以及提供调频调压辅助服务。储能作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效技术而备受关注，其主要的功能包括:能够平滑短时出力波动，跟踪调度计划出力，实现套利运行，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性，实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、热备用、电能质量治理等功能，提高系统自身的调节能力；电网黑启动电源多集中在水电机组、燃气机组、外网接入电力以及一些小火电机组。根据作为黑启动电源的特点，储能系统与风电系统组成的风储系统也同样具备黑启动机组的条件，目前国内外对于新能源发电系统的黑启动能力大多是一种憧憬，真正的研究工作没有实质性的开展，因此本项研究对于国内外来说都是一个新的课题。
【发明内容】
[0003]现有技术不能满足人们的需要，针对上述问题，本发明旨在提供一种配置储能电站风电场黑启动方法。
[0004]为实现该技术目的，本发明的方案是:一种配置储能电站风电场黑启动方法，包括以下步骤:
[0005]一，首先对黑启动需要的计算数据进行收集。首先对基本情况进行数据的收集，对重要部件的数据收集有必要去现场进行调研。
[0006]二，风储系统仿真建模，利用实时仿真系统建整个系统的仿真模型。通过仿真计算来校验风储系统启动会出现的问题，以便对黑启动试验方案的编制提供依据。
[0007]三，基于全钒液流储能电池的风储系统关键技术仿真计算，风储系统是否具备黑启动能力需要攻克几个关键技术难点。
[0008]四，黑启动方案的编制，根据整个风储系统的特点编制可行的风储黑启动方案并对黑启动涉及的电气计算进行仿真计算和分析。并跟据仿真计算结果提出可行的黑启动方案，方案应充分考虑风储系统的特点做到切实可行。
[0009]五，黑启动试验方案的编制，通过对整个风储系统黑启动过程进行仿真计算，针对风储系统提出可彳丁的黑启动试验方案，方案应能够验证风储系统作为黑启动电源的可打性，考查风储系统在电网瓦解、厂用电消失、系统“全黑”情况下，自启动及带自身厂用电的能力和稳定性；考查风储系统启动后带其他电厂厂用电、从而启动电厂机组的可行性?’考查线路空冲时是否会发生谐振及过电压等情况。
[0010]Tn ?根据编制的黑启动试验方案，进彳丁黑启动试验。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:该配置储能电站风电场黑启动方法，可以解决辽宁中北部少水电地区缺少黑启动电源的问题，提高了地区黑启动的能力；
[0012]2)风储发电系统黑启动在地区电网停电的情况下可以迅速恢复部分负荷的用电，提高供电可靠性，减少用户的损失；
[0013]3)风储发电系统的相关研究，可以提高风电储能系统的功率平滑能力，改善风电场功率输出特性；
[0014]4)风储发电系统黑启动的相关研究在储能系统平衡风电出力的基础上增加了黑启动的能力，可以减少地区增加黑启动电源的不必要的投资。
【附图说明】
[0015]图1为本发明整体流程TJK意图；
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]请参阅图1，本发明实施例中，一种配置储能电站风电场黑启动方法，包括以下步骤:
[0018]一，首先对黑启动需要的计算数据进行收集。首先对基本情况进行数据的收集，对重要部件的数据收集有必要去现场进行调研。
[0019]二，风储系统仿真建模，利用实时仿真系统建整个系统的仿真模型。通过仿真计算来校验风储系统启动会出现的问题，以便对黑启动试验方案的编制提供依据。
[0020]三，基于全钒液流储能电池的风储系统关键技术仿真计算，风储系统是否具备黑启动能力需要攻克几个关键技术难点。
[0021]四，黑启动方案的编制，根据整个风储系统的特点编制可行的风储黑启动方案并对黑启动涉及的电气计算进行仿真计算和分析。并跟据仿真计算结果提出可行的黑启动方案，方案应充分考虑风储系统的特点做到切实可行。
[0022]五，黑启动试验方案的编制，通过对整个风储系统黑启动过程进行仿真计算，针对风储系统提出可彳丁的黑启动试验方案，方案应能够验证风储系统作为黑启动电源的可打性，考查风储系统在电网瓦解、厂用电消失、系统“全黑”情况下，自启动及带自身厂用电的能力和稳定性；考查风储系统启动后带其他电厂厂用电、从而启动电厂机组的可行性?’考查线路空冲时是否会发生谐振及过电压等情况。
[0023]仿真建模包括以下三个部分:
[0024](I)风储系统单元级建模:首先需要对系统中的风机、负荷、储能单元及相关单元级控制器进行单元级建模，包括系统各组成单元的数学模型、储能单元的充放电控制模型及单元级的控制策略模型等。
[0025](2)风储系统联合发电系统建模:对系统控制器及管理系统进行建模，建立系统整体运行控制，实现风储系统联合控制模型。
[0026](3)风储系统黑启动仿真建模:搭建黑启动的启动路径、被启动电源、被启动电源厂用辅机模型。
[0027]1.2全钒液流储能系统自启动关键技术研究
[0028]全面开展研究全钥;液流储能装置的自启动条件、全钥;液流储能系统单元启动控制模式研究及全钒液流储能系统单元之间启动控制策略研究。大规模储能系统分为多个储能单元，卧牛石风电场为全国最大的储能系统容量为5MW，共分为15个单元每个单元352kW，每个单元都有自己的逆变系统，控制系统均为单独控制，控制模式又可以分为主动控制模式和被动控制模式，由于各单元相互之间没有联系选择一组单元作为主动控制模式其他单元被动模式并网运行或者选择各单元均为下垂控制利用储能单元自身调节能力来调整整个系统的电压及频率。
[0029]1.3风储联合发电系统控制策略研究
[0030]由于储能系统容量限制，将利用风力发电系统填补储能系统容量的不足，同时储能系统又能够平滑风机的有功出力两者实现互补的作用，储能系统作为风储系统的启动电源启动后，还要使风机启动组成风储的联合发电系统，当风机启动后形成了一个小的孤岛系统此时系统的功率平衡功能需储能系统来完成，储能系统将风机发出多余的电力进行存储，此时启动风机总有功不应超过储能系统容量，风机与储能系统共同组成的风储系统需要能够保证孤岛系统的稳定运行。
[0031]1.4风储系统稳定性分析研究
[0032]风储系统作为黑启动电源启动后需能够控制黑启动系统的电压及频率，黑启动过程中系统频率应控制在49.5?50.5赫兹之内，电压应控制在0.9?1.1标么值之内。风储系统组成的联合发电系统通过仿真计算研究黑启动过程中故障的扰动及负荷的冲击，根据仿真计算结果评估风储系统的黑启动能力，并提出相关的措施。
[0033]1.5风储系统黑启动方案
[0034](I)研究黑启动的目标是，在资源允许的情况下，尽可能快的恢复停电区域内尽可能多的用电负荷，同时，整个区域电网应在采取一系列恢复动作后回复到安全经济运行状
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[0035](2)风储系统黑启动电源的选择:尽量选择调节性能好、启动速度快、具备进相运行能力机组；优先选用直调电厂作为启动电源，其次选用用户电源；尽量选择接入较高电压等级的电厂；有利于快速恢复其它电源的电厂；距离负荷中心近的电厂。结合黑启动电源的选择原则和具体要求，考虑采用卧牛石储能系统及风电场作为黑启动电源，卧牛石储能装机5MW，卧牛石风电场装机49.5MW。
[0036](3)黑启动路径选择:路径的选择原则应能在尽量短的时间内以最少的操作步骤恢复系统供电；应尽量减少不同电压等级的变换；应距离下一个电源点最近，以尽快恢复本地区电网的主力电厂，建立相对稳定的供电系统；应便于主网架的快速恢复。卧牛石风电场自启动路径:备用电源启动-全钒液流储能系统_35kV母线充电-厂用电送电-监控系统启动-二次系统送电-风电机组启动。
[0037](4)风储系统黑启动计算方案:
[0038]a.分析系统是否存在自励磁问题，提出避免发生自励磁的措施。
[0039]b.谐振计算提出避免产生谐振的运行方式、操作方式，如避免对末端带有变压器的线路进行充电。确实无法避免时应进行验算，并提出防止谐振的措施。
[0040]c.工频过电压和进相计算:基于确定的储能系统自身进相能力，计算黑启动系统整体无功进相问题；对黑启动初期每条220kV及以上电压等级的线路进行末端电压升高计算，明确规定高抗、低抗、主变分接头和电源容量要求。
[0041]d.频率、电压计算:在频率电压计算中，频率应尽可能控制在49.5?50.5赫兹之内，电压应尽可能控制在0.9?1.1标么值之内。通过仿真计算应确定允许同时接入的最大负荷量。
[0042]e.系统稳定计算:系统初步恢复后，网架结构还比较薄弱，整个系统容量比较小，容易受到干扰而引发稳定问题。进行初步恢复后的系统往往比较薄弱，按照《电力系统稳定导则》的要求，黑启动初期的小系统暂态稳定性一般只按单相短路接地的单一故障来考察。黑启动过程中应按照启动路径分阶段进行负荷恢复过程中的稳定计算，并提出相关措施。
[0043]1.6风储系统黑启动试验研究
[0044]试验的主要目的是:
[0045](I)黑启动方案在实际电网中实现的可行性；
[0046](2)考查风储系统作为黑启动电源在电网瓦解、厂用电消失、系统“全黑”情况下，自启动及带自身厂用电的能力和稳定性；
[0047](3)考查风储系统作为黑启动电源启动后带其他电厂厂用电、从而启动电厂机组的可行性；
[0048](4)在空充长线过程中是否产生自励磁；
[0049](5)在空充长线过程中和甩负荷时，线路末端瞬时过电压和工频过电压倍数是否在允许范围以内；
[0050](6)在空充启备变过程中，是否会发生铁磁谐振。
[0051]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0052]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种配置储能电站风电场黑启动方法，其特征在于:整个方法包括以下步骤: 步骤一，首先对黑启动需要的计算数据进行收集。首先对基本情况进行数据的收集，对重要部件的数据收集有必要去现场进行调研。 步骤二，风储系统仿真建模，利用实时仿真系统建整个系统的仿真模型。通过仿真计算来校验风储系统启动会出现的问题，以便对黑启动试验方案的编制提供依据。 步骤三，基于全钒液流储能电池的风储系统关键技术仿真计算，风储系统是否具备黑启动能力需要攻克儿个关键技术难点。 步骤四，黑启动方案的编制，根据整个风储系统的特点编制可行的风储黑启动方案并对黑启动涉及的电气计算进行仿真计算和分析。并跟据仿真计算结果提出可行的黑启动方案，方案应充分考虑风储系统的特点做到切实可行。 步骤五，黑启动试验方案的编制，通过对整个风储系统黑启动过程进行仿真计算，针对风储系统提出可彳丁的黑启动试验方案，方案应能够验证风储系统作为黑启动电源的可打性，考查风储系统在电网瓦解、厂用电消失、系统“全黑”情况下，自启动及带自身厂用电的能力和稳定性；考查风储系统启动后带其他电厂厂用电、从而启动电厂机组的可行性?’考查线路空冲时是否会发生谐振及过电压等情况。 步骤八，根据编制的黑启动试验方案，进彳丁黑启动试验。
【文档编号】H02J3/38GK105896589SQ201410768362
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】孙峰, 王刚, 赵毅, 黄旭, 朱钰, 程绪可, 禹加, 张钊, 董鹤楠, 白雪, 张潇桐
【申请人】国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院