本发明属于电力黑启动领域，具体来说，涉及通过动模实验研究新电源作为黑启动电源的方法。
背景技术：
黑启动是指整个电网系统因故障停电后，不依赖别的系统帮助，通过系统中具有自启动能力机组的启动带动无自启动能力的机组实现整个系统恢复的过程。传统黑启动电源通常选取抽水储能电站或燃汽轮机等可靠运行性较高的电源。但是水电站受水源分布和季节的约束，在冬季枯水期，往往没有足够的水能支持黑启动。而燃气轮机存在设备复杂、维护成本高等问题。某些地区新能源资源丰富，随着智能电网环境下运行控制技术的提升，采用新能源作为黑启动电源是一种可靠有益的尝试。目前国内外缺乏对新能源参与黑启动的实质性研究，新能源参与黑启动还没有投入使用，因此这种方法需要通过实验进行验证。直接在电力系统中进行实验，会对系统稳定性和可靠性造成严重的影响，造成重大损失。电力系统动态模拟实验是对电力系统的物理模拟实验，将电力系统按一定比例关系缩小，同时保留原型的物理特性。这种动态模拟试验中，各种电力系统模型能够真实反应实际电力系统的特性，能够真实模拟电力系统中各种现象。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：提供一种新能源参与黑启动的验证方法，通过动模实验，研究和验证新能源参与电网黑启动的可行性。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新能源参与电网黑启动的动模验证方法，包括如下步骤：（1）制定新能源参与黑启动协调策略，包括以下4个步骤：（11）前期调研，基于所需验证的新能源及所在电网的实际情况，根据新能源黑启动运行特性，搜集与黑启动有关的运行数据；（12）结合动模实验室实际条件，确定模拟系统的基准电压，计算模拟环境中各电压等级对应设备参数的模拟比，包括阻抗模拟比，电压模拟比，电流模拟比，功率模拟比，根据上述参数计算值调整一次主回路设备；（13）利用仿真软件对同步发电机、新能源电源、模拟负荷等关键模块进行建模仿真，通过仿真检验新能源参与黑启动时可能会出现的问题，以便对黑启动策略的制定提供依据；（14）根据新能源发电的运行特性制定黑启动策略方案，结合软件仿真结果评价方案的可行性，并进一步完善方案，黑启动策略以新能源作为黑启动主要电源，同步发电机作为配套小容量启动电源，通过同步发电机启动新能源，二者协同启动大容量火电机组实现黑启动过程。（2）制定黑启动动模验证方案，具体步骤包括以下4个步骤：（21）熟悉动模实验室说明书，注意事项，安全规范，准备记录表，试验人员安排；（22）改造试验系统，隔离、停运、冷备用设备；（23）系统中设备试运行，确保设备无故障；（24）安装测量仪器仪表，通流通压试验，录波设备无故障；（3）指定黑启动策略具体步骤：（31）启动同步发电机，同步发电机接入新能源电源母线，同步发电机在黑启动过程中作为主参考源，为孤立小系统建立稳定的电压幅值和频率参考，待同步发电机电压稳定后，记录此时同步发电机电压及其频率。（32）待母线电压稳定后，启动新能源机组的辅机设备，为新能源电源的启动做准备；（33）启动新能源电源，当新能源电源启动成功后，记录此时新能源电源机组侧电压；（34）调整新能源电源有功出力，使同步发电机输出功率下降为0，同时维持系统的功率平衡，使新能源电源组成为系统主要电源；（35）当新能源电源有功出力达到一定规模后，接入火电机组并启动，最终由启动的火电机组对外逐步恢复供电，等待实验参数稳定后，记录同步发电机、新能源电源和火电机组的电压、电流及频率。（36）根据实验过程中记录的数据对黑启动实验结果进行评估。有益效果：1、本发明提供了一种在动模实验室对新能源作为黑启动电源可行性的验证，通过动模实验可以校验新能源作为黑启动电源可能出现的问题，避免了直接在电力系统中进行实验验证而对整个系统稳定性可能产生的威胁；2、为风能等新能源作为黑启动电源提供一种良好的验证方法，对于促进风能等新能源的利用以及解决作为传统黑启动电源的水轮机和汽轮机的一些弊端提供有力的支持；3、由于电力系统暂态过程的复杂性，仅靠理论分析很难得出全面的了解，而动模实验室是根据相似原理建立起来的电力系统物理模拟综合实验平台，相比较于传统仿真手段能够真实和直观地再现电力系统的各种动态运行工况和扰动过程；4、通动模实验和仿真结果进行对比分析，以校验实验的合理性、正确性使理论与数学模型更加完善。附图说明图1为本发明的实验系统结构图。具体实施方式下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。一种新能源参与电网黑启动的动模验证方法，包括如下步骤：第一部分：制定新能源参与黑启动协调策略，包括以下4个步骤：步骤1：前期调研，基于所需验证的新能源及所在电网的实际情况，根据新能源黑启动运行特性，搜集与黑启动有关的运行数据。步骤2：结合动模实验室实际条件（针对国内通用的电力系统动态模拟实验室，系统包括1个无穷大系统、2台风电模拟机组、1台同步发电机、4组模拟负荷、4台变压器及35kv和220kv两个电压等级的模拟线路），确定模拟系统的基准电压，计算模拟环境中各电压等级对应设备参数的模拟比：阻抗模拟比，电压模拟比，电流模拟比，功率模拟比。根据上述参数计算值调整一次主回路设备。步骤3：利用pscad仿真软件对同步发电机、新能源电源、模拟负荷等关键模块进行建模仿真，通过仿真检验新能源参与黑启动时可能会出现的问题，以便对黑启动策略的制定提供依据。步骤4：根据新能源发电的运行特性制定黑启动策略方案，结合软件仿真结果评价方案的可行性，并进一步完善方案。黑启动策略以新能源作为黑启动主要电源，同步发电机作为配套小容量启动电源，通过同步发电机启动新能源，二者协同启动大容量火电机组实现黑启动过程。其中，同步发电机为柴油发电机，新能源选用风电机组。第二部分：制定黑启动动模验证方案，具体步骤包括以下4个步骤：。步骤1：熟悉动模实验室说明书，注意事项，安全规范，准备记录表，试验人员安排等；步骤2：改造试验系统，隔离、停运、冷备用哪些设备；步骤3：系统中设备试运行，确保设备无故障；步骤4：安装测量仪器仪表，通流通压试验，录波设备无故障；第三部分：新能源黑启动动模验证根据制定好的黑启动策略，结合动模实验室现有条件，本发明制定了一套完整的实验方案，实验系统如图1所示，实验具体步骤如下：（1）按照实验要求接线（2）启动柴油发电机02g，柴油发电机接入风电场母线，为母线建立稳定的电压①给原动机整流变压器通电，并给可控硅整流桥加上三相交流电源。②同步发电机的原动机及调速系统仿真器开机。③观察转速，升至额定转速1500r/min。④接通同步发电机励磁线圈电源，发电机开始建压。⑤观察02g的机端电压，待电压稳定后，记录电压值，02g成功启动。（3）待风机母线电压稳定后，启动一组静止负荷92ld，这组静止负荷可视为风电机组的辅机设备。①观察静止负荷的测量仪表，负载侧数据稳定后，记录电流、电压。（4）启动04g直驱风力发电机①给风力发电机控制屏上电，电机侧控制器和电网侧控制器指示灯亮，表示可以启动电机。②投入系统电压，检查屏柜表计和电网侧变流控制器液晶屏上的显示值是否正确。③启动风力机，当转速升到启动频率（25hz）以上时，电机侧变流器开始发脉冲工作，将直流电压控制在625v左右。④电网侧变流器发脉冲后，当直流电压在500v~650v之间时自动合并网接触器，闭合后，直流电压稳定在625v，此时风机已并网成功。（5）调整04g风机有功出力①增大风力发电机有功输出，使02g有功出力逐渐降为0左右。②等待系统参数（电流、电压、功率）稳定后，风机成为系统主要电源。（6）接入旋转负荷94ld，旋转负载模拟火电机组，最终由启动的火电机组对外逐步恢复供电。①在旋转负荷控制屏上确认各模拟参数,设置为有功功率综合负载模型，接入旋转负载。②等待系统参数稳定，记录02g、92ld、04g、94ld处的电压、电流、频率。（7）、实验结束，停机。①调节4号模拟风力机及调速控制屏的风速旋钮，降低有功出力至0，断开风力机。②降低发电机功率(有功和无功)至0，断开qf92，再断开各92ld和94ld负载③跳发电机高压侧断路器，将发电机解列。④发电机灭磁。⑤发电机停机。⑥实验结束，保存录波器数据，整理记录的仪表读数。节点时刻电流电压频率功率02g92ld稳态02g94ld稳态04g有功输出稳定（94ld未接入）04g94ld稳态94ld94ld稳态（8）黑启动实验结果评估①实验过程中，电压稳定值要尽可能保持在0.95~1.05标幺值之间，频率尽可能控制在49.5~50.5hz之间，否则实验失败。②理论上，当风电机组在并网点电压跌落至20%额定电压或者跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组能够保持不间断并网运行。但实际实验时，需要考虑风电机组内部设定，根据风电机组低压穿越能力，调整风电机组并网点电压，保证风电机组不脱网运行。如果风机脱网，则实验失败。实验的应急预案（1）立即撤离现场并报警保持逃生出口畅通，如设备着火或设备爆炸等危险发生，应立即撤离现场，并报警。如有可能，断掉系统供电电源。（2）断开试验系统电源快速终止试验1)试验过程中，被试验线路电压、频率等运行参数无法稳定在额定值85%-125%之间。2)参加试验的相关设备发生严重威胁设备安全运行的故障（冒烟，严重震动声音，闻到烧焦味道）。3)试验组长认为需要立即中止试验的情况。（3）及时、有序停机试验过程发生机组运行参数持续恶化的情况（如机组振动、摆度、温度等参数超出现场规程要求），应及时停机，需要终止试验。停机步骤为：风电机组→发电机→负荷。黑启动实验结果稳定性分析研究：（1）实验过程中，电压稳定值要尽可能保持在0.95~1.05标幺值之间，频率尽可能控制在49.5~50.5hz之间，否则算实验失败。（2）理论上，当风电机组在并网点电压跌落至20%额定电压或者跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组能够保持不间断并网运行。但实际实验时，需要考虑风电机组内部设定，根据风电机组低压穿越能力，调整风电机组并网点电压，保证风电机组不脱网运行。如果风机脱网，则实验失败。当前第1页12