一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法与流程

1.本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法。


背景技术：

2.实现双碳目标需要大规模应用新能源电力，基于新能源的新型电力系统需要大规模储能增加电网的电力灵活性调节能力，保证电网的安全运行。储能应用于电网的储能电站和新能源发电场站的互补及平抑波动的储能电站，以及微电网中的作为支撑电源及主要调节手段的储能系统。在电网断电时，储能系统需要具备完成黑启动的能力，特别是大规模储能电站在运行维护过程中，需要对部分设备进行离网测试和维修，维修后的设备需要经过上电测试以及设备功能运行测试；由于，故障维修后的测试，在正式电网上进行会对电网造成故障与安全风险，因此需要在离网运行环境下进行相应测试，这需要黑启动功能和微电网的支撑功能。特别是大规模储能电站及微电网，储能逆变器的黑启动功能及相应系统技术是大规模储能及微电网的关键技术之一。
3.由于多能互补的大规模微电网系统和风光互补的场站系统以及大规模储能的局部子系统是一种区域性的电网，在黑启动的过程中需要支撑整个区域性电网的能力。相应的局域电网连接了诸多的变压器及不确定负荷，在单台储能逆变器进行黑启动时会造成过载停机的风险。所以对大规模储能电站、风光储以及大型微电网的黑启动功能，要求储能逆变器具备多机协同进行黑启动的能力。
4.储能逆变器黑启动的基本方式是为电网电力母线逐步建立需要的电压和频率，是一个建立支撑电压的过程；而局域电网的变压器及不确定负荷的冲击功率变化是一个多周波的过程，多台变压器的系统造成一个多次功率冲击的叠加，单台储能逆变器不能支撑而黑启动失败；多台储能逆变器同时进行黑启动时，由于每一台储能逆变器启动时没有参考的的电压、频率，无法完成一致的同时开启及实现黑启动。


技术实现要素：

5.目前业界没有成熟的大规模储能电站系统及新能源微电网系统采用储能进行黑启动的解决方案，所以有必要研究储能逆变器黑启动从系统层面进行统一调控，达到既利用每一台单机启动的能力，又可以在黑启动过程中协同其他储能逆变器一起出力、满足多周波长时冲击功率的支撑，实现局域电网整体系统的黑启动功能；为此本发明提出一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，主要包括：电网电力线分别连接多个储能单元系统、多个电网变压器及用电负荷以及新能源发电系统，构成基于新能源发电与储能系统互补的新型局域电网，并且能量管理系统通过系统通信线路分别连接多个储能系统、多个负荷与变压器以及新能源发电系统，构成基于新能源发电与储能系统互补的新型局域电网的控制通信路径；其特征是在电网因故停电时，能量管理系统(100)进行黑启动的控制，其控制方法为：
6.步骤1，能量管理系统将作为电压源的多台储能逆变器进行排序，进行黑启动操作时按顺序逐台启动；
7.步骤2，设置：单机缓启的黑启动模式，启动至满功率时间为t，10个周波≤t≤20周波；间隔时间t，0.9t≥t≥0.7t；
8.步骤3，控制执行第1台储能逆变器黑启动模式运行，其他黑启动储能逆变器待机，并实时监测电网电压，进行同期计算跟踪；
9.步骤4，监测前一台黑启动储能逆变器启动运行时间td≥0.7t？是，执行步骤5；否执行步骤4；
10.步骤5，检测黑启动是否完成？是，完成并结束黑启动进程；否，执行步骤6；
11.步骤6，选择黑启动储能逆变器排序最前面的一台储能逆变器，控制其以黑启动模式运行；并转步骤4。
12.所述一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，其特征是大规模电储能系统主要包括：电网电力线、储能变压器、储能逆变器、电池组串、电池管理系统、电池直流电力线、bms与pcs通信线、电池采样线束、储能交流电力线、新能源变压器、新能源交流电力线、新能源发电系统、负荷变压器、负荷交流电力线、电网变压器及用电负荷、能量管理系统、系统通信线路，其中电池组串通过电池采样线束连接电池管理系统，同时通过电池直流电力线连接储能逆变器，以及储能逆变器通过bms与pcs通信线连接电池管理系统，构成储能单元系统，再由储能单元系统的储能逆变器通过储能交流电力线并经储能变压器接入电网电力线，构成储能单元系统与局域电网连接进行充放电的电力路径；进一步由新能源发电系统通过新能源交流电力线并经新能源变压器接入电网电力线，构成新能源发电系统为局域电网发电供电的电力路径；进一步由电网变压器及用电负荷通过负荷交流电力线并经负荷变压器接入电网电力线，构成局域电网通过电网电力线为电网变压器及用电负荷供电的电力路径；同时，由能量管理系统通过系统通信线路分别连接储能逆变器、电池管理系统、新能源发电系统以及电网变压器及用电负荷，构成大规模电储能系统的监测与控制路径及控制系统。
13.所述一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，其特征是局域电网主要包括：新能源发电与储能系统互补的微电网以及大规模储能系统进行维护及故障处理需要上电检测调试的多个储能单元系统构成的储能微电网，并且至少有2各储能单元系统具有电压源运行模式的双向储能逆变器。
14.本发明一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，由能量管理系统将作为电压源的多台储能逆变器进行排序，并设置单体储能逆变器黑启动及运行时间以及后续叠加启动的储能逆变器的间隔时间，并顺序控制进行动态追踪叠加的黑启动操作，按照将作为电压源的多台储能逆变器的排序逐台启动，实现了大规模储能电站及微电网中储能逆变器的多机协同进行黑启动功能；解决了在黑启动过程中需要支撑整个区域性电网的支撑与响应能力，避免了连接了诸多变压器及不确定负荷的局域电网，在单台储能逆变器进行黑启动时会造成过载停机的风险；为大规模储能电站、风光储互补电站以及大型微电网系统要求储能逆变器具备多机协同进行黑启动的能力提供了有效的解决方案。
附图说明
15.图1是一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统的构成原理示意图。
具体实施方式
16.作为实施例子，结合附图对一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法给予说明，但是，所描述的实施例是本发明应用于一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
17.如图1所示，一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，主要包括：电网电力线(1)分别连接多个储能单元系统、多个电网变压器及用电负荷以及新能源发电系统，构成基于新能源发电与储能系统互补的新型局域电网，并且能量管理系统(100)通过系统通信线路(101)分别连接多个储能系统、多个负荷与变压器以及新能源发电系统，构成基于新能源发电与储能系统互补的新型局域电网的控制通信路径；其特征是在电网因故停电时，能量管理系统(100)进行黑启动的控制，其控制方法为：
18.步骤1，能量管理系统(100)将作为电压源的多台储能逆变器进行排序，进行黑启动操作时按顺序逐台启动；
19.步骤2，设置：单机缓启的黑启动模式，启动至满功率时间为t，10个周波≤t≤20周波；间隔时间t，0.9t≥t≥0.7t；
20.步骤3，控制执行第1台储能逆变器黑启动模式运行，其他黑启动储能逆变器待机，并实时监测电网电压，进行同期计算跟踪；
21.步骤4，监测前一台黑启动储能逆变器启动运行时间td≥0.7t？是，执行步骤5；否执行步骤4；
22.步骤5，检测黑启动是否完成？是，完成并结束黑启动进程；否，执行步骤6；
23.步骤6，选择黑启动储能逆变器排序最前面的一台储能逆变器，控制其以黑启动模式运行；并转步骤4。
24.如图1所示，一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，其特征是大规模电储能系统主要包括：电网电力线(1)、储能变压器(2)、储能逆变器(3)、电池组串(4)、电池管理系统(5)、电池直流电力线(6)、bms与pcs通信线(7)、电池采样线束(8)、储能交流电力线(9)、新能源变压器(12)、新能源交流电力线(13)、新能源发电系统(14)、负荷变压器(22)、负荷交流电力线(23)、电网变压器及用电负荷(24)、能量管理系统(100)、系统通信线路(101)，其中电池组串(4)通过电池采样线束(8) 连接电池管理系统(5)，同时通过电池直流电力线(6)连接储能逆变器(3)，以及储能逆变器(3)通过bms与pcs通信线(7)连接电池管理系统(5)，构成储能单元系统，再由储能单元系统的储能逆变器(3)通过储能交流电力线(9) 并经储能变压器(2)接入电网电力线(1)，构成储能单元系统与局域电网连接进行充放电的电力路径；进一步由新能源发电系统(14)通过新能源交流电力线(13)并经新能源变压器(12)接入电网电力线(1)，构成新能源发电系统(14)为局域电网发电供电的电力路径；进一步由电网变压器及用电负荷(24) 通过负荷交流电力线(23)并经负荷变压器(22)接入电网电力线(1)，构成局域电网通过电网电力线(1)为电网变压器及用电负荷(24)供电
的电力路径；同时，由能量管理系统(100)通过系统通信线路(101)分别连接储能逆变器 (3)、电池管理系统(5)、新能源发电系统(14)以及电网变压器及用电负荷(24)，构成大规模电储能系统的监测与控制路径及控制系统。
25.所述一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，其特征是局域电网主要包括：新能源发电与储能系统互补的微电网以及大规模储能系统进行维护及故障处理需要上电检测调试的多个储能单元系统构成的储能微电网，并且至少有2各储能单元系统具有电压源运行模式的双向储能逆变器。
26.本发明一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法，由能量管理系统将作为电压源的多台储能逆变器进行排序，并设置单体储能逆变器黑启动及运行时间以及后续叠加启动的储能逆变器的间隔时间，并顺序控制进行动态追踪叠加的黑启动操作，按照将作为电压源的多台储能逆变器的排序逐台启动，实现了大规模储能电站及微电网中储能逆变器的多机协同进行黑启动功能；解决了在黑启动过程中需要支撑整个区域性电网的支撑与响应能力，避免了连接了诸多变压器及不确定负荷的局域电网，在单台储能逆变器进行黑启动时会造成过载停机的风险；为大规模储能电站、风光储互补电站以及大型微电网系统要求储能逆变器具备多机协同进行黑启动的能力提供了有效的解决方案。
27.上述给出了一种基于动态追踪叠加的大规模电储能系统黑启动控制方法的系统架构与组织关系以及控制方法和控制流程，但是，大规模电池储能电站系统与电池储能单元系统以及多能互补微电网的配置及其内部构成不限于说明的相应部件，如配置电池组串监控装置、就地控制器、ess系统等构成同等功能的储能单元系统，基本构思在于本发明的技术方案为解决区域性电网在黑启动过程中，通过控制多个具备电压源方式的储能单元系有序协同启动与运行，满足整个区域性电网黑启动时支撑与响应能力；并设计给出区域性电网的基本离网新能源与储能微电网系统的主要功能单元与连接及控制关系，实施过程中必须连接两个及以上的具备电压源方式的储能单元系统，其他功能单元按照实际场景进行配置。
28.以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域普通技术人员而言，根据本发明的技术方案，设计出各种变形的组配、公式、参数并不需要花费创造性劳动，在不脱离本发明的原理和构思架构的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。