一种风电场参与电网黑启动功率匹配的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网黑启动技术领域，具体涉及一种风电场参与电网黑启动功率匹配 的方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统规模不断扩大，发生大面积停电造成的损失大大增加，黑启动作为 建立电网安全恢复供电的防线则显得尤为重要。黑启动是解决电网大规模停电的主要途径 之一，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，逐渐扩大系统供 电范围，最终实现整个系统恢复的过程。目前，黑启动电源的首选是水电机组，但在水资源 匮乏的，风资源丰富的地区，由于枯水期水库水量无法满足发电的要求，可以考虑利用风机 的自启动能力以风电场作为黑启动电源，但也同时存在风力发电间歇性和波动性的不足， 使得功率平衡问题难以解决，造成黑启动电源不稳定的问题。如能在风电场参与电网黑启 动时采用合适功率匹配方法，增大风电场作为黑启动电源的稳定性并减小投资，则能为区 域电网恢复供电提供一个新的黑启动电源备选方案。
[0003]目前，国内外缺乏对风电场参与电网黑启动时功率匹配的实质性研究，主要由于 风机响应速度过慢和采用储能技术时的巨大投资，在启动火电厂辅机瞬间需要消耗大量的 功率，而风机输出功率的变化受到叶片桨距角的影响，无法快速匹配辅机启动消耗的功率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的提供一种风电场参与电网黑启动功率匹配的方法，本方法主要通过 精确的容量核算，在黑启动初期预先启动一定数量的风机，增加风电场功率响应的速度，并 在启动火电厂最小容量的辅机之前，提前给风机下达指令，使其提前一定时间开始增加出 力，以尽可能匹配火电厂辅机启动瞬间时所需的功率，减小辅机启动时对系统的冲击，确保 风电场作为黑启动电源的可行性。
[0005] 为了克服现有技术中的不足，即为了克服现有风电场参与电网黑启动中风机难以 快速响应，而辅机启动时所需的功率及需要配置储能设置后造成的巨大投资，本发明提供 了一种风电场参与电网黑启动功率匹配的方法的解决方案，具体如下：
[0006] -种风电场参与电网黑启动功率匹配的方法，步骤如下：
[0007] 步骤1 :首先构建风电场黑启动系统，其包括若干条并联的永磁风机支路、移动柴 油发电车、SVG、风电场厂用电以及火电厂辅机，永磁风机通过风机箱变T接到风电场35kV 母线上，SVG和移动柴油发电车并联设置在35kV母线上，厂用电通过厂用变取自35kV母线， 该系统通过输电线路和2级主变与火电厂相接。当电力系统发生故障停电时，判断是否采 用风电场作为黑启动电源，如果是，则进入步骤2,否，则采用传统的黑启动电源启动大容量 火电机组，对外逐步恢复电网；
[0008] 步骤2 :启动移动柴油发电车，将其通过变压器接入至风电场内35kV母线，为风电 场建立恒定的频率和电压；
[0009] 步骤3:启动风电场内SVG，为黑启动系统提供无功功率的动态补偿，维持风电场 内母线电压的稳定，待电压和频率稳定之后，连接风电场厂用电，开启风电场EMS和升压站 监控，在风电场EMS和升压站监控检测均无故障返回的情况下，执行步骤4;
[0010] 步骤4 :根据柴油发电车的剩余容量，启动一定数量的风机辅机，再逐台启动多台 永磁风机并使其限功率运行，使其基本达到恰能为馈线上的其余永磁风机辅机供电；
[0011] 步骤5 :重复步骤4,直到启动风电场内全部辅机和一定数量的风力发电机，调整 其余风机偏航系统使其对外输出功率接近0,柴油发电车输出功率为0,风电场内形成区域 内功率平衡的小系统；
[0012] 步骤6 :计算当前风速下风机的响应时间，并根据火电厂负荷给永磁风机下发新 增输出功率参考值指令；
[0013] 步骤7 :延迟一段时间后，启动火电厂中容量最小的一台辅机；
[0014] 步骤8 :重复步骤6到步骤7,直到火电厂其余辅机按容量从小到大全部启动，并控 制风电场中的风机对火电厂输出有功功率和无功功率，同时，移动柴油发电车对火电厂输 出有功功率，SVG提供一定的无功功率补偿，维持火电厂功率动态平衡，最终启动大容量火 电机组，对外逐步恢复电网。
[0015] 所述的步骤1中，判断是否采用风电场作为黑启动电源的方法为：获取时间为N 内的持续实测平均风速，将实测平均风速和风电场的启动风速作比较，如果实测平均风速〈 风电场的启动风速，则采用传统的黑启动电源启动大容量火电机组，对外逐步恢复电网；如 果实测平均风速多启动风速，则采用风电场作为黑启动电源，对外逐步恢复电网。
[0016] 所述的风电场参与电网黑启动功率匹配的方法，N为20- 40分钟。
[0017] 所述的步骤4和步骤5中，启动永磁风机过程具体如下：
[0018] 调整偏航和桨叶，闭合永磁风机定子机侧断路器，启动全功率变换器并对直流电 容充电；
[0019] 待永磁风机定子网侧输出电压与电网电压同步后再闭合网侧断路器，其冲击电流 最小，实现永磁风机的启动。
[0020] 所述的步骤6中，计算当前风速下风机的响应时间是指预先由风机厂家测量永磁 风机在不同风速下的响应时间得出风机的响应时间曲线，然后风电场工作人员根据该曲线 图得出当前风速下风机的响应时间。
[0021] 所述的步骤7中，所述的延迟一段时间为延迟当前风速下风机的响应时间。
[0022] 所述的步骤8中，维持功率动态平衡的过程包括：
[0023] 移动柴油发电车能根据负载所需无功功率，提供其容量范围内的无功功率支撑， SVG能实时输出无功功率平衡，维持无功功率动态平衡，起到电压调整的作用；
[0024] 通过调整永磁风机输出的有功功率，改变潮流中的有功功率，维持有功功率平衡， 并实现调整频率作用。
[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0026] (1)本发明提供的一种以风电场作为黑启动电源时功率匹配的方法，能够大大减 小黑启动成本。风电场参与电网黑启动时，由于不需要投资储能设备，且主要利用风机实现 功率的动态平衡从而减小移动柴油发电车容量，大大降低了风电场参与黑启动的成本。
[0027] (2)由于风机发电量受到风速及叶片桨距角的影响，而桨距角的改变速度较慢，使 得在启动火电厂辅机的瞬间，对功率响应较慢，从而对系统造成冲击。本发明中，由于风机 响应较慢的不足，步骤4和步骤5通过启动一定数量的风机加快风电场响应速度，步骤6提 前给风机下达输出指令，使其提早开始变化输出的功率，以尽可能匹配火电厂辅机启动瞬 间时所需的功率，减小辅机启动会系统的冲击，确保风电场作为黑启动电源的可行性。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明方法的整体示意图。
[0029] 图2为本发明中风电场黑启动功率匹配流程图。
[0030] 图3为本发明中大容量辅机启动时的启动电流图。
[0031] 图4为本发明中永磁风机输出功率响应图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例对
【发明内容】
作进一步说明：
[0033] 图1中的风电场黑启动系统，包括：其包括若干条并联的永磁风机支路、移动柴油 发电车、S