[发明专利]一种离网型微电网黑启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网的运行与控制，具体涉及一种基于多台储能自同步电压源换流器共同组网的离网型微电网黑启动方法。

背景技术

微电网是由分布式电源、储能单元、负荷以及控制保护装置组成的集合，是一个能够自我控制、保护和管理的自治系统。根据微电网与大电网的连接关系，微电网分为联网型微电网和离网型微电网，对于联网型微电网的黑启动过程，由于存在大电网的电压和频率支撑，微电网各分布式电源、储能单元及负荷可直接并网运行，进而完成联网型微电网的黑启动；对于离网型微电网的黑启动过程，由于其不存在系统的电压和频率支撑，即不存在基准信号，需要微电网内部的分布式电源通过灵活控制、协调运行进而实现整个独立型微电网的黑启动。因此，离网型微电网的黑启动是实现微电网灵活可靠运行的关键技术。

微电网运行于独立模式时，要求系统内部有一个电源为系统提供参考电压和频率信号，充当微电网的参考电源，此电源即为微电网的组网单元。目前，国内外能够实现独立型微电网黑启动的技术分以下几种：

（1）以柴油发电机或燃气轮机等常规电源作为组网单元；以常规电源作为主网单元，微电网黑启动时首先启动常规电源，建立系统的电压和频率基准值，然后实现其他分布式电源并网运行，此类组网方式对化石燃料资源的依赖程度大，容易造成环境污染，而且独立运行时为保持微电网的稳定运行，风电和光伏等间歇性新能源所占的比例不能太大或必须停运，影响了微电网节能环保的作用。

（2）以单台储能单元作为组网单元；目前储能换流器独立运行控制技术较成熟，某些小容量微电网采用单台储能换流器作为系统的主网单元，微电网黑启动时首先储能单元以V-F模式运行，其他分布式电源则以该电压和频率为基准依次并网运行。虽然储能换流器运行灵活、响应快，但目前采用该技术的微电网规模只能做到数百千瓦。

（3）多台Droop储能换流器作为组网单元；目前针对大容量离网型微电网的容量需求，提出了多台Droop储能换流器共同组网的组网模式。换流器的Droop控制分为电流源型Droop控制、电压源型Droop控制两种。采用电流源型Droop控制的换流器较易在PQ控制模式和Droop控制模式之间切换，但是由于频率提取精度的限制，采用电流源型Droop控制的换流器控制精度较差，容易导致换流器的功率输出与系统实际需求偏差较大，系统运行无法达到预期的稳定状态。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于多台储能自同步电压源换流器共同组网的离网型微电网黑启动方法，根据系统的实时状态，控制储能自同步电压源换流器运行于不同模式，通过多台储能自同步电压源换流器在不同运行模式之间的平滑切换，实现离网型微电网的黑启动，提高多台储能自同步电压源换流器组网供电的可靠性。该控制方法可以实现多台储能自同步电压源换流器组网的微电网的黑启动，保证系统的安全、稳定运行。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种离网型微电网黑启动方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：启动第一台储能自同步电压源换流器V-F模式，并由V-F模式切换到Droop模式；

步骤2：启动第二台储能自同步电压源换流器电压源自同步模式，并由电压源自同步模式切换到Droop模式；

步骤3：重复执行步骤2，以使后续的储能自同步电压源换流器接入系统运行，实现离网型微电网黑启动。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：启动第一台储能自同步电压源换流器V-F模式；第一台储能自同步电压源换流器V-F模式下，输入为电压和频率参考值，采用电压外环模式和电流内环模式控制；

所述电压外环模式控制过程如下：

采用电压矢量d轴定向控制，根据（a，b，c）三相静止坐标系到（d，q）二相同步旋转坐标系的变换公式，令θ＝0，可得