[发明专利]一种区域小水电与新能源互补微电网参与电网黑启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互补微电网参与电网黑启动方法，属微电网应用技术领域。

背景技术

电网黑启动是指电力系统故障停运或瓦解后，通过系统内具备自启动能力的机组或外部输入的电力，启动系统内无自启动能力的机组，逐步使系统恢复正常运行的过程。黑启动方案就是如何合理利用这部分自启动的电力，迅速使电网恢复正常。

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。

电源的多样性、不确定性明显增大了互联大电网运行控制的难度。2012年7月30日，印度从当地时间7月30号的凌晨两点半开始，持续两天的时间，发生了包括首都新德里在内的接近印度一半国土面积的大停电事故，涉及人口超过10.7亿，直接经济损失数十亿美元。未来电网作为关系各行各业、延伸到千家万户的庞大系统，关系社会民生，电网企业要始终把安全生产放在首位。发生大面积停电事故，已不仅仅是经济问题，而且会危及国家和社会公共安全。因此，新能源微电网作为黑启动电源或启动常规电源辅机，实现电网故障情况下的恢复控制或者黑启动，对电网的安全与经济运行具有极其重要的意义。

开展区域小水电与多种分布式新能源互补微电网在电网恢复控制和黑启动中的应用研究，在极端情况下，充分利用该微电网辅助设备简单、厂用电少，启动速度快等优点，将其作为电网黑启动的电源，减少电网停电时间，尽快恢复电网的正常运行。

发明内容

本发明的目的是，在电网极端情况下，发挥区域小水电群与新能源互补微电网对区域电网的支撑作用，本发明提出一种区域小水电群与新能源互补微电网参与电网黑启动方法。

本发明的技术方案是，本发明区域小水电群新能源互补微网参与电网黑启动的流程依次为：选定黑启动微网、选定最优启动路径、微电网启动、给线路充电、给负荷送电、向外扩充启动被启动电源、与系统并列。

微电网中的储能系统为黑启动电源，储能系统以V-F模式运行，保证微电网母线建立电压。在微电网中小水电、光伏等系统启动通过中，通过调储能系统输出的有功功率和无功功率，保证微电网目前的电压频率稳定。

微电网串行恢复过程中，首先启动微电网内小水电机组，若小水电机组启动成功，储能系统转为下垂控制模式运行，储能系统跟随小水电机组建立的电压和频率。若小水电机组启动失败，储能系统继续维持V-F微电网的电压、频率稳定。然后，进行微电网中可控逆变型电源启动。最后，进行微电网内重要负荷的供电恢复。

微电网空充长线路过程中，通过调节微电网中储能变流器的运行模式为吸收无功方式，达到控制充电过程过电压目的。依据储能系统容量，计算所能充电的线路长度，保证黑启动线路充电过程中不会发生过电压。

本发明区域小水电群与新能源互补微电网参与电网黑启动的流程如下：

(1)确定互补微电网黑启动电源和启动路径，微电网黑启动电源能够在输出端电压为零的情况下离网启动，自主建立稳定的微电网系统交流母线电压。区域小水电群新能源互补微电网可选择储能系统作为黑启动电源。

(2)在微电网控制器的作用下，启动微电网黑启动电源，保证微电网母线建立电压。储能系统启动后以V-F模式运行，通过对微电网有功功率和无功功率平衡控制，保证微电网目前的电压频率稳定。

(3)在微电网母线带电情况下，启动微电网内其他电源，恢复重要负荷供电，串行恢复方式完成微电网启动。

(4)启动微电网内小水电机组，小水电机组启动过程中，储能系统调节微电网电压、频率。小水电机组启动成功后，储能系统转为下垂控制模式运行，储能系统跟随小水电机组建立的电压和频率。微电网通过储能的P/F下垂控制和Q/V下垂控制来获取稳定的频率和电压，无需电源间的通信协调，实现了微源即插即用和对等控制的目标。

(5)若小水电机组启动失败，储能系统继续维持V-F运行，保证微电网的电压、频率稳定。

(6)启动微电网内可控逆变型电源分布式光伏系统，光伏系统运行在P-Q模式，通过设定有功功率定值、无功功率定值调节光伏系统的输出功率。

(7)投入微电网内重要负荷，保证重要负荷供电。