[发明专利]一种海岛微电网黑启动的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统安全控制技术领域，特别是一种海岛微电网黑启动的系统及方法。

背景技术

近年来，由于分布式发电技术的不断发展，使得微电网以及其相关技术得到了越来越多的关注。微电网系统因为其发电模式灵活可靠，以及能够对局部电网提供良好的支持，成为了电网及电力电子未来发展的一个方向。为提高供电可靠性，当主电网处于运行维护或发生故障时，配有独立控制系统的微电网可运行于离网状态，从而可以实现对局部电网的稳定供电。由于海岛一般远离陆地，如果要并网运行，需要铺设海底电缆，成本太高，故一般海岛微电网都为离网型微电网。离网状态下，当海岛微电网发生故障时，应该具有黑启动能力。黑启动，是指供电系统因故障停运后，不依赖于其他网络帮助，由自身系统中具有自启动能力的发电机组带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个供电系统的电力恢复。

对于电力系统的黑启动问题，目前国内外已对此有所研究，但这些研究成果主要针对传统电网的黑启动，而很少涉及到微电网的黑启动。传统黑启动方案主要应用于比较大型的电网，与之相比，微电网系统大多属于中低压配电网，其内部电源大部分为逆变器型电源，这些电力电子装置的控制更为灵活，响应时间更短，但其过载能力、故障穿越能力和单机发电容量都比传统旋转机械类电源要小很多。微电网系统无法直接照搬传统电网的黑启动方案，同时由于用户对于分布式电源可靠性要求的不断提高，因此研究微电网的黑启动得到了越来越多的关注。

目前，因为对波浪发电的间歇性、直驱式波浪发电系统有功无功控制能力、直驱式波浪发电系统黑启动过程中功率动态平衡问题等解决方案的匮乏，国内外缺乏对直驱式波浪发电系统参与海岛微电网黑启动过程的实质性研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助设备简单，启动速度快及运行成本低的海岛微电网黑启动的系统及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种海岛微电网黑启动的系统，以直驱式波浪发电系统为黑启动电源，且黑启动电源通过输电线路与海岛微电网主网连接，所述直驱式波浪发电系统包括多个支路，每个支路分别包括波浪发电机组、PWM整流器和PWM逆变器；所述海岛微电网主网与直驱式波浪发电系统支路的并网点处并联设置储能设备以及无功补偿装置。

进一步地，所述储能设备为铅酸蓄电池储能设备。

进一步地，所述无功补偿装置为TSC-TCR型无功补偿装置SVC。

一种海岛微电网黑启动的方法，包括以下步骤：

步骤1，当海岛微电网发生故障停电时，直驱式波浪发电能量管理系统对各波浪发电机组进行运行分析及发电预测，并判断直驱式波浪发电系统的预期发电功率是否充足：如果充足则将直驱式波浪发电系统作为电网黑启动的电源，并进行步骤2；否则采用备用黑启动电源，转入步骤5；

步骤2，将此时的直驱式波浪发电系统输出功率与海岛微电网辅机启动所需功率进行比较，调整直驱式波浪发电系统输出功率；

步骤3，判断直驱式波浪发电系统输出功率是否达到海岛微电网辅机全部启动的最低标准：

如果没有达到，则通过PWM整流器、PWM逆变器、无功补偿装置以及储能设备进行调节，返回步骤2；

如果达到了，则在海岛微电网主网与所述直驱式波浪发电系统支路的并网点处，对直驱式波浪发电系统的输出电能质量进行检测，并进入步骤4；

步骤4，检测直驱式波浪发电系统的输出电压是否在标准范围内，如果不在标准范围内，通过投切无功补偿装置或调整逆变器的输出功率因数，直至输出电压在标准范围内；然后检测直驱式波浪发电系统的输出频率是否在标准范围内，如果不在标准范围内，通过调整储能设备的出力，直至输出频率在标准范围内；此时直驱式波浪发电系统的输出电能质量符合海岛微电网辅机启动的最低标准；

步骤5，逐步按批次恢复海岛微电网辅机供电，恢复海岛微电网供电。

进一步地，步骤1中所述海岛微电网为风光波柴蓄海岛微电网，该海岛微电网的电源包括风力发电机组、光伏阵列、直驱式波浪发电机组以及柴油发电机，储能设备为铅酸蓄电池。

进一步地，步骤1中所述直驱式波浪发电能量管理系统与各波浪发电机组相连接，能够对各波浪发电机组进行运行分析及发电预测。

进一步地，步骤1中所述备用黑启动电源为具有自启动能力的直驱式风力发电机组。

进一步地，步骤1中所述直驱式波浪发电系统的预期发电功率充足是指：储能设备荷电状态大于0.2，直驱式波浪发电系统在未来六小时内能稳定输出电能。