[发明专利]一种工厂微电网黑启动系统及方法

说明书

本发明针对工厂微电网，提供一种工厂微电网黑启动系统及方法。该微电网微源包括光伏阵列、蓄电池和电动运输车，在电网需要的时候反向馈电，可认作为微电网中的分布式储能单元。储能系统、光伏发电系统、充电桩和微电网负荷直接并联接在微电网母线上。PCC依次经过开关、主变压器，连接到架空输电线路上，最后与配电网相连接。此方案为孤岛模式下工厂微电网黑启动，选择剩余容量高的储能单元通过VSG控制自启动，并配合电动运输车自身电能支撑建立微网系统电压。保证了工厂微电网系统在孤岛运行状态下的电压和频率稳定，可降低微网内储能电池组容量配置，其它未参与黑启动的电动运输车可作为事故备用。

技术领域

本发明涉及一种工厂微电网黑启动系统及方法，属于微电网的供电恢复技术领域。

背景技术

近年来，分布式发电技术(distributed generation，DG)以其能源利用率高、安装灵活、供电方便等优点，特别是由DG组成的微网在电力系统中得到了广泛应用。微电网与分布式电源提高了系统的冗余度，能极大满足负荷在各种情况下的可靠持续供电。在2011年东日本大地震和海啸，北美飓风Sandy肆虐时，工厂微电网凸显出一定的防御能力，不仅保障了灾害期间重要工业设备的供电，还满足了灾害过后一部分工业商品的需求。除此之外，微电网是结合了分布式电源、储能、控制设备和负载的可控电源系统，具有更快的自启动能力，反应速度更迅速，具有较好的调频调压能力，增加本地供电可靠性，提高能源效率；且带有并网逆变器的形成的微网，既能接入大电网并网运行又可以孤岛运行，在应对极端事件，保障关键负荷上起着至关重要的作用。

微电网黑启动，指的是大电网因故障停运后，整个微电网也进入全黑瘫痪状态，不依赖于其他网络帮助，由微电网内部具有调频、调压功能的自启动分布式电源带动无自启动能力的微源，维持微电网公共连接点的电压和频率稳定，最后实现独立微电网的供电恢复。大电网结构十分复杂，微电网断电故障通常是大电网发生故障或受到大的扰动时，非计划孤岛切换失败造成。因此工厂微电网具备离网条件黑启动功能可减少停电故障对工厂效益造成的损失。

传统黑启动方案主要针对含发电机的大型电网，而微网系统多集中在中/低压配电网，它由DG、储能单元、能量转换装置、负荷与监控和保护装置组合而成。DG响应速度快，但过载能力和单机发电容量均远小于传统旋转机械类电源，因此，微网系统很难直接沿用传统电网的黑启动方案。而工厂微电网注重的是可靠性和经济性。

发明内容

本发明的目的是：提供一套低成本高效益的工厂微电网系统黑启动方案。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种工厂微电网黑启动系统，该工厂微电网为含充电桩的光储工厂微电网，其特征在于，所述黑启动系统包括光储系统所配蓄电池组、光伏阵列及充电桩，充电桩上连接有电动运输车，蓄电池组、光伏阵列及充电桩直接并联接在微电网母线上，由蓄电池组作为黑启动微源，若蓄电池组容量不满足，则将充电桩所连电动运输车中剩余容量大于40％的电动运输车作为黑启动微源；

在蓄电池组或电动运输车启动之后，参考蓄电池组或电动运输车所建立的电压频率，光伏阵列进行启动。

优选地，容量满足条件的所述蓄电池组或所述电动运输车通过VSG控制黑启动，建立微电网的母线电压。

优选地，所述光伏阵列工作于PQ模式。

优选地，所述充电桩的直流侧接口采用双向半桥DC/DC，进行电池侧直流电压的升降变换；所述充电桩的交流侧接口采用双向AC/DC环节，采用电压源型脉冲宽度调制变流器，实现直流侧功率自动双向流动。

本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述系统的工厂微电网黑启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、切除微电网系统内所有负荷和微电源；