随着电力系统逐步进入大电网、高电压和大机组时代,社会发展对电力资源的依赖性逐步加强,高风险的灾害和人为的误操作可能导致电网大停电事故频发。黑启动指系统因上述原因瘫痪后,不通过其他系统帮助,通过本地系统中具有自启动能力的机组,如启动速度快、方便的抽水蓄能电站,经过输电线路带动无自启动能力的机组,逐步恢复系统发电。考虑国内许多大中城市因地理环境限制,周围缺少能作为黑启动电源的水电厂或抽水蓄能电站,需要在这些地区制定合理的应急与恢复措施,寻找能利用的黑启动电源,降低大停电事故造成的损失,保护区域居民的生活安全。1支撑电网黑启动风光储新能源电站概述在支撑电网黑启动风光储新能源电站发展过程中,其系统主要由储能系统、风电机组、光伏电池、系统内部负荷和被启动电厂的厂用异步电动机等组成,储能配置在风电、光伏的并网母线处。2风光储新能源电站协调控制模型分析2.1阵列建模分析电站协调控制模型时,阵列建模属于经常应用的模型结构,基于以往实践经验可以了解,电站光伏阵列的输出功率直接受到外界环境的影响,并且在稳定的光照与温度条件下,阵列的输出功率和系统的端电压/电流呈现出非常明显的非线性关系。对此需要系统需要对运行功率进行跟踪,同时也需要对阵列点进行实时控制,确保系统在工作期间,可以维持在最大功率附近,对稳定系统运行效率具有积极的促进意义。从目前的发展情况来看,所应用到的直达功率控制手段有恒定电压法、电导增量法和扰动观测法。以恒定电压法为例,该方法在应用中,将最大功率点设置在某个电压值附近,将系统的运行过程(MPPT)简化成固定电压运行模式,保持电压系统运行过程的稳定性。2.2并网逆变器建模分析电站协调控制模型时,并网逆变器建模也属于经常应用到的模型结构,基于以往实践经验可以了解,在并网逆变器运行过程中,其运行过程中所产生的有功功率,只与d轴电流之间存在关联,在稳定的d轴电流条件下,电网的输出功率和系统电流呈现出非常明显的非线性关系。对此需要系统需要对并网逆变器运行状态进行监督和跟踪,同时也需要对q轴电流进行实时控制,确保系统在工作期间,可以维持在最大功率附近,对稳定系统运行效率具有重要作用。从目前的发展情况来看,所应用到的建模方法主要以电网电压定向控制法为主,在该方法的应用中,将并网逆变器工作状态下的d轴电流和q轴电流控制在某个应用范围内,将系统运行达到MPPT状态后,一直保持该状态下的相关内容,保持系统运行过程的稳定性[1]。2.3电站等效建模除了前两种提到的建模类型,在分析电站协调控制模型时,电站等效建模也属于经常应用到的模型结构,基于以往实践经验可以了解,在电站系统运行过程中,其运行过程中所产生的有功功率,和高频的开关器件之间存在关联,在受控电压源系统影响下,电网的输出功率和系统运行电流呈现出非线性关系。对此需要系统需要对电站工作状态进行监督和跟踪,同时也需要对开关器件的工作状态进行实时控制,确保系统在工作期间,可以维持稳定的工作状态,确保系统输出功率的稳定性。从目前的发展情况来看,应用的建模方法采用受控电压源替代开关器件,采集相关数据信息后,利用平衡关系来完成参数计算,将该参数作为系统运行参数的控制条件,以此来保持系统运行过程的稳定性。3风光储新能源电站协调控制要点3.1储能系统控制在系统协调过程中,需要加强储能系统控制工作,在新能源电站处于自启动状态时,设置好的储能系统,也可以为风电网络、光伏并网提供非常稳定的运行电压,母线电压会初始状态的0开始调增,一直到额定电压数值后,保持频率电压不变,此时存储系统便可以利用控制系统来进行系统调配。在初始状态下的频率输入值设置为1,电压输入值设置为1,在系统控制系统中,V0表示该存储系统运行状态下,端口位置处的电压数值;Vod表示存储系统中电压数值在d轴上的数值分量;Voq表示存储系统中电压数值在q轴上的数值分量;Vbref表示存储系统中位于端口的电压输入值,常取数值为1;fbref表示存储系统中位于端口的电压频率输入值,常取数值为1;θb表示存储系统中位于端口电压和标准位置之间的相角。根据相互之间关联性调整储能系统的控制参数,提高数据分析结果的准确性[2]。3.2风电机组控制在系统协调过程中,需要加强风电机组控制工作,在新能源电站处于自启动状态时,设置好的风电机组系统会自动启动,为并网提供非常稳定的运行电压。母线电压会在风电机组的运行情况下,从初始状态的0开始调增,一直到额定电压数值后,保持频率电压不变,为系统稳定运行奠定基础。在系统运行过程中,也需要对风电机组捕获的最大风能数值进行采集。PMPPT=1/2ρ·k=Avm3=kgωr3 (1)k=Cpλ , β (2)式中:k——风电机运行过程中,风能的转换效率系数;λ——风机运行过程的速度比;A——风电机系统中叶片单位时间内能够扫掠的面积;ρ——该地区的空气密度;β——风机叶片的角度值;vm——当地的运行风速;ωr——风力系统运行过程的转子运行速度。3.3光伏电源控制除了上述需要控制的内容外,在系统协调过程中,还需要加强光伏电源控制工作,在新能源电站处于自启动状态时,光伏电源的输出功率直接受到外界环境的影响,并且在稳定的光照与温度条件下,输出功率和系统的端电压/电流呈现出非线性关系。在系统控制过程中,需要采用可靠策略来完成运行功率的跟踪工作,同时也需要加强系统运行过程的实时控制,提升系统工作状态的稳定性。从目前的发展情况来看,在机组运行过程中,需要将其从初始状态的“0”数值开始调增,一直到额定电压数值后,维持该数值保持不变,对电源的运行功率进行有效处理,保持系统运行过程的稳定性。4风光储新能源电站协调控制策略分析4.1惯性响应控制策略在控制策略的设计过程中,经常使用到的控制方法是惯性响应控制策略,系统出现断电故障之后,可以在短暂时间内提供一些惯性支撑,该策略主要针对电力系统中的储能系统。在系统常规运行状态下,储能设备会一直处于供能状态,可以为系统提供持续的有功功率。系统在运行中还会利用虚拟同步系统来辅助工作推进。在此过程中,如果出现频率波动的情况,会出现输出电压相角差的情况,对此可以借助惯性策略完成功率调整,提升系统断电故障出现后暂态过程的稳定性和平滑性,提高系统工作频率的稳定性。4.2一次调频时序控制策略在控制策略的设计过程中,一次调频时序控制策略属于经常使用到的控制方法,系统出现频率变化较大的情况时,可以对电网的运行状态进行一次调试,使系统可以恢复正常的工作状态,保持最大功率状态的顺利输出。系统在运行中还会基于相应的数据信息,绘制特定的功率曲线,在运行过程中,通过调整减载运行过程中的控制逻辑,完成对系统运行过程的监督,频率过大时,可以及时调整电机的工作状态,使系统可以保持稳定的工作状态,确保系统故障后暂态过程的稳定性和平滑性。4.3后备控制策略在控制策略的设计过程中,后备控制策略属于经常使用到的控制方法,系统出现频率扰动情况较大的情况时,后备控制系统会做出调试动作,使系统可以恢复到正常的工作状态,保持最大功率状态的稳定输出。在系统运行过程中,为了确保电力系统工作状态的平衡性,会利用储能设备来完成系统缺失项补偿,利用虚拟同步系统辅助系统功率的稳定输出。但是系统在常规状态下并不会进行工作,只有系统频率超过稳定值后,会对其进行紧急控制,确保系统运行状态的稳定性。4.4协调控制架构除了前三种调控策略,在控制策略的设计过程中,协调控制架构也属于经常使用到的控制方法,系统在运行控制过程中,会采用集中控制模式,如果系统运行时出现频率扰动情况较大的情况,集中控制系统会做出相应的反馈动作,使系统可以维持协调平衡的状态,并且可以保持最大功率状态进行电压/电流输出。在协调控制架构运行过程中,具有预测功能,可以对系统运行过程进行预测,针对潜在故障内容进行及时处理,确保系统运行状态的稳定性,提高拟定控制策略的应用效果[3]。5结语综上所述,在风光储新能源电站运行过程中,需要采用可靠措施完成系统运行过程的协调控制,使其可以维持稳定的运行状态。支撑电网黑启动欧式的使用,也能够降低断电故障造成的负面影响,为地方居民提供更优质的服务。
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