[发明专利]一种具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法及应用

说明书

本发明一种具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法及应用，根据黑启动给定启动时间deltaT，经黑启动指令计算模块得到当前时刻级联型储能系统输出三相交流电压的给定值，经电压电流双环矢量控制模块得到abc每相的各链节功率变换单元的调制电压，再与均衡控制模块输出的相应各链节功率变换单元的均衡控制电压分量叠加，得到每相中各链节功率变换单元的总调制电压，通过载波相移正弦脉宽调制算法模块得到每相中每一串联链节的功率变换单元的各功率器件的脉冲驱动信号。本发明提供的具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法及应用，实现级联型储能系统的高度自均衡控制、高压直挂高效快速启动、高电能质量、便于集中调度的黑启动目的。

技术领域

本发明涉及电力系统黑启动方法技术领域，具体涉及一种具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法及应用。

背景技术

传统的电网黑启动一般利用燃油机组、水电机组作为黑启动电源，优先启动火电机组和主电网，再逐步恢复配电网，整个电网按电压等级从上至下恢复。由于目前储能发展迅速，整个电网停电后，若能同时利用广泛分布于配电网中的储能系统，快速恢复配电网中重要负荷和火电机组，将有效加快配电网恢复进程，并可加速主网恢复，从而实现配网的协调恢复。

目前，受大功率电力电子开关器件如IGBT、碳化硅器件等的最大耐压和最大电流参数的限制，单台储能变流器(power conversion system， PCS)的功率一般不大于500kW，即0.5MW。这个功率级别的储能变流器应用于黑启动的场合一般是够用的，但若需要建设类似电力系统储能电站的用于黑启动的大功率大容量储能系统，目前在工程实际中一般是多台变流器在低压交流侧并联运行，再通过多台升压变压器接入10/35kV的配网系统中实现。

而在传统电力系统中，在黑启动电源选择上，有如下要求：黑启动电源在电网中的位置要求离大型机组近、启动路径短、电压等级变换少(历经的变压器数目少)、离重要符合中心近、启动速度快、带负荷能力强、具有电压和频率调节功能、供电时间长。

因此，分布式多台低压储能变流器并联升压到10/35kV配网系统，不仅多了工频变压器升压环节，而且由于分布式多台低压并联接入，黑启动速度受制于多台低压并联储能变流器之间的通信协调时间，启动速度较慢，亟需提供一种额定充放电功率大、电压等级变换少(历经的变压器数目少)、启动速度快、带负荷能力强、具有电压和频率调节功能、供电时间长的储能系统作为主电源提高配电系统黑启动能力。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法及应用，实现级联型储能系统的高度自均衡控制、高压直挂高效快速启动、高电能质量、便于电力系统规模化集中调度的黑启动功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有自均衡能力的级联型储能系统黑启动方法，包括以下步骤：

根据黑启动给定启动时间deltaT，经黑启动指令计算模块得到当前时刻级联型储能系统输出abc三相交流电压的给定值，经电压电流双环矢量控制模块得到a、b、c三相的每一相中的各链节功率变换单元的调制电压；

将各链节功率变换单元的调制电压与均衡控制模块输出的相应各链节功率变换单元的均衡控制电压分量相叠加，得到a、b、c三相的每一相中的各链节功率变换单元的总调制电压；

通过载波相移正弦脉宽调制算法模块得到级联型储能系统每一相中每一串联链节的功率变换单元的各功率器件的脉冲驱动信号，驱动级联型储能系统实现黑启动。

进一步的，所述黑启动指令计算模块的输入值为黑启动给定启动时间 deltaT，输出值为当前时刻级联型储能系统输出abc三相交流电压的给定值，包括a相的给定值uaref，b相的给定值ubref，c相的给定值ucref，计算公式为：

uaref＝Acos(2πft+theta) 公式一