[发明专利]一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统

说明书

本发明为一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统，为克服传统黑启动微源容量有限且分布不均匀的问题，通过设定配电变压器一次侧的电压，在忽略磁通暂态分量衰减的条件下计算得到配电变压器铁芯磁通的最大值，在保证储能电站快速黑启动以及变压器铁芯在整个启动过程中不饱和状态的条件下，得出储能电站零压软启的时间；基于虚拟同步机，确定单个储能单元的控制策略以及多个储能单元之间的预同步控制策略；根据储能电站中不同储能单元的荷电状态，确定多个储能单元的协同控制策略。本发明方法摒弃了将传统的水电、火电等直接作为黑启动电源，充分发挥储能电池的优势将其作为黑启动微源，为大停电后电网的快速恢复提供了一种新方案。

技术领域

本发明属于储能电站黑启动技术领域，具体涉及一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统。

背景技术

电能在人类的生活中扮演着十分重要的角色，电网因为外部因素的影响或认为误操作全面瘫痪时，大停电事故将对国民生产和生活产生较大的负面影响。为减少损失，电网在无外部网间提供的临时电力时，只能依靠系统内部具有自启动能力的微源来快速响应，依次稳定有序地恢复电网中的各级负荷，实现电网的全面快速恢复。黑启动是指电网因外部或内部故障停运进入全黑状态后，不依靠电网的帮助仅通过电网中的黑启动微源带动电网中其它无黑启动能力的微源，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个电网的重新启动。

黑启动是电网恢复的首要且关键阶段，水电作为一种传统的黑启动电源，具有厂用电量少、可快速启动等优点，基于抽水蓄能的黑启动研究已经相当成熟。但在缺少水电机组且局部电网薄弱的地区，利用水电机组参与电网黑启动往往比较困难，而储能电站响应速度迅速，输出功率灵活可控，且安装位置不受限制，本发明在研究储能电站黑启动特性的基础上，提出一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统，以解决传统黑启动微源容量有限且分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及系统，以解决传统黑启动微源容量有限且分布不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法，包括如下步骤：

S1，建立储能电站中储能单元的零压软启控制策略：

S1.1，设定储能电站零压软启过程中配电变压器一次侧的电压；

S1.2，基于步骤S1.1设定的配电变压器一次侧的电压，根据变压器一次回路的电压方程，在忽略磁通暂态分量衰减的条件下，计算得到配电变压器的总磁通的最大值；

S1.3，基于步骤S1.2获得的配电变压器的总磁通的最大值，在保证储能电站快速黑启动以及配电变压器的铁芯磁通在整个零压软启过程中始终不饱和的条件下，得到储能电站零压软启的时间；

S2，基于虚拟同步机，确定单个储能单元的控制策略以及多个储能单元之间的预同步控制策略；

S3，根据储能电站中不同储能单元的荷电状态，确定多个储能单元的协同控制策略。

传统的黑启动微源通常选择水电机组、燃气机组等发电设备，然而受地域资源的限制，西北地区的水电站较少，不太可能选择水电机组作为黑启动微源，因此利用储能电站作为黑启动微源为电网故障后的快速恢复提供了另一种思路，本申请通过建立储能电站中储能单元的零压软启控制策略能够实现储能电站快速黑启动，通过虚拟同步机确定储能单元的预同步控制策略，并通过考虑不同储能单元荷电状态差异确定储能单元协同控制策略，来克服传统黑启动微源容量有限且分布不均的问题。

进一步地，步骤S1.1，设定储能电站零压软启过程中配电变压器一次侧的电压u（t）其满足：

（1）