一種風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)黑啟動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，發(fā)生大面積停電造成的損失大大增加，黑啟動作為 建立電網(wǎng)安全恢復(fù)供電的防線則顯得尤為重要。黑啟動是解決電網(wǎng)大規(guī)模停電的主要途徑 之一，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機組的啟動帶動無自啟動能力的機組，逐漸擴大系統(tǒng)供 電范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復(fù)的過程。目前，黑啟動電源的首選是水電機組，但在水資源 匱乏的，風(fēng)資源豐富的地區(qū)，由于枯水期水庫水量無法滿足發(fā)電的要求，可以考慮利用風(fēng)機 的自啟動能力以風(fēng)電場作為黑啟動電源，但也同時存在風(fēng)力發(fā)電間歇性和波動性的不足， 使得功率平衡問題難以解決，造成黑啟動電源不穩(wěn)定的問題。如能在風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟 動時采用合適功率匹配方法，增大風(fēng)電場作為黑啟動電源的穩(wěn)定性并減小投資，則能為區(qū) 域電網(wǎng)恢復(fù)供電提供一個新的黑啟動電源備選方案。
[0003]目前，國內(nèi)外缺乏對風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動時功率匹配的實質(zhì)性研究，主要由于 風(fēng)機響應(yīng)速度過慢和采用儲能技術(shù)時的巨大投資，在啟動火電廠輔機瞬間需要消耗大量的 功率，而風(fēng)機輸出功率的變化受到葉片槳距角的影響，無法快速匹配輔機啟動消耗的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的提供一種風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配的方法，本方法主要通過 精確的容量核算，在黑啟動初期預(yù)先啟動一定數(shù)量的風(fēng)機，增加風(fēng)電場功率響應(yīng)的速度，并 在啟動火電廠最小容量的輔機之前，提前給風(fēng)機下達(dá)指令，使其提前一定時間開始增加出 力，以盡可能匹配火電廠輔機啟動瞬間時所需的功率，減小輔機啟動時對系統(tǒng)的沖擊，確保 風(fēng)電場作為黑啟動電源的可行性。
[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，即為了克服現(xiàn)有風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動中風(fēng)機難以 快速響應(yīng)，而輔機啟動時所需的功率及需要配置儲能設(shè)置后造成的巨大投資，本發(fā)明提供 了一種風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配的方法的解決方案，具體如下：
[0006] -種風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配的方法，步驟如下：
[0007] 步驟1 :首先構(gòu)建風(fēng)電場黑啟動系統(tǒng)，其包括若干條并聯(lián)的永磁風(fēng)機支路、移動柴 油發(fā)電車、SVG、風(fēng)電場廠用電以及火電廠輔機，永磁風(fēng)機通過風(fēng)機箱變T接到風(fēng)電場35kV 母線上，SVG和移動柴油發(fā)電車并聯(lián)設(shè)置在35kV母線上，廠用電通過廠用變?nèi)∽?5kV母線， 該系統(tǒng)通過輸電線路和2級主變與火電廠相接。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障停電時，判斷是否采 用風(fēng)電場作為黑啟動電源，如果是，則進(jìn)入步驟2,否，則采用傳統(tǒng)的黑啟動電源啟動大容量 火電機組，對外逐步恢復(fù)電網(wǎng)；
[0008] 步驟2 :啟動移動柴油發(fā)電車，將其通過變壓器接入至風(fēng)電場內(nèi)35kV母線，為風(fēng)電 場建立恒定的頻率和電壓；
[0009] 步驟3:啟動風(fēng)電場內(nèi)SVG，為黑啟動系統(tǒng)提供無功功率的動態(tài)補償，維持風(fēng)電場 內(nèi)母線電壓的穩(wěn)定，待電壓和頻率穩(wěn)定之后，連接風(fēng)電場廠用電，開啟風(fēng)電場EMS和升壓站 監(jiān)控，在風(fēng)電場EMS和升壓站監(jiān)控檢測均無故障返回的情況下，執(zhí)行步驟4;
[0010] 步驟4 :根據(jù)柴油發(fā)電車的剩余容量，啟動一定數(shù)量的風(fēng)機輔機，再逐臺啟動多臺 永磁風(fēng)機并使其限功率運行，使其基本達(dá)到恰能為饋線上的其余永磁風(fēng)機輔機供電；
[0011] 步驟5 :重復(fù)步驟4,直到啟動風(fēng)電場內(nèi)全部輔機和一定數(shù)量的風(fēng)力發(fā)電機，調(diào)整 其余風(fēng)機偏航系統(tǒng)使其對外輸出功率接近0,柴油發(fā)電車輸出功率為0,風(fēng)電場內(nèi)形成區(qū)域 內(nèi)功率平衡的小系統(tǒng)；
[0012] 步驟6 :計算當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)機的響應(yīng)時間，并根據(jù)火電廠負(fù)荷給永磁風(fēng)機下發(fā)新 增輸出功率參考值指令；
[0013] 步驟7 :延遲一段時間后，啟動火電廠中容量最小的一臺輔機；
[0014] 步驟8 :重復(fù)步驟6到步驟7,直到火電廠其余輔機按容量從小到大全部啟動，并控 制風(fēng)電場中的風(fēng)機對火電廠輸出有功功率和無功功率，同時，移動柴油發(fā)電車對火電廠輸 出有功功率，SVG提供一定的無功功率補償，維持火電廠功率動態(tài)平衡，最終啟動大容量火 電機組，對外逐步恢復(fù)電網(wǎng)。
[0015] 所述的步驟1中，判斷是否采用風(fēng)電場作為黑啟動電源的方法為：獲取時間為N 內(nèi)的持續(xù)實測平均風(fēng)速，將實測平均風(fēng)速和風(fēng)電場的啟動風(fēng)速作比較，如果實測平均風(fēng)速〈 風(fēng)電場的啟動風(fēng)速，則采用傳統(tǒng)的黑啟動電源啟動大容量火電機組，對外逐步恢復(fù)電網(wǎng)；如 果實測平均風(fēng)速多啟動風(fēng)速，則采用風(fēng)電場作為黑啟動電源，對外逐步恢復(fù)電網(wǎng)。
[0016] 所述的風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動功率匹配的方法，N為20- 40分鐘。
[0017] 所述的步驟4和步驟5中，啟動永磁風(fēng)機過程具體如下：
[0018] 調(diào)整偏航和槳葉，閉合永磁風(fēng)機定子機側(cè)斷路器，啟動全功率變換器并對直流電 容充電；
[0019] 待永磁風(fēng)機定子網(wǎng)側(cè)輸出電壓與電網(wǎng)電壓同步后再閉合網(wǎng)側(cè)斷路器，其沖擊電流 最小，實現(xiàn)永磁風(fēng)機的啟動。
[0020] 所述的步驟6中，計算當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)機的響應(yīng)時間是指預(yù)先由風(fēng)機廠家測量永磁 風(fēng)機在不同風(fēng)速下的響應(yīng)時間得出風(fēng)機的響應(yīng)時間曲線，然后風(fēng)電場工作人員根據(jù)該曲線 圖得出當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)機的響應(yīng)時間。
[0021] 所述的步驟7中，所述的延遲一段時間為延遲當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)機的響應(yīng)時間。
[0022] 所述的步驟8中，維持功率動態(tài)平衡的過程包括：
[0023] 移動柴油發(fā)電車能根據(jù)負(fù)載所需無功功率，提供其容量范圍內(nèi)的無功功率支撐， SVG能實時輸出無功功率平衡，維持無功功率動態(tài)平衡，起到電壓調(diào)整的作用；
[0024] 通過調(diào)整永磁風(fēng)機輸出的有功功率，改變潮流中的有功功率，維持有功功率平衡， 并實現(xiàn)調(diào)整頻率作用。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0026] (1)本發(fā)明提供的一種以風(fēng)電場作為黑啟動電源時功率匹配的方法，能夠大大減 小黑啟動成本。風(fēng)電場參與電網(wǎng)黑啟動時，由于不需要投資儲能設(shè)備，且主要利用風(fēng)機實現(xiàn) 功率的動態(tài)平衡從而減小移動柴油發(fā)電車容量，大大降低了風(fēng)電場參與黑啟動的成本。
[0027] (2)由于風(fēng)機發(fā)電量受到風(fēng)速及葉片槳距角的影響，而槳距角的改變速度較慢，使 得在啟動火電廠輔機的瞬間，對功率響應(yīng)較慢，從而對系統(tǒng)造成沖擊。本發(fā)明中，由于風(fēng)機 響應(yīng)較慢的不足，步驟4和步驟5通過啟動一定數(shù)量的風(fēng)機加快風(fēng)電場響應(yīng)速度，步驟6提 前給風(fēng)機下達(dá)輸出指令，使其提早開始變化輸出的功率，以盡可能匹配火電廠輔機啟動瞬 間時所需的功率，減小輔機啟動會系統(tǒng)的沖擊，確保風(fēng)電場作為黑啟動電源的可行性。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明方法的整體示意圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明中風(fēng)電場黑啟動功率匹配流程圖。
[0030] 圖3為本發(fā)明中大容量輔機啟動時的啟動電流圖。
[0031] 圖4為本發(fā)明中永磁風(fēng)機輸出功率響應(yīng)圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實施例對
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步說明：
[0033] 圖1中的風(fēng)電場黑啟動系統(tǒng)，包括：其包括若干條并聯(lián)的永磁風(fēng)機支路、移動柴油 發(fā)電車、S