CN113541137A - 一种新能源联合火力发电机组黑启动系统 - Google Patents

一种新能源联合火力发电机组黑启动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，实现电网全部失电情况下，利用新能源发电设备实现火力发电机黑启动，逐步恢复电网系统的供电能力。火力发电机(1)、新能源发电设备(5)、主变(2)、2号主变(2)、高厂变(3)，启备变(4)，火力发电机经主变2连接高压母线，经高厂变3连接6kV厂用电母线；新能源发电设备6经升压变5连接至6kV厂用电母线。本发明实现了在电网完全失电的情况下，利用新能源发电设备为火力发电机厂用负荷提供稳定的电源，实现火力发电机的黑启动，逐步恢复电网系统的供电能力。

Description

一种新能源联合火力发电机组黑启动系统
技术领域
本发明属于发电厂厂用电技术领域，具体涉及一种新能源联合火力发电机组黑启动系统。
背景技术
电力系统黑启动是在人为、自然灾害或设备故障导致电网大面积停电的情况下，通过系统内具有自启动能力的机组启动，进一步带动无自启动能力的机组启动，逐步扩大系统恢复范围，尽量在最短的时间内恢复整个电网运行的过程。由于黑启动能够快速的对瓦解的电网进行恢复，能够最大程度的降低电网瓦解带来的损失，对于电网应对严重事故意义重大，电网对此非常重视。
电网恢复对黑启动机组的基本要求包括：可靠性高、启动快、所处的位置合理、接近负荷中心、有利于电网架构的恢复。然而，能够满足以上要求黑启动电源点的选择并不容易。传统的黑启动电源一般为水电机组和小型燃气机组，还有一些具备FCB功能的火力发电机组。水力火力发电机组凭借其自身启动速度快、厂用负荷较小等优点而成为最优的黑启动电源，其技术已经相当成熟。但是水电厂位置偏僻，一般距离负荷密集区较远，不在电网的最佳黑启动路径上。目前利用燃气机组作为黑启动电源也是业内一个研究热点，但燃气火力发电机组投资成本较高，不适合在现阶段大范围普及，同时存在容量小的缺点。火力发电机组容量大、数量多、分布广，但是仅有极少部分具备FCB功能，且试验有成功有失败。而一旦火力发电机组无法FCB，由于厂用负荷大，机组黑启动比较困难。如果使其具备黑启动能力，需要建设大容量的高压柴油火力发电机组，一次性投资巨大，且建成后利用率极低。因此，火力发电机组的黑启动难度大、经济性差，除非特殊需要，一般不选择火力发电机组作为黑启动电源点。
某些火力发电厂厂用电系统接入了新能源发电设备，如光伏发电系统等，但是新能源发电设备只具备MPPT功能，输出最大功率，不具备输出稳定电能的能力，无法为厂用负荷提供黑启动电源。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，实现在电网完全失电的情况下，利用新能源发电设备为火力发电机厂用负荷提供稳定的电源，实现火力发电机的黑启动，逐步恢复电网系统的供电能力。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，包括火力发电机、主变、高厂变、启备变、新能源升压变、新能源发电设备、1号高压开关、2号高压开关、1号厂用开关、2号厂用开关和3号厂用开关；其中，
所述火力发电机与主变低压侧以及高厂变高压侧相连，所述主变高压侧经1号高压开关连接高压母线，所述高厂变低压侧经1号厂用开关连接6kV厂用电母线，所述新能源发电设备与新能源升压变低压侧相连，新能源升压变高压侧经3号厂用开关与6kV厂用电母线连接，所述启备变(4)高压侧经2号高压开关与高压母线连接，低压侧经2号厂用开关与6kV厂用电母线连接。
本发明进一步的改进在于，新能源发电设备为光伏发电系统或风力发电系统。
本发明进一步的改进在于，新能源发电设备具备最大功率点跟踪模式及稳定电压模式。
本发明进一步的改进在于，火力发电机正常运行，新能源发电设备正常运行，新能源发电设备和火力发电机共同为火力发电机组厂用负荷供电，新能源发电设备工作在MPPT模式，输出最大发电功率，减小厂用电，火力发电机通过高厂变稳定6kV厂用电母线电压，1号高压开关、1号厂用开关、3号厂用开关闭合，2号高压开关、2号厂用开关断开。
本发明进一步的改进在于，火力发电机检修时，其厂用负荷由启备变和新能源发电设备共同供电，新能源发电设备工作在MPPT模式，输出最大发电功率，减少启备变供电负荷，高压母线经启备变与6kV厂用电相连，稳定6kV厂用电母线电压，2号高压开关、2号厂用开关、3号厂用开关闭合，1号高压开关、1号厂用开关断开。
本发明进一步的改进在于，机组正常运行，新能源发电设备检修时，火力发电机厂用负荷由机组通过高厂变供电，1号高压开关、1号厂用开关闭合，2号高压开关、2号厂用开关、3号厂用开关断开。
本发明进一步的改进在于，火力发电机和新能源发电设备检修时，火力发电机厂用负荷由启备变供电，2号高压开关、2号厂用开关闭合，1号高压开关、1号厂用开关、3号厂用开关断开。
本发明进一步的改进在于，当电网失电时，新能源发电设备切换为稳压模式，输出稳定电压，通过升压变接入6kV厂用母线，为火力发电机厂用负荷供电，实现火力发电机组黑启动，3号厂用开关闭合，1号高压开关、2号高压开关、1号厂用开关、2号厂用开关断开。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过使用具有稳压功能的新能源发电设备接入6kV厂用电系统，在电网失电的情况下，新能源发电设备切换为稳压模式为6kV厂用母线上的火力发电机厂用负荷提供稳定电源，实现燃煤机组的黑启动，逐步恢复电网的供电能力。
进一步的，本发明在燃煤机组正常运行或检修时，通过厂用电互联，运行机组可以向检修机组厂用电负荷供电，降低机组厂用电率及启备变外购电。
附图说明
图1为本发明中所述新能源联合火力发电机组黑启动系统原理图。
图2为本发明中所述火力发电机和新能源发电设备正常时系统运行图。
图3为本发明中所述火力发电机检修，新能源发电设备正常时系统运行图。
图4为本发明中所述火力发电机正常，新能源发电设备检修时系统运行图。
图5为本发明中所述火力发电机和新能源发电设备检修时系统运行图。
图6为本发明中所述电网失电，新能源联合火力发电机黑启动系统运行图。
图中：1-火力发电机；6-新能源发电设备；2-主变；3-高厂变；4-启备变；11-1号高压开关、12-2号高压开关、21-1号厂用开关、22-2号厂用开关、23-3号厂用开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明提供的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，包括火力发电机1、主变2、高厂变3、启备变4、新能源升压变5、双向功率转换装置6、新能源发电设备7、1号高压开关11、2号高压开关12、1号厂用开关21、2号厂用开关22、3号厂用开关23；所述火力发电机1与主变2低压侧以及高厂变3高压侧相连，所述主变2高压侧经1号高压开关11连接高压母线，所述高厂变3低压侧经1号厂用开关21连接6kV厂用电母线，所述新能源发电设备6与新能源升压变5低压侧相连，新能源升压变5高压侧经3号厂用开关23与6kV厂用电母线连接，所述启备变4高压侧经2号高压开关12与高压母线连接，低压侧经2号厂用开关22与6kV厂用电母线连接。
新能源发电设备为光伏发电系统或风力发电系统，新能源发电设备具备MPPT(最大功率点跟踪)模式及稳定电压模式。
本发明的工作原理如下：
火力发电机和新能源发电设备正常运行时，如图2所示，火力发电机和新能源发电设备共同为火力发电机组供电。1号高压开关11、1号厂用开关21、3号厂用开关23在合位；2号高压开关12、2号厂用开关22在分位。新能源发电设备和火力发电机共同为火力发电机组厂用负荷供电，新能源发电设备工作在MPPT模式，输出最大发电功率，减小厂用电，火力发电机通过高厂变稳定6kV厂用电母线电压。
火力发电机检修，新能源发电设备正常运行，如图4所示，由新能源发电设备和启备变共同为火力发电机1提供检修电源。2号高压开关12、2号厂用开关22、3号厂用开关23在合位；1号高压开关11、1号厂用开关21在分位，6kV厂用电母线由新能源发电设备6和启备变共同供电，新能源发电设备6工作在MPPT模式，输出最大功率，降低启备变供电功率，启备变稳定6kV厂用电母线电压。
火力发电机正常运行，新能源发电设备检修，如图4所示，火力发电机G1为其厂用负荷供电。1号高压开关11、1号厂用开关21在合位；2号高压开关12、2号厂用开关22、3号厂用开关23在分位，6kV厂用电母线由火力发电机供电。
新能源发电设备、火力发电机检修，如图5所示，火力发电机厂用电负荷由启备变4提供检修电源。2号高压开关12、2号厂用开关22在合位；1号高压开关11、1号厂用开关21、3号厂用开关23在分位，6kV厂用电母线由启备变4供电。
当电网失电，新能源发电设备切换为稳压模式，如图6所示，新能源发电设备为燃煤机组提供厂用电，启动火力发电机。
进一步，所述新能源发电设备为燃煤机组提供厂用电作为黑启动电源，具体步骤如下：
电网全部失电，新能源发电设备切换至稳压模式，连接至6kV厂用电母线，为火力发电机组厂用负荷提供电源，3号厂用开关闭合；1号高压开关、2号高压开关、1号厂用开关、2号厂用开关断开。
待机组完成启机，火力发电机和新能源发电设备共同为机组厂用负荷供电，2号厂用开关21利用同期装置与6kV厂用母线连接，1号厂用开关、3号厂用开关闭合；1号高压开关、2号高压开关、2号厂用开关断开。
火力发电机和新能源发电设备共同为机组厂用负荷供电完成，主变高压侧1号高压开关闭合，火力发电机组通过高压母线送出电能，完成黑启动，1号高压开关、1号厂用开关、3号厂用开关闭合；2号高压开关、2号厂用开关断开。
本发明通过使用具有稳压功能的新能源发电设备接入6kV厂用电系统，在电网失电的情况下，新能源发电设备切换为稳压模式为6kV厂用母线上的火力发电机厂用负荷提供稳定电源，实现燃煤机组的黑启动，逐步恢复电网的供电能力。
进一步的，本发明在燃煤机组正常运行或检修时，通过厂用电互联，运行机组可以向检修机组厂用电负荷供电，降低机组厂用电率及启备变外购电。
以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，包括火力发电机(1)、主变(2)、高厂变(3)、启备变(4)、新能源升压变(5)、新能源发电设备(6)、1号高压开关(11)、2号高压开关(12)、1号厂用开关(21)、2号厂用开关(22)和3号厂用开关(23)；其中，
所述火力发电机(1)与主变(2)低压侧以及高厂变(3)高压侧相连，所述主变(2)高压侧经1号高压开关(11)连接高压母线，所述高厂变(3)低压侧经1号厂用开关(21)连接6kV厂用电母线，所述新能源发电设备(6)与新能源升压变(5)低压侧相连，新能源升压变(5)高压侧经3号厂用开关(23)与6kV厂用电母线连接，所述启备变(4)高压侧经2号高压开关(12)与高压母线连接，低压侧经2号厂用开关(22)与6kV厂用电母线连接。
2.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，新能源发电设备(6)为光伏发电系统或风力发电系统。
3.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，新能源发电设备(6)具备最大功率点跟踪模式及稳定电压模式。
4.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，火力发电机(1)正常运行，新能源发电设备(6)正常运行，新能源发电设备(6)和火力发电机(1)共同为火力发电机组厂用负荷供电，新能源发电设备工作在MPPT模式，输出最大发电功率，减小厂用电，火力发电机通过高厂变稳定6kV厂用电母线电压，1号高压开关(11)、1号厂用开关(21)、3号厂用开关(23)闭合，2号高压开关(12)、2号厂用开关(22)断开。
5.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，火力发电机检修时，其厂用负荷由启备变和新能源发电设备(6)共同供电，新能源发电设备(6)工作在MPPT模式，输出最大发电功率，减少启备变供电负荷，高压母线经启备变与6kV厂用电相连，稳定6kV厂用电母线电压，2号高压开关(12)、2号厂用开关(22)、3号厂用开关(23)闭合，1号高压开关(11)、1号厂用开关(21)断开。
6.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，机组正常运行，新能源发电设备检修时，火力发电机厂用负荷由机组通过高厂变供电，1号高压开关(11)、1号厂用开关(21)闭合，2号高压开关(12)、2号厂用开关(22)、3号厂用开关(23)断开。
7.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，火力发电机和新能源发电设备检修时，火力发电机厂用负荷由启备变(4)供电，2号高压开关(12)、2号厂用开关(22)闭合，1号高压开关(11)、1号厂用开关(21)、3号厂用开关(23)断开。
8.根据权利要求1所述的一种新能源联合火力发电机组黑启动系统，其特征在于，当电网失电时，新能源发电设备切换为稳压模式，输出稳定电压，通过升压变接入6kV厂用母线，为火力发电机厂用负荷供电，实现火力发电机组黑启动，3号厂用开关(23)闭合，1号高压开关(11)、2号高压开关(12)、1号厂用开关(21)、2号厂用开关(22)断开。
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