CN113991644A - 一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统安全运行领域，具体涉及一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法。本发明针对黑启动以燃气轮机作为黑启动电源的黑启动方案，建立了一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，通过增加储能辅助系统，维持负荷恢复阶段中黑启动路径上各母线节点的电压和频率在允许范围内，并利用电磁暂态建模仿真验证改进方案的效果。本发明可不依靠复杂的负荷恢复策略优化调度及燃气轮机调节性能改造等方式，从黑启动电源侧有效提高黑启动方案的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统安全运行领域，具体涉及一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法。
背景技术
随着电力系统规模的日益扩大、间歇性新能源的高比例接入以及社会对电力供应依赖程度的不断提高，大停电事故造成的影响也越来越大，黑启动作为大停电事故的安全防御重要措施之一，对于减轻恢复负荷负担、加快电力系统恢复速度、减小大停电事故带来的恶劣影响具有重要意义。
传统的黑启动方案中，常常选用具有自启动能力、功率小、启动速度快的水电、燃气机组等作为黑启动电源，但实际生产中，因水电厂地理位置独特、离市区集中负荷较远等劣势，更倾向于使用燃气机组做黑启动预案，对预案中的黑启动阶段、网络重构阶段及负荷恢复阶段做仿真分析发现，方案中最大的难点是维持负荷恢复阶段中黑启动路径上各母线节点的电气量在允许范围内。现阶段对于这项内容的研究主要集中在根据机组发电量、节点及负荷重要度对黑启动策略进行优化上，对优化算法的可靠性及电网调度能力依赖大，且通过复杂的优化策略实现电气量的平衡还需考虑到燃气机组的输出调节速度，使得整个负荷恢复阶段用时较长。随着储能技术的快速发展，储能电站已具备响应速度快、对电网输出功率调控灵活、安装位置不受限等优点，在黑启动电源侧为燃气机组配置储能辅助系统能直接在黑启动源头弥补燃气机组响应速度、灵活调控上的劣势，提高黑启动方案的可靠性。但目前暂未发现考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动方法的文献。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，本发明的具体技术方案如下：
一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，包括以下步骤：
S1：建立模型，根据选定的黑启动电源电厂A及黑启动方案恢复的第一个电厂B制定初始黑启动多源小系统模型，所述模型包括单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源；所述单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源依次连接；
S2：启动仿真，对建立的单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型进行电磁暂态仿真计算，根据仿真输出的黑启动过程中的电压和频率，判断电压和频率是否合格；
S3：配置储能，为电厂A启动单电源配置储能辅助系统，根据初始黑启动仿真结果，选择储能辅助系统合适的储能容量；
S4：方案对比，对改进方案进行仿真评价改进后的黑启动方案电压及频率稳定情况，并与初始无储能辅助系统的黑启动方案进行对比，评价改进方案的有效性。
优选地，所述步骤S2中的黑启动多源小系统模型还包括变压器，所述若干变压器I、变压器II，所述单电源电厂A通过变压器I与若干空充母线连接；所述若干空充母线通过变压器II与B电厂辅机连接。
优选地，所述步骤S3中储能辅助系统通过变压器III与并网电母线连接；所述单电源电厂A通过变压器I与并网电母线连接；所述并网电母线与若干空充母线连接。
优选地，所述单电源电厂A包括燃气轮机机组。
优选地，所述步骤S3中包括以下步骤：
S31：将储能SOC系统的工作分区分为预停机区间、临界区间、正常区间；
S32：建立储能的控制策略，在燃气轮机机组的下垂控制策略中需加入阻尼及惯性环节；
S33：结合安时计量法和储能SOC系统的工作分区中的越界过放、过充范围选定合适的储能电池容量。
优选地，所述步骤S31中储能SOC系统的工作分区具体分为预停机区间I、临界区间I、正常区间、预停机区间II、临界区间II，其中储能SOC系统处于预停机区间I时为仅放电状态，储能SOC系统处于临界区间I时为减少充电状态，储能SOC系统处于正常区间时为正常稳定运行状态，储能SOC系统处于临界区间II时为减少放电状态，储能SOC系统处于预停机区间II时为仅充电状态。
优选地，所述步骤S32中燃气轮机机组加入阻尼及惯性环节后，转子运动方程如下：
式中，δ为发电机功角，ω为发电机转子q轴的电气角速度，ω0为端电压旋转的同步电气角速度，ωN为额定同步电气角速度，TJ为发电机组的惯性时间常数，PT为发电机机械功率，PE为发电机电磁功率，D为风阻系数。在系统处于稳态时，对上式进行拉普拉斯变换可得：
则：
ΔP＝ωN[DΔω+sTJω(s)]＝fN[(Kp1+sKpd)f(s)-Kp2fN]； (4)
式中，Kp1为有功-频率下垂系数1，Kp2为有功-频率下垂系数2，Kpd为微分增益系数，fN为系统额定频率，ΔP为有功功率的调整量。
对无功功率而言存在下式：
ΔQ＝UN[(Kq1+sKqd)U(s)-Kq2UN]； (5)
式中，Kq1为无功-电压下垂系数1，Kq2为无功-电压下垂系数2，Kqd为微分增益系数，UN为逆变器输出的额定电压，ΔQ为无功功率的调整量。
优选地，所述步骤S32中选定合适的储能电池容量的计算依据为：
Smin≤SOC(t)≤Smax； (7)
式中，C为t时刻要求的储能电池容量最小值，η为充放电效率，ΔPmax为t--t+1时刻下垂控制中需调节的有功功率最大值，U为储能电池的标称电压，SOC(t)为t时刻的储能电池剩余电量，理论上，当SOC(t)＝0时表示t时刻电池放电完全，当SOC(t)＝1时表示t时刻电池完全充满，Smin为储能电池放电完全后的最低电量，Smax为储能电池充满电后的最高电量。
本发明的有益效果为：本发明针对黑启动以燃气轮机作为黑启动电源的黑启动方案，建立了一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，通过增加储能辅助系统，维持负荷恢复阶段中黑启动路径上各母线节点的电压和频率在允许范围内，并利用电磁暂态建模仿真验证改进方案的效果。本发明可不依靠复杂的负荷恢复策略优化调度及燃气轮机调节性能改造等方式，从黑启动电源侧有效提高黑启动方案的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的流程图；
图2为本发明建立的黑启动多源小系统模型原理图；
图3为储能SOC系统的工作分区示意图；
图4为常规的下垂控制原理图；
图5为燃气轮机机组加入阻尼及惯性环节后的控制框图；
图6为本发明实施例中黑启动试验系统仿真全过程原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，包括以下步骤：
S1：建立模型，如图2所示，根据选定的黑启动电源电厂A及黑启动方案恢复的第一个电厂B制定初始黑启动多源小系统模型，所述模型包括单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源；所述单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源依次连接；黑启动多源小系统模型还包括变压器，所述若干变压器I、变压器II，所述单电源电厂A通过变压器I与若干空充母线连接；所述若干空充母线通过变压器II与B电厂辅机连接。
S2：启动仿真，对建立的单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型进行电磁暂态仿真计算，根据仿真输出的黑启动过程中的电压和频率，判断电压和频率是否合格；
S3：配置储能，为电厂A启动单电源配置储能辅助系统，根据初始黑启动仿真结果，选择储能辅助系统合适的储能容量；储能辅助系统通过变压器III与并网电母线连接；所述单电源电厂A通过变压器I与并网电母线连接；所述并网电母线与若干空充母线连接。单电源电厂A包括燃气轮机机组。
包括以下步骤：
S31：如图3所示，将储能SOC系统的工作分区分为预停机区间、临界区间、正常区间；具体分为预停机区间I、临界区间I、正常区间、预停机区间II、临界区间II，其中储能SOC系统处于预停机区间I时为仅放电状态，储能SOC系统处于临界区间I时为减少充电状态，储能SOC系统处于正常区间时为正常稳定运行状态，储能SOC系统处于临界区间II时为减少放电状态，储能SOC系统处于预停机区间II时为仅充电状态。
S32：建立储能的控制策略，燃气轮机机组与储能辅助系统并联于启动系统中，但储能系统本身不具备阻尼及惯性，如与燃气轮机并列运行将引起电力系统的失稳。在燃气轮机机组的下垂控制策略中需加入阻尼及惯性环节。
在加入阻尼及惯性环节前，常规的逆变器输出电压频率和幅值的下垂特性为：
式中，ωN为额定同步电气角速度，ω为发电机转子q轴的电气角速度，UN为逆变器输出的额定电压，U为逆变器输出的实际电压，PN为逆变器额定有功，QN逆变器额定无功，Kp、Kq为逆变器下垂系数，P为逆变器实际输出的有功，Q为逆变器实际输出的无功。并由此得到常规的下垂控制图如图4所示。
燃气轮机机组加入阻尼及惯性环节后，下垂控制具备类似发电机转子的阻尼及惯性特征，转子运动方程如下：
式中，δ为发电机功角，ω为发电机转子q轴的电气角速度，ω0为端电压旋转的同步电气角速度，ωN为额定同步电气角速度，TJ为发电机组的惯性时间常数，PT为发电机机械功率，PE为发电机电磁功率，D为风阻系数。在系统处于稳态时，对上式进行拉普拉斯变换可得：
则：
ΔP＝ωN[DΔω+sTJω(s)]＝fN[(Kp1+sKpd)f(s)-Kp2fN]； (5)
式中，Kp1为有功-频率下垂系数1，Kp2为有功-频率下垂系数2，Kpd为微分增益系数，fN为系统额定频率，ΔP为有功功率的调整量。
对无功功率而言存在下式：
ΔQ＝UN[(Kq1+sKqd)U(s)-Kq2UN]； (6)
式中，Kq1为无功-电压下垂系数1，Kq2为无功-电压下垂系数2，Kqd为微分增益系数，UN为逆变器输出的额定电压，ΔQ为无功功率的调整量。
燃气轮机机组加入阻尼及惯性环节后的控制框图如图5所示。
S33：结合安时计量法和储能SOC系统的工作分区中的越界过放、过充范围选定合适的储能电池容量。选定合适的储能电池容量的计算依据为：
Smin≤SOC(t)≤Smax； (8)
式中，C为t时刻要求的储能电池容量最小值，η为充放电效率，ΔPmax为t--t+1时刻下垂控制中需调节的有功功率最大值，U为储能电池的标称电压，SOC(t)为t时刻的储能电池剩余电量，理论上，当SOC(t)＝0时表示t时刻电池放电完全，当SOC(t)＝1时表示t时刻电池完全充满，Smin为储能电池放电完全后的最低电量，Smax为储能电池充满电后的最高电量。
S4：方案对比，对改进方案进行仿真评价改进后的黑启动方案电压及频率稳定情况，并与初始无储能辅助系统的黑启动方案进行对比，评价改进方案的有效性。
广西某片区电网黑启动试验系统仿真全过程如图6所示，仿真试验步骤如下：
(1)模拟由A电厂#1机作为黑启动电源，机组启动送电至A电厂110kV#1M母线，带3MW厂用电负荷，孤网运行200S；
(2)模拟A电厂1#机带负荷进入稳态；
(3)模拟空充母线I；时控元件1设置初始状态为断开，第一次关合时间为200S；
(4)模拟空充母线II；时控元件2设置初始状态为断开，第一次关合时间为300S；
(5)模拟空充母线III；时控元件3设置初始状态为断开，第一次关合时间为400S；
(6)模拟启动B电厂1#机辅机：凝结水泵一台，时控元件4设置初始状态为断开，第一次关合时间为450S；锅炉给水泵一台，时控元件5设置初始状态为断开，第一次关合时间为500S；循环水泵一台，时控元件6设置初始状态为断开；第一次关合时间为550S；引风机一台，时控元件7设置初始状态为断开，第一次关合时间为600S；送风机一台，时控元件8设置初始状态为断开，第一次关合时间为650S；一次风机一台，时控元件9设置初始状态为断开，第一次关合时间为700S；磨煤机一台，时控元件10设置初始状态为断开，第一次关合时间为750S。
为A电厂启动单电源配置储能辅助系统，根据初始黑启动仿真结果，选择合适的储能容量。
选择使用48V储能锂电池(派能US2000)
其电池参数如下表：
表1
经计算可知，使用10组即可满足要求。
仿真结束后分析结果如下：
(1)原方案中的过电压情况和频率情况如表2、表3：
表2空充线路阶段过电压情况
| 空充线路 | 工频过电压(p.u.) | 最大操作过电压(p.u.) |
| 母线I | 1.105 | 1.87 |
| 母线II | 1.073 | 2.44 |
| 母线III | 1.080 | 1.66 |
表3负荷恢复阶段频率、电压主要指标
(2)改进方案中的过电压情况和频率情况如表4、表5：
表4空充线路阶段过电压情况
| 空充线路 | 工频过电压(p.u.) | 最大操作过电压(p.u.) |
| 母线I | 1.102 | 1.87 |
| 母线II | 1.058 | 2.01 |
| 母线III | 1.062 | 2.01 |
表5负荷恢复阶段频率、电压主要指标
由仿真结果对比可知，使用考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，可通过增加储能辅助系统改善黑启动各阶段的电压、频率稳定性。
本发明针对黑启动以燃气轮机作为黑启动电源的黑启动方案，建立了一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，通过增加储能辅助系统，维持负荷恢复阶段中黑启动路径上各母线节点的电压和频率在允许范围内，通过电磁暂态建模仿真验证改进方案，仿真结果表明本发明可不依靠复杂的负荷恢复策略优化调度及燃气轮机调节性能改造等方式，从黑启动电源侧有效提高黑启动方案的可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：建立模型，根据选定的黑启动电源电厂A及黑启动方案恢复的第一个电厂B制定初始黑启动多源小系统模型，所述模型包括单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源；所述单电源电厂A、若干空充母线、B电厂辅机、B电厂待启动电源依次连接；
S2：启动仿真，对建立的单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型进行电磁暂态仿真计算，根据仿真输出的黑启动过程中的电压和频率，判断电压和频率是否合格；
S3：配置储能，为电厂A启动单电源配置储能辅助系统，根据初始黑启动仿真结果，选择储能辅助系统合适的储能容量；
S4：方案对比，对改进方案进行仿真评价改进后的黑启动方案电压及频率稳定情况，并与初始无储能辅助系统的黑启动方案进行对比，评价改进方案的有效性。
2.根据权利要求1所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S2中的黑启动多源小系统模型还包括变压器，所述若干变压器I、变压器II，所述单电源电厂A通过变压器I与若干空充母线连接；所述若干空充母线通过变压器II与B电厂辅机连接。
3.根据权利要求2所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S3中储能辅助系统通过变压器III与并网电母线连接；所述单电源电厂A通过变压器I与并网电母线连接；所述并网电母线与若干空充母线连接。
4.根据权利要求1所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述单电源电厂A包括燃气轮机机组。
5.根据权利要求4所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S3中包括以下步骤：
S31：将储能SOC系统的工作分区分为预停机区间、临界区间、正常区间；
S32：建立储能的控制策略，在燃气轮机机组的下垂控制策略中需加入阻尼及惯性环节；
S33：结合安时计量法和储能SOC系统的工作分区中的越界过放、过充范围选定合适的储能电池容量。
6.根据权利要求5所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S31中储能SOC系统的工作分区具体分为预停机区间I、临界区间I、正常区间、预停机区间II、临界区间II，其中储能SOC系统处于预停机区间I时为仅放电状态，储能SOC系统处于临界区间I时为减少充电状态，储能SOC系统处于正常区间时为正常稳定运行状态，储能SOC系统处于临界区间II时为减少放电状态，储能SOC系统处于预停机区间II时为仅充电状态。
7.根据权利要求5所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S32中燃气轮机机组加入阻尼及惯性环节后，转子运动方程如下：
式中，δ为发电机功角，ω为发电机转子q轴的电气角速度，ω0为端电压旋转的同步电气角速度，ωN为额定同步电气角速度，TJ为发电机组的惯性时间常数，PT为发电机机械功率，PE为发电机电磁功率，D为风阻系数；
在系统处于稳态时，对上式进行拉普拉斯变换可得：
则：
ΔP＝ωN[DΔω+sTJω(s)]＝fN[(Kp1+sKpd)f(s)-Kp2fN]； (4)
式中，Kp1为有功-频率下垂系数1，Kp2为有功-频率下垂系数2，Kpd为微分增益系数，fN为系统额定频率，ΔP为有功功率的调整量；
对无功功率而言存在下式：
ΔQ＝UN[(Kq1+sKqd)U(s)-Kq2UN]； (5)
式中，Kq1为无功-电压下垂系数1，Kq2为无功-电压下垂系数2，Kqd为微分增益系数，UN为逆变器输出的额定电压，ΔQ为无功功率的调整量。
8.根据权利要求5所述的一种考虑储能辅助系统的燃气轮机黑启动改进方法，其特征在于：所述步骤S32中选定合适的储能电池容量的计算依据为：
Smin≤SOC(t)≤Smax； (7)
式中，C为t时刻要求的储能电池容量最小值，η为充放电效率，ΔPmax为t--t+1时刻下垂控制中需调节的有功功率最大值，U为储能电池的标称电压，SOC(t)为t时刻的储能电池剩余电量，理论上，当SOC(t)＝0时表示t时刻电池放电完全，当SOC(t)＝1时表示t时刻电池完全充满，Smin为储能电池放电完全后的最低电量，Smax为储能电池充满电后的最高电量。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116073435A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-05-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种柴发联合燃机的黑启动系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4103178A (en) * | 1977-03-11 | 1978-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Black start system for large steam powered electric generation plants |
| CN104218568A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 一种区域小水电与新能源互补微电网参与电网黑启动方法 |
| CN106849166A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 华北电力大学（保定） | 储能型风电场作为电网黑启动电源电池储能系统配置方法 |
| CN110994601A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-04-10 | 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 | 一种基于储能系统的配电网黑启动方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4103178A (en) * | 1977-03-11 | 1978-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Black start system for large steam powered electric generation plants |
| CN104218568A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 一种区域小水电与新能源互补微电网参与电网黑启动方法 |
| CN106849166A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 华北电力大学（保定） | 储能型风电场作为电网黑启动电源电池储能系统配置方法 |
| CN110994601A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-04-10 | 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 | 一种基于储能系统的配电网黑启动方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孟宪朋 等: "天津电网黑启动中启动厂用负荷的仿真校验", 现代电力, vol. 24, no. 04, 10 August 2007 (2007-08-10), pages 22 - 27 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116073435A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-05-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种柴发联合燃机的黑启动系统及方法 |
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