微電網(wǎng)的黑啟動(dòng)研究

　　同濟大學(xué)電氣工程系的研究人員牟龍華、夏明棟、劉仲，在2014年第22期《電力系統保護與控制》雜志上撰文，為了提高微電網(wǎng)供電可靠性，提出一種針對全黑的孤立微電網(wǎng)的黑啟動(dòng)方案。結合微源特性及其控制方式，對微源的黑啟動(dòng)能力進(jìn)行比較，確定了黑啟動(dòng)微源的選取原則，給出了黑啟動(dòng)過(guò)程中有黑啟動(dòng)能力和無(wú)黑啟動(dòng)能力微源的控制方式要求。分析了微電網(wǎng)黑啟動(dòng)的并行/串行網(wǎng)架恢復策略，指出應采用啟動(dòng)速度更快的并行恢復策略，并制定了詳細的黑啟動(dòng)操作流程。利用Matlab/Simulink建立各微源控制模型以及微電網(wǎng)仿真模型，仿真結果驗證了微電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案及其操作流程的可行性。

近年來(lái)，分布式發(fā)電技術(shù)以其能源利用率高、污染小、可靠性高等特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注，其中分布式發(fā)電技術(shù)可充分利用多種可再生能源，為人類(lèi)解決日益嚴重的能源和環(huán)境危機帶來(lái)新的方向。

隨著(zhù)分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，多種分布式電源、儲能裝置、負荷及控制裝置組合成獨立的供電系統，以微網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)，利用控制的靈活性可實(shí)現其對大電網(wǎng)供電能力和電能質(zhì)量的支撐作用。

為提高供電可靠性，當主電網(wǎng)發(fā)生意外故障或運行維護時(shí)，微網(wǎng)可運行于孤立運行狀態(tài)，從而實(shí)現對局部電網(wǎng)的穩定供電?？紤]到微網(wǎng)系統孤立運行時(shí)，可能由于某些故障而導致系統失電，為進(jìn)一步提高系統的供電可靠性，微網(wǎng)系統應具有孤立運行狀態(tài)下的黑啟動(dòng)功能。

所謂微網(wǎng)黑啟動(dòng)(BlackStart)，指在整個(gè)微網(wǎng)因外部或內部故障停運進(jìn)入全黑狀態(tài)后，不依靠大電網(wǎng)或其他微網(wǎng)的幫助，僅通過(guò)啟動(dòng)微網(wǎng)內部具有黑啟動(dòng)能力的微源，進(jìn)而帶動(dòng)微網(wǎng)內無(wú)黑啟動(dòng)能力的微源，逐步擴大系統的恢復范圍，最終實(shí)現整個(gè)微網(wǎng)的重新啟動(dòng)。

對于電力系統的黑啟動(dòng)問(wèn)題，目前國內外已有多篇論文對其加以介紹，但這些研究成果大多針對傳統電網(wǎng)黑啟動(dòng)，而很少涉及微網(wǎng)系統黑啟動(dòng)。

傳統黑啟動(dòng)方案主要針對大型電網(wǎng)，與之相比，微網(wǎng)系統多集中在中/低壓配電網(wǎng)，其內部包含大量逆變器型電源，這些電力電子裝置控制靈活、響應速度快，但過(guò)載能力、故障穿越能力和單機發(fā)電容量均遠小于傳統旋轉機械類(lèi)電源，因此，微網(wǎng)系統很難直接沿用傳統電網(wǎng)的黑啟動(dòng)方案[10]。

鑒于用戶(hù)對于分布式能源可靠性要求的不斷提高，微網(wǎng)系統黑啟動(dòng)研究是推進(jìn)微網(wǎng)系統應用亟需解決的問(wèn)題。

為提高微電網(wǎng)黑啟動(dòng)可靠性，本文對黑啟動(dòng)中的微源種類(lèi)、控制方式、黑啟動(dòng)網(wǎng)架恢復策略以及黑啟動(dòng)操作步驟進(jìn)行了研究。參照已經(jīng)搭建的微網(wǎng)實(shí)驗平臺，在Matlab/Simulink平臺搭建了由柴油發(fā)電機、光伏和蓄電池組成的低壓微網(wǎng)仿真模型，驗證了所提出的黑啟動(dòng)策略有效性和可行性。

總結

本文從微源控制方式和黑啟動(dòng)恢復策略出發(fā)，研究并分析了微源的黑啟動(dòng)能力、控制方式以及并行恢復和串行恢復的優(yōu)缺點(diǎn)。最終選用了啟動(dòng)速度更快的并行恢復策略進(jìn)行微網(wǎng)黑啟動(dòng)，并制定了微網(wǎng)黑啟動(dòng)流程。仿真實(shí)驗驗證了本文所論述的微源黑啟動(dòng)操作的可行性。下一步將在實(shí)驗平臺上繼續進(jìn)行微網(wǎng)黑啟動(dòng)研究，為微網(wǎng)的穩定快速恢復提供理論依據。