CN212183137U - 一种发电厂储能黑启动*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发电厂储能黑启动***。黑启动***包括储能***、储能协调控制器、同期装置；发电厂的发电机连接到发电厂的高厂变，高厂变通过厂用母线进线开关连接到发电厂的厂用母线；储能***用于接入厂用母线，实现黑启动；储能协调控制器分别连接储能***和同期装置，用于调节储能***，使得与储能***连接的厂用母线跟踪高厂变的低压侧电压并实现同期，储能协调控制器还用于启动同期装置进行同期检测，当检测到高厂变的低压侧电压和厂用母线的电压满足同期条件后，闭合厂用母线进线开关，完成同期合闸。
Description
技术领域
本实用新型属于电气工程技术领域，特别涉及一种发电厂储能黑启动***。
背景技术
储能是智能电网、能源互联网、微电网、可再生能源并网的重要组成部分和关键支撑技术。在发电厂应用中储能可用于辅助发电机调频，还可作为黑启动电源协助发电机组的黑启动。2020年2月26日，美国GE公司在路易斯安那州佩里维尔发电厂使用7.4MW储能带一台150兆瓦7F.03重型燃气轮机单循环机组，完成世界首次重型燃气轮机黑启动。发电厂中储能参与黑启动时，黑启动完成后厂用电母线的供电电源需要由储能切换回发电机，若***设计不合理可能出现切换失败，导致厂用电失电，从而造成黑启动失败。
有鉴于此，提出一种发电厂储能黑启动***，可以实现厂用电母线的供电电源由储能平稳切换回发电机，减小切换时的冲击，具有重要实用价值和意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种发电厂储能黑启动***，实现发电厂通过储能完成黑启动。
为达到上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供一种发电厂储能黑启动***，其特征在于，所述黑启动***包括储能***、储能协调控制器、同期装置；所述发电厂的发电机连接到所述发电厂的高厂变，所述高厂变通过厂用母线进线开关连接到所述发电厂的厂用母线；
所述储能***用于接入所述厂用母线，实现黑启动；
所述储能协调控制器分别连接所述储能***和所述同期装置，用于调节所述储能***，使得与所述储能***连接的所述厂用母线跟踪所述高厂变的低压侧电压并实现同期，所述储能协调控制器还用于启动所述同期装置进行同期检测，当检测到所述高厂变的低压侧电压和所述厂用母线的电压满足同期条件后，闭合所述高厂变与所述厂用母线之间的厂用母线进线开关，完成同期合闸。
根据一些实施例，所述黑启动***还包括电压采样装置，所述电压采样装置分别连接所述厂用母线进线开关两侧，用于采集两侧电压并输送至所述储能协调控制器和所述同期装置。
根据一些实施例，所述发电机通过并网开关与所述高厂变相连。
根据一些实施例，所述发电机为燃气发电机或燃煤发电机。
根据一些实施例，所述储能***由至少一储能单元构成，所述储能单元包括电池、储能变流器、变压器、储能单元并网开关。
根据一些实施例，所述储能***由2个储能单元构成，每个储能单元包括4组电池、4台储能变流器、1台变压器、1个储能单元并网开关。
根据一些实施例，所述储能变流器运行在电压源工作模式，采用下垂控制或虚拟同步机控制策略。
根据一些实施例，所述储能协调控制器与所述储能***通过光纤或网线连接，所述储能协调控制器用于调节所述储能***的频率、电压、相位，使得与所述储能***连接的所述厂用母线跟踪所述高厂变的低压侧电压并实现同期。
根据一些实施例，所述储能协调控制器通过调节所述储能变流器调整所述储能***的频率、电压、相位。
根据一些实施例，所述储能协调控制器与所述同期装置通过线缆连接。
根据一些实施例，所述厂用母线进线开关被配置为在同期开始前处于分断状态。
本实用新型具有以下有益效果：
1)通过在发电厂的厂用电母线配置储能***，利用储能***给厂用电供电，实现发电厂中发电机及相关辅助设备的黑启动。黑启动完成后，通过同期控制，重新将厂用母线无缝地交回发电机，有发电机机端电压供电。
2)选择厂用母线进线开关为同期点，实现厂用电母线的供电电源由储能***切换回发电机。相比较于在发电机端通过并网开关进行同期，可以减少黑启动过程中储能所承担的负荷量，既有助于减小储能***的设计需求容量，又能避免储能***带高厂变等大型冲击性负荷带来的运行控制稳定性差的问题。
3)储能协调控制器和同期装置并行配置，通过不同的逻辑和手段为同期提供双重保障。储能协调控制器主动调节储能***中各PCS的工作点，控制厂用母线电压跟踪高厂变低压侧电压，主动、快速完成同期调节。若只采用同期装置被动等待捕获同期点的方式，可能会由于储能***的低惯性而长时间甚至无法找到稳定的同期点。储能协调控制器的同期条件满足后再启动同期装置，通过电力***常用且认可的继电保护设备完成同期判断和出口合闸操作，满足电力***运行规范。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型一种发电厂储能黑启动***的一个实施例；
图2是本实用新型一种发电厂储能黑启动***中储能***的一个实施例；
图中：1-发电机；2-并网开关；3-高厂变；4-厂用母线进线开关；5-厂用母线；6-储能***；7-电压采样装置；8-储能协调控制器；9-同期装置；PCS-储能变流器；PMS-储能协调控制器。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供一种发电厂储能黑启动***，实现发电厂通过储能***完成黑启动。
如图1所示，发电厂包括发电机1、并网开关2、高厂变3、厂用母线进线开关4、厂用母线5等，其中，发电机1连接到高厂变3，高厂变3通过厂用母线进线开关4连接到厂用母线5。在一些实施例中，发电机1为燃气发电机或燃煤发电机。
黑启动***包括储能***6、储能协调控制器8、同期装置9等。
储能***6在黑启动时接入发电厂的厂用母线5。在一些实施例中，储能***6由至少一个储能单元构成，储能单元包括：电池、储能变流器、变压器、储能单元并网开关。图2为储能***6的一个示例，其中包括2个单元，每个单元由4组电池、4台储能变流器、1台变压器、1个储能单元并网开关组成。其中，储能变流器运行在电压源工作模式，采用虚拟同步机控制策略。
储能协调控制器8分别连接储能***6和同期装置9。储能协调控制器8能够调节储能***6，使得与储能***6连接的厂用母线5能够跟踪高厂变3的低压侧电压并实现同期。
同期装置9能够在储能协调控制器8的控制下启动，进行同期检测。当同期装置9检测到高厂变3的低压侧电压和厂用母线5的电压满足同期条件后，高厂变3与厂用母线5之间的厂用母线进线开关4闭合，完成同期合闸。
在一些实施例中，采用电压采样装置7采集厂用母线进线开关4两侧的电压，作为储能协调控制器8对储能***6进行调节的依据，同时也作为同期装置9判断同期条件是否满足的依据。
具体的，电压采样装置7分别与储能协调控制器8和储能***6连接，电压采样装置7采集厂用母线进线开关4两侧的电压，并分别输送至同期装置9和储能协调控制器8。储能协调控制器8与储能***6之间可以通过光纤连接。储能协调控制器8基于从电压采样装置7获取的高厂变3低压侧电压和厂用母线5上电压的频率、电压、相位，通过光纤通道向储能***6的每一台储能变流器下发调节指令，用于调节储能***6的频率、电压、相位，从而调节厂用母线5的频率、电压、相位，使之跟踪高厂变3的低压侧电压，并最终与高厂变3的低压侧同期。
储能协调控制器8与同期装置9之间可以通过节点硬接线(例如线缆)连接。储能协调控制器8在控制储能***6进行同期跟踪后，通过节点下发启动信号，启动同期装置9开始同期检测。厂用母线进线开关4在同期开始前处于分断状态。同期装置9根据电压采样装置7采集的母线进线开关4两侧的电压，判断高厂变3的低压侧电压和厂用母线5的电压是否满足同期条件，一旦满足同期条件，厂用母线进线开关4闭合，完成同期合闸。
在本实用新型中，选择厂用母线进线开关作为同期点，实现厂用电母线的供电电源由储能切换回发电机。相比较于在发电机端通过并网开关进行同期，选用厂用母线进线开关为同期点，可以减少黑启动过程中储能***所承担的负荷量，既有助于减小储能***的设计需求容量，又能避免储能***带高厂变等大型冲击性负荷所带来的运行控制稳定性差的问题。
此外，同时配置储能协调控制器和同期装置，可以通过不同的逻辑和手段为同期提供双重保障，实现主动、快速的同期调节。
本实用新型还记载了一种发电厂储能黑启动***的控制方法，包括：
启动储能***6并将其与发电厂的厂用母线5连接，实现黑启动；
储能协调控制器8控制储能***6，使得与储能***6相连的厂用母线5跟踪发电厂的高厂变3的低压侧电压并实现同期；
储能协调控制器8启动同期装置9进行同期检测，当检测到高厂变3的低压侧电压和厂用母线5上的电压满足同期条件后，闭合高厂变3与厂用母线5之间的厂用母线进线开关4，完成同期合闸。
在一个实施例中，采集厂用母线进线开关4两侧的电压，储能协调控制器8根据采集的两侧电压控制储能***6，储能***6工作在电压源模式。
在一个实施例中，同期装置9根据采集的厂用母线进线开关4两侧的电压进行检测，当检测到高厂变3的低压侧电压和厂用母线5上的电压满足同期条件后，闭合厂用母线进线开关4，完成同期合闸。
在一个实施例中，储能协调控制器8通过调节储能***6的频率、电压、相位，使得与储能***6相连的厂用母线5跟踪发电厂的高厂变3的低压侧电压并实现同期。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围。所属技术领域的普通技术人员应当理解到：对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型提出的技术思想和范围的任何修改或者等同替换均应涵盖在本实用新型权利要求的范围当中。
Claims (11)
1.一种发电厂储能黑启动***，其特征在于，所述黑启动***包括储能***、储能协调控制器、同期装置；所述发电厂的发电机连接到所述发电厂的高厂变，所述高厂变通过厂用母线进线开关连接到所述发电厂的厂用母线；
所述储能***用于接入所述厂用母线，实现黑启动；
所述储能协调控制器分别连接所述储能***和所述同期装置，用于调节所述储能***，使得与所述储能***连接的所述厂用母线跟踪所述高厂变的低压侧电压并实现同期，所述储能协调控制器还用于启动所述同期装置进行同期检测，当检测到所述高厂变的低压侧电压和所述厂用母线的电压满足同期条件后，闭合所述高厂变与所述厂用母线之间的厂用母线进线开关，完成同期合闸。
2.根据权利要求1所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述黑启动***还包括电压采样装置，所述电压采样装置分别连接所述厂用母线进线开关两侧，用于采集两侧电压并输送至所述储能协调控制器和所述同期装置。
3.根据权利要求1或2所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述发电机通过并网开关与所述高厂变相连。
4.根据权利要求1所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述发电机为燃气发电机或燃煤发电机。
5.根据权利要求1所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能***由至少一储能单元构成，所述储能单元包括电池、储能变流器、变压器、储能单元并网开关。
6.根据权利要求5所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能***由2个储能单元构成，每个储能单元包括4组电池、4台储能变流器、1台变压器、1个储能单元并网开关。
7.根据权利要求5所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能变流器运行在电压源工作模式，采用下垂控制或虚拟同步机控制策略。
8.根据权利要求5所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能协调控制器与所述储能***通过光纤或网线连接，所述储能协调控制器用于调节所述储能***的频率、电压、相位，使得与所述储能***连接的所述厂用母线跟踪所述高厂变的低压侧电压并实现同期。
9.根据权利要求8所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能协调控制器通过调节所述储能变流器调整所述储能***的频率、电压、相位。
10.根据权利要求1所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述储能协调控制器与所述同期装置通过线缆连接。
11.根据权利要求1所述的发电厂储能黑启动***，其特征在于：所述厂用母线进线开关被配置为在同期开始前处于分断状态。
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| CN113922495A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-11 | 阳光电源(南京)有限公司 | 一种储能电站及黑启动方法 |
| CN114629144A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-06-14 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于虚拟同步机的储能电站黑启动方法及*** |
| 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***及方法 |
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