[發明專利]一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統及其恢復方法

有效

• 申請號: 201811073006.6
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109301861B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 高山;張一清;趙亮;李紅霞;劉宇;王湘艷;李俊賢;張祥成;侯勝林;溫生毅;郭樹鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網青海省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，所述黑啟動系統包括：并接在交流母線上的光熱系統及光伏系統、向交流母線注入補償電流的靜止同步補償器、協調控制器，所述光熱系統為包含儲熱系統的光熱電站，火電廠輔機設備及負荷經電廠輸變線路連接至其供電交流母線，交流母線輸出的電能經其出線上的變壓器及輸電線路傳輸至火電廠輔機設備及負荷的供電交流母線，

其特征在于，恢復方法包括如下步驟：

根據當前光伏系統以及光熱系統允許的最大功率輸出以及當前實際運行功率確定光伏系統、光熱系統的給定功率：

根據負荷需求、光伏光熱運行狀態以及儲熱系統蓄熱狀態確定黑啟動系統有功功率的參考值P^*，

且儲熱系統儲熱不足時，

且儲熱系統儲熱充足時，

且儲熱系統尚未充滿時，

且儲熱系統已充滿時，

為t時刻負荷的有功功率需求，為t時刻光伏系統實際有功出力，為t時刻光熱系統實際有功出力；

按照光熱系統功率優先輸出、光伏系統彌補黑啟動系統功率缺額的原則確定光伏系統、光熱系統各自的給定功率，為t時刻光伏系統的給定功率，為t時刻光熱系統的給定功率；

調整儲熱系統的運行狀態以穩定光熱系統輸出，調整光伏陣列有功出力以穩定光伏系統輸出；

調節并網交流側電壓的幅值相角以及光熱系統中發電機的輸出電壓，在并網交流側的電壓和頻率滿足火電廠輔機設備啟動要求時啟動火電廠輔機設備，火電廠輔機設備帶動火電機組啟動。

2.根據權利要求1所述光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，其特征在于，調節并網交流側電壓的幅值相角以及光熱系統中發電機的輸出電壓的方法為：預期黑啟動系統可供使用的功率值，在黑啟動系統可供使用的功率值達到啟動火電廠輔機設備時獲取火電廠輔機設備的當前機端電壓和頻率，

在并網交流側電壓不滿足啟動要求時，控制靜止同步補償器輸出的補償電流以調節并網交流側電壓的幅值相角，同時，閉環調節光熱系統的勵磁系統以穩定發電機輸出電壓，直至并網交流側電壓達到火電廠輔機設備的當前機端電壓，

在并網交流側頻率不滿足啟動要求時，調整儲熱系統出力以對光熱系統的有功出力進行微調，直至并網交流側頻率達到火電廠輔機設備的當前頻率。

3.根據權利要求1所述光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，其特征在于，采用限制反向功率流運行方式調整儲熱系統的運行狀態以穩定光熱系統輸出，具體為：

在光伏系統和光熱系統輸出的總功率大于按計劃恢復的負荷所需功率時，調節儲熱系統進入儲熱狀態直至儲熱系統被充滿；

在光伏系統和光熱系統輸出的總功率小于或者等于按計劃恢復的負荷所需功率時，調節儲熱系統進入放熱狀態以補充光伏系統和光熱系統輸出總功率的不足。

4.根據權利要求1所述光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，其特征在于，調整光伏陣列有功出力以穩定光伏系統輸出的方法為：

在光伏陣列輸出的最大有功出力大于光伏系統給定功率時，調節光伏陣列工作于限功率輸出模式；

在光伏陣列輸出的最大有功出力小于光伏系統給定功率時，調節光伏陣列工作于最大功率輸出(MPPT)模式。

5.根據權利要求2所述光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，其特征在于，預期黑啟動系統可供使用功率值由表達式：確定，為t時刻黑啟動系統可供使用的功率值，分別為t時刻光伏系統實際有功出力、光熱系統實際有功出力、儲熱系統放熱功率，η_t為t時刻光能轉化為電能的轉化效率，S_pv為光伏電池板的總面積，I_b為全輻射，C_T為功率溫度系數，T_b為電池板溫度，T_e為環境溫度，T_NOCT為光伏電池額定狀態溫度，T_stc為標準測試環境下電池板的溫度，為t時刻光熱系統中發電機的輸出功率，為t時刻由光場輸送到發電機的熱能。

6.根據權利要求1所述光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統的恢復方法，其特征在于，所述黑啟動系統的恢復過程如下：

在自啟動階段，協調控制器向光伏系統、光熱系統、靜止同步補償器發送起動指令，光伏系統、光熱系統向交流母線輸出有功出力，靜止同步補償器對光伏系統進行無功補償，黑啟動系統達到電源自啟動的功率平衡狀態，

在網架恢復階段，協調控制器分別向光伏系統、光熱系統發送給定功率輸出指令，光伏系統、光熱系統按照各自的給定功率輸出指令向交流母線輸出有功出力，黑啟動電源空載充電交流母線出線上的變壓器和系統輸電線路，

在負荷恢復階段，協調控制器按照負荷恢復計劃向負荷發送接入其供電交流母線的指令，

在火電廠輔機設備以及火電機組設備啟動階段，協調控制器向靜止同步補償器發送指令以調節并網交流側電壓的幅值相角，協調控制器向光熱系統的勵磁系統發送指令以調節光熱系統發電機的輸出電壓，協調控制器在并網交流側的電壓和頻率滿足火電廠輔機設備啟動要求時向火電廠輔機設備發送啟動指令，火電機組在火電廠輔機設備的帶動下啟動。