風(fēng)光儲微電網(wǎng)-火電機(jī)組黑啟動全過程儲能控制策略研究

謝 楠 ，楊沛豪 ，何 萍 ，陳 垚

（1.商洛學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，商洛 726000；2.商洛市分布式新能源應(yīng)用技術(shù)研究中心，商洛 726000；3.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，西安 710049；4.西安熱工研究院有限公司，西安 710054；5.國網(wǎng)吳忠供電公司，吳忠 751100）

隨著新能源發(fā)電滲透率不斷提高，電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變得越加復(fù)雜，在風(fēng)光新能源微電網(wǎng)中配套相應(yīng)規(guī)模儲能設(shè)備已經(jīng)成為行業(yè)共識[1-3]。大規(guī)模儲能技術(shù)作為能源變革關(guān)鍵技術(shù)之一，因?yàn)榭梢詾殡娋W(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、應(yīng)急響應(yīng)等多種服務(wù)，近年來發(fā)展迅速[4-5]。

“黑啟動”作為電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)輔助服務(wù)之一，可以協(xié)助停電區(qū)域快速恢復(fù)供電、減少經(jīng)濟(jì)損失。通過內(nèi)部自啟動能力的部件向其他發(fā)電單元送電，逐步恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行和有序供電，最終實(shí)現(xiàn)電站自啟動。風(fēng)光儲黑啟動是微電網(wǎng)在失去外部電網(wǎng)供電的情況下，通過內(nèi)部自啟動能力的部件——儲能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)自啟動，啟動輸電線路對側(cè)火電廠輔機(jī)設(shè)備，使火電機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行，逐步擴(kuò)大電力系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的恢復(fù)[6-9]。

為了實(shí)現(xiàn)新能源儲能輔助電網(wǎng)黑啟動，文獻(xiàn)[10]從黑啟動儲能出力、線路空充時間及黑啟動過程中儲能換流器控制方式3個方面，提出一種基于3層多代理（Agent）系統(tǒng)的儲能黑啟動控制策略。針對儲能設(shè)備不能滿足黑啟動零啟升壓所需功率，文獻(xiàn)[11]提出一種快速跟蹤線路對側(cè)負(fù)荷與新能源最大功率追蹤控制相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電單元儲能設(shè)備協(xié)調(diào)控制，使新能源儲能可以作為電網(wǎng)黑啟動穩(wěn)定電源點(diǎn)[12]。為了實(shí)現(xiàn)儲能黑啟動所需儲能容量最優(yōu)配置，文獻(xiàn)[13]以儲能黑啟動全過程有功、無功輸出極限為約束條件，以全壽命周期費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，得到黑啟動所需儲能容量最優(yōu)配置[14]。為了實(shí)現(xiàn)黑啟動初期有功功率、無功功率快速調(diào)節(jié)，文獻(xiàn)[15]提出一種虛擬慣量控制方式，將實(shí)時頻率偏差引入風(fēng)電及儲能換流器控制系統(tǒng)中，通過釋放旋轉(zhuǎn)動能，可以快速進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，為系統(tǒng)提供一定頻率支撐[16]。為了在新能源儲能-火電并列運(yùn)行瞬間，實(shí)現(xiàn)儲能換流器控制方式平滑切換，文獻(xiàn)[17]提出一種基于狀態(tài)跟隨控制器的控制策略切換方案，有效減小了切換瞬間帶來的暫態(tài)振蕩問題。能源儲能-火電并列運(yùn)行后，由于儲能設(shè)備容量較小，無法為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓與頻率支撐[18]。針對此問題，文獻(xiàn)[19]提出一種將儲能逆變器交流輸電線路電壓偏差和頻率偏差作為負(fù)反饋?zhàn)枘岘h(huán)節(jié)添加至儲能逆變器電壓、頻率PI控制環(huán)節(jié)中，并利用時域小信號模型分析所添加阻尼模塊穩(wěn)定性[20]。

本文首先根據(jù)風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析風(fēng)光儲微電網(wǎng)聯(lián)合火電機(jī)組黑啟動全過程；然后建立儲能換流裝置有功-頻率、無功-電壓下垂控制模型，并對無功-電壓下垂控制進(jìn)行改進(jìn)，提出一種引入變斜率傳遞函數(shù)的儲能換流裝置電壓控制方案，并分析黑啟動零起升壓所需時間取值范圍，實(shí)現(xiàn)在黑啟動初始階段儲能輸出電壓穩(wěn)定；接著為了抑制風(fēng)光儲-火電機(jī)組并列運(yùn)行時，系統(tǒng)頻率、電壓暫態(tài)波動，在儲能換流器下垂控制中引入頻率、電壓非線性補(bǔ)償模塊，并建立小信號模型分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；最后將上述控制策略通過Matlab/Simulink仿真來驗(yàn)證所提方案的有效性。

1 風(fēng)光火儲黑啟動全過程

為了分析風(fēng)光火儲黑啟動全過程，建立如圖1所示風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1中，光伏組件通過逆變裝置、升壓變及并網(wǎng)開關(guān)K1與交流母線相連；風(fēng)電機(jī)組通過背靠背換流裝置、升壓變及并網(wǎng)開關(guān)K2與交流母線相連；儲能設(shè)備通過換流裝置、升壓變與交流母線相連；用電負(fù)荷通過降壓變與交流母線相連。光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)共同組成新能源交流微電網(wǎng)。火電機(jī)組通過升壓變及并網(wǎng)開關(guān)K3與電網(wǎng)連接，為了實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組啟動，需要先啟動油系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等輔機(jī)設(shè)備，輔機(jī)設(shè)備通過啟備變及開關(guān)K4與電網(wǎng)相連。

圖1 風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of wind-PV-thermal-energy storage combined operation system

風(fēng)光儲微電網(wǎng)與火電機(jī)組通過變壓器及輸電線路相連。風(fēng)光火儲黑啟動全過程可分為以下步驟。

（1）切除風(fēng)光儲微電網(wǎng)中負(fù)荷，確保儲能設(shè)備在空載狀態(tài)下啟動。

（2）啟動儲能設(shè)備，采用零起升壓的方法來逐步提升初始電壓，向微電網(wǎng)交流母線進(jìn)行供電。通過控制策略將交流母線電壓幅值、頻率控制在額定，為新能源發(fā)電系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓幅值和頻率參考。

（3）利用儲能設(shè)備向風(fēng)機(jī)輔機(jī)供電，當(dāng)風(fēng)速滿足啟動條件后，風(fēng)機(jī)自動捕獲風(fēng)能，當(dāng)電壓幅值及頻率達(dá)到交流母線電壓幅值和頻率參考值時，閉合并網(wǎng)開關(guān)K2，風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。光伏組件工作于最大功率點(diǎn)追蹤MPPT（maximum power point tracking）模式，當(dāng)逆變器輸出側(cè)電壓幅值及頻率達(dá)到交流母線電壓幅值和頻率參考值時，閉合并網(wǎng)開關(guān)K1。

（4）閉合開關(guān)K4，通過啟備變給火電廠油系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等輔機(jī)設(shè)備供電，輔機(jī)啟動后，水蒸汽推動汽輪機(jī)帶發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場，定子切割磁感線產(chǎn)生電能，通過主變、升壓站及并網(wǎng)開關(guān)K3接入電網(wǎng)。火電廠并網(wǎng)后，擴(kuò)大黑啟動恢復(fù)面。

2 儲能換流裝置黑啟動下垂控制

2.1 儲能有功、無功下垂控制策略

圖1中儲能外接輸電系統(tǒng)簡化電路如圖2所示。圖2中：U0∠δ為儲能系統(tǒng)輸出電壓；U0為空載輸出電壓幅值參考值；δ為電壓功角；Z=R+jX為輸電線路阻抗；X為輸電線路感抗；Us∠0°為微電網(wǎng)交流母線電壓。

圖2 儲能外接輸電系統(tǒng)簡化電路Fig.2 Simplified circuit of energy storage connected to transmission system

儲能輸出有功P和無功功率Q可表示為

根據(jù)式（2）可知：儲能有功功率調(diào)節(jié)決定于電壓功角δ，功角變化與頻率ω變比有關(guān)，儲能無功功率調(diào)節(jié)取決于儲能系統(tǒng)輸出電壓。本文在儲能黑啟動全過程中，通過模擬同步發(fā)電機(jī)下垂外特性實(shí)現(xiàn)對儲能換流裝置的控制。有功-頻率及無功-電壓下垂控制的控制方程為

式中：ω為儲能換流裝置輸出電壓頻率；ω0為空載輸出電壓頻率參考值；m為有功下垂系數(shù)；U為儲能換流裝置輸出電壓幅值；n為無功下垂系數(shù)。可以得到有功-頻率和無功-電壓下垂特性，如圖3所示。

圖3 下垂特性示意Fig.3 Schematic of droop characteristics

在黑啟動初始階段儲能系統(tǒng)孤網(wǎng)運(yùn)行，儲能換流裝置按照下垂系數(shù)進(jìn)行有功、無功調(diào)節(jié)，此階段需要維持電壓和頻率保持在一定范圍內(nèi)。當(dāng)輸電線路空充完畢，啟動對側(cè)火電機(jī)組輔機(jī)，儲能系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，此時儲能下垂控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電壓頻率和電壓幅值來輸出恒定有功、無功，儲能黑啟動全過程中采用下垂控制避免了黑啟動過程中儲能V/f控制和P/Q控制的切換，簡化了控制系統(tǒng)，提高了可靠性。但是傳統(tǒng)下垂控制中，下垂系數(shù)m、n為定值，有功-頻率、無功-電壓下垂特性為線性，斜率固定，下垂控制靈活性不高。

2.2 變斜率儲能換流裝置電壓控制策略

為了在黑啟動初始階段即儲能零啟升壓空充線路過程中保持風(fēng)光儲微電網(wǎng)交流母線穩(wěn)定，本文提出一種變斜率儲能換流裝置電壓控制方案，在傳統(tǒng)無功-電壓下垂控制中引入變斜率傳遞函數(shù)模塊，抑制黑啟動建壓過程中的沖擊電流。變斜率傳遞函數(shù)表達(dá)式為

圖4 引入變斜率傳遞函數(shù)模塊無功-電壓下垂控制示意Fig.4 Schematic of reactive power-voltage droop control with variable slope transfer function module

圖4中，在黑啟動初始階段，即t∈[0 Ts），儲能設(shè)備零啟升壓空充線路，通過引入變斜率傳遞函數(shù)來抑制升壓變初始階段產(chǎn)生的沖擊電流，以α斜率由0逐漸增大為U0。當(dāng)交流母線穩(wěn)定至額定值，即Ts時刻，傳遞函數(shù)斜率α=0，此時儲能換流裝置由黑啟動升壓控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無功-電壓下垂控制狀態(tài)。

2.3 黑啟動零起升壓時間取值分析

儲能設(shè)備零啟升壓至額定所需時間Ts在整定時需要考慮所連升壓變的磁通飽和現(xiàn)象，黑啟動初始階段，儲能升壓變原邊端電壓時域方程為

式中，θ為電壓初相角。儲能升壓變的原邊端電壓磁通表達(dá)式為

式中，N1、R1、L1、?分別為儲能升壓變原邊線圈匝數(shù)、電阻、自感、總磁通。將式（5）代入式（6）中，忽略自感變化（L1為常數(shù)），可以得到儲能升壓變原邊磁通分段表達(dá)式如下。

當(dāng) t∈[0 Ts）時，有

式中：?m為儲能升壓變原邊磁通幅值，?m=；A1、A2為系數(shù)方程，分別表示為

式中，?r為初始時刻儲能升壓變剩余磁通。定義初始時刻，即t=0時刻，電壓初相角θ=180°，儲能升壓變剩余磁通?r=0。忽略原邊磁通分段表達(dá)式中指數(shù)分量衰減，可以得到儲能升壓變鐵心磁通最大值表達(dá)式為

式中：?max1為t∈[0 Ts）時間段內(nèi)鐵心磁通最大值；?max2為t∈[Ts∞）時間段內(nèi)鐵心磁通最大值。當(dāng)t∈[0 Ts）時，需保持?max1≤?m來避免儲能升壓變原邊因鐵心飽和出現(xiàn)的暫態(tài)勵磁電流沖擊；當(dāng)t∈[Ts∞）時，鐵心磁通已飽和，此時磁通為（1.2～1.4）?m。將?max1≤?m及?max2≤1.4?m代入式（10）中，可以得到儲能設(shè)備零啟升壓至額定所需時間Ts取值范圍為

取式（11）中Ts取值范圍交集，儲能設(shè)備零啟升壓至額定所需時間Ts需滿足

3 黑啟動并列運(yùn)行下垂控制補(bǔ)償模塊

3.1 頻率、電壓非線性補(bǔ)償模塊

當(dāng)風(fēng)光儲微電網(wǎng)恢復(fù)供電，輸電線路空充完畢，此時啟動對側(cè)火電廠輔機(jī)，風(fēng)光儲-火電并列運(yùn)行，擴(kuò)大黑啟動供電恢復(fù)面。不同于傳統(tǒng)電機(jī)，儲能換流裝置因?yàn)闊o慣性環(huán)節(jié)，在有功、無功調(diào)節(jié)過程中，常常存在頻率、電壓暫態(tài)波動，對整個系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來不利影響，嚴(yán)重時將導(dǎo)致黑啟動失敗。

為了增加黑啟動供電恢復(fù)階段儲能下垂控制系統(tǒng)的魯棒性，采用頻率、電壓非線性補(bǔ)償模塊作為有功-頻率、無功-電壓下垂控制的非線性補(bǔ)償器。為了得到其表達(dá)式，首先根據(jù)式（3）下垂控制方程定義頻率調(diào)節(jié)偏差Δω、電壓調(diào)節(jié)偏差ΔU為

式中：ΔP為有功功率調(diào)節(jié)量；ΔQ為無功功率調(diào)節(jié)量。為了使頻率、電壓調(diào)節(jié)偏差為0，在式（12）右側(cè)添加Δω、ΔU的比例積分項(xiàng)，根據(jù)偏差量實(shí)時調(diào)節(jié)補(bǔ)償量，即

式中：kpω、kpU分別為頻率、電壓偏差PI調(diào)節(jié)中的比例項(xiàng)；kiω、kiU分別為頻率、電壓偏差PI調(diào)節(jié)中的積分項(xiàng)；s為拉普拉斯因子。

將式（13）得到的非線性補(bǔ)償器與式（3）下垂控制方程相結(jié)合，減少黑啟動供電恢復(fù)階段輸電線路頻率、電壓暫態(tài)波動，則有

根據(jù)式（14）可知：將頻率調(diào)節(jié)偏差Δω、電壓調(diào)節(jié)偏差ΔU進(jìn)行二次控制實(shí)現(xiàn)頻率、電壓的偏差修復(fù)，將偏差值反饋至下垂控制一次系統(tǒng)中，使儲能換流裝置輸出電壓頻率及幅值控制更加精確。

3.2 小信號模型穩(wěn)定性分析

為了分析增加非線性補(bǔ)償器后儲能換流裝置下垂控制穩(wěn)定性，本文采用小信號模型穩(wěn)定性分析法來研究控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性能，線性化式（2）儲能輸出有功、無功功率化簡方程，得到其小信號模型為

式中：G、H、F為小信號模型參數(shù)；Use為動態(tài)系統(tǒng)交流母線電壓幅值；U0e為動態(tài)系統(tǒng)儲能換流裝置輸出電壓幅值；Xe為動態(tài)系統(tǒng)輸電線路感抗。線性化式（14）含有非線性補(bǔ)償器的下垂控制方程，得到其小信號模型為

儲能換流裝置輸出功率及下垂控制小信號模型的特征值主要存在于低頻段，需要經(jīng)過低通濾波器LPF（low-pass filter）實(shí)現(xiàn)對特征值的提取。基于此建立如圖5所示的頻率、電壓小信號模型。

圖5 頻率、電壓小信號模型框圖Fig.5 Block diagram of small signal model of frequency and voltage

圖5中：τ'為非線性補(bǔ)償模塊時間常數(shù)；τ″為下垂控制時間常數(shù)。LPF傳遞函數(shù)GLPF可表示為

式中：ωcut為低通濾波器的截止頻率，本文取0.5π rad/s；ξ為低通濾波器阻尼比，本文取0.7。

將頻率、電壓小信號模型用空間狀態(tài)方程表示為

式中：B1、B2為系數(shù)矩陣；xω、xU為空間狀態(tài)變量，，其中xω1、xω2、xω3、xω4分別表示頻率輸出值、頻率參考值、PI控制輸出值、積分項(xiàng)功角，xU1、xU2分別表示電壓輸出值、PI控制輸出值。系數(shù)矩陣可表示為

使用Matlab軟件尋找B1、B2系數(shù)矩陣的根軌跡，分析增加非線性補(bǔ)償器后儲能換流裝置下垂控制的穩(wěn)定性，頻率、電壓零極點(diǎn)如圖6所示。

圖6 頻率、電壓零極點(diǎn)圖Fig.6 Frequency and voltage zero pole diagram

由圖6可以看出：儲能換流裝置控制系統(tǒng)頻率、電壓零極點(diǎn)分布在左半平面，增加非線性補(bǔ)償器后控制系統(tǒng)在穩(wěn)定范圍內(nèi)，動態(tài)穩(wěn)定性能良好。

4 Matlab/Simulink仿真分析

為了驗(yàn)證本文所提儲能黑啟動全過程控制策略的有效性，在Matlab/Simulink平臺搭建如圖1所示的風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，風(fēng)電系統(tǒng)參數(shù)如表1所示，光伏系統(tǒng)參數(shù)如表2所示，儲能系統(tǒng)參數(shù)如表3所示，輸電線路參數(shù)如表4所示，火電機(jī)組及輔機(jī)系統(tǒng)參數(shù)如表5所示，儲能并網(wǎng)裝置控制參數(shù)如表6所示。

表1 風(fēng)電系統(tǒng)仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters of wind power system

表2 光伏系統(tǒng)參數(shù)Tab.2 Parameters of PV system

表3 儲能系統(tǒng)參數(shù)Tab.3 Parameters of energy storage system

表4 輸電線路參數(shù)Tab.4 Parameters of transmission line

表5 火電機(jī)組及輔機(jī)系統(tǒng)參數(shù)Tab.5 Parameters of thermal power unit and auxiliary system

表6 儲能并網(wǎng)裝置控制參數(shù)Tab.6 Control parameters of energy storage gridconnected device

本文重點(diǎn)研究儲能黑啟動控制方案，設(shè)定0～1 s儲能系統(tǒng)零起升壓至額定，25 s時刻風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)，40 s時刻光伏系統(tǒng)并網(wǎng)，50 s投入火電機(jī)組輔機(jī)負(fù)荷。

截取黑啟動0～2.5 s，儲能系統(tǒng)升壓變原邊線電壓、勵磁電流波形如圖7所示。

由圖7可知：儲能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)黑啟動建壓啟動功能，零啟升壓至額定所需時間Ts設(shè)定合理。根據(jù)圖7（a）可知：儲能系統(tǒng)升壓變原邊線電壓可以穩(wěn)定上升至額定380 V，不會產(chǎn)生暫態(tài)磁鏈，升壓變磁鏈不會進(jìn)入飽和區(qū)。根據(jù)圖7（b）可知：儲能系統(tǒng)在建壓階段電流幅值較為穩(wěn)定，采用具有變斜率傳遞函數(shù)模塊的下垂控制方案，可以有效抑制黑啟動建壓過程中的沖擊電流。

圖7 儲能系統(tǒng)升壓變電壓、電流波形Fig.7 Voltage and current waveforms of boost transformer in energy storage system

黑啟動過程中儲能系統(tǒng)輸出功率，風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率、光伏系統(tǒng)輸出功率、火電機(jī)組輔機(jī)負(fù)荷吸收功率對比波形如圖8所示。

根據(jù)圖8可知：風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)在黑啟動過程中，按照既定策略，儲能系統(tǒng)先后協(xié)助風(fēng)電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)并網(wǎng)，風(fēng)光儲聯(lián)合系統(tǒng)向?qū)?cè)火電機(jī)組輔機(jī)供電，啟動輔機(jī)后實(shí)現(xiàn)火電廠并網(wǎng)擴(kuò)大黑啟動恢復(fù)面。在儲能換流器控制系統(tǒng)中采用變斜率下垂控制方案，避免了控制方式切換造成的功率波動。本文所設(shè)計(jì)的黑啟動方式，電源點(diǎn)和負(fù)荷接入啟動順序正確，時間設(shè)定合理，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)全狀態(tài)黑啟動。

圖8 黑啟動過程中風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)功率變化Fig.8 Power change of wind-PV-thermal-energy storage combined operation system during black start process

分別采用傳統(tǒng)下垂控制和本文所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制，截取風(fēng)光火儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)黑啟動0～70 s輸電線路電壓頻率及幅值對比波形如圖9和圖10所示。

圖9 黑啟動輸電線路電壓頻率對比波形Fig.9 Voltage frequency comparison waveforms of transmission line during black start process

圖10 黑啟動輸電線路電壓幅值對比波形Fig.10 Voltage amplitude comparison waveforms of transmission line during black start process

由圖9可知：在黑啟動過程中，不論是在儲能系統(tǒng)零起升壓、風(fēng)電、光伏并網(wǎng)還是火電廠輔機(jī)投入運(yùn)行，都存在頻率波動。對比采用傳統(tǒng)下垂控制和本文所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制得到的頻率波形，常規(guī)下垂控制無法抑制頻率波動，在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后頻率變化最大達(dá)到0.27 Hz，當(dāng)啟動線路對側(cè)火電機(jī)組輔機(jī)后，頻率最小下降至49.68 Hz，且在調(diào)節(jié)過程中有頻率振蕩現(xiàn)象。而本文所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制在黑啟動全過程中，可以保持頻率穩(wěn)定，面對風(fēng)電、光伏系統(tǒng)投入，頻率最大可保持在50.12 Hz內(nèi)，面對火電機(jī)組輔機(jī)投入，頻率偏差保持在0～0.12 Hz范圍內(nèi)。

由圖10可知：在黑啟動建壓、穩(wěn)壓過程中同樣存在電壓波動現(xiàn)象。對比采用傳統(tǒng)下垂控制和本文所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制得到的電壓幅值波形，常規(guī)下垂控制無法抑制電壓超調(diào)，在儲能系統(tǒng)零啟升壓過程中，存在1.5 kV的超調(diào)量，風(fēng)電、光伏并網(wǎng)時也會引起電壓波動，當(dāng)火電機(jī)組輔機(jī)投入時，因?yàn)檩^大的無功沖擊造成電壓下降，且在電壓恢復(fù)階段伴隨電壓振蕩現(xiàn)象。而本文所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制在黑啟動全過程中可以保持電壓穩(wěn)定，不管是儲能系統(tǒng)零啟升壓、新能源并網(wǎng)還是火電機(jī)組輔機(jī)投入運(yùn)行，因?yàn)殡妷貉a(bǔ)償模塊都可以有效抑制電壓超調(diào)。

5 結(jié)語

本文采用下垂控制策略在儲能黑啟動全過程中。針對黑啟動初始階段，儲能零啟升壓空充線路過程中交流母線不穩(wěn)定問題，提出一種變斜率儲能換流裝置電壓控制方案。針對新能源儲能-火電并列運(yùn)行時，系統(tǒng)頻率、電壓暫態(tài)波動問題，提出一種在儲能逆變器下垂控制中引入頻率、電壓非線性補(bǔ)償模塊的改進(jìn)下垂控制方案。

仿真結(jié)果表明：本文所提變斜率儲能換流裝置電壓控制方案，可以黑啟動初始微電網(wǎng)交流母線穩(wěn)定，抑制建壓過程中的沖擊電流；所提含有非線性補(bǔ)償模塊的下垂控制可以保證黑啟動全過程頻率穩(wěn)定及抑制電壓超調(diào)。本文所提方案具有一定的工程應(yīng)用價值。