充放儲一體化電站黑啟動方案簡介

電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，潛在的大電網(wǎng)全停事故發(fā)生的危險性也在增加。2003年8月14日，北美發(fā)生美加大停電事故，隨后英國倫敦、意大利等也出現(xiàn)了大面積停電事故。在發(fā)生大停電事故后，制定有效可靠的恢復(fù)方案，快速地恢復(fù)系統(tǒng)供電，對電網(wǎng)來說有重要的意義。

電力系統(tǒng)發(fā)生停電事故后，整個網(wǎng)絡(luò)就會解列為很多停電的小系統(tǒng)，此時個別孤立的系統(tǒng)可能仍在運行。電網(wǎng)通過內(nèi)部具有自啟動能力的發(fā)電機組帶動無自啟動能力的機組發(fā)電，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)電力恢復(fù)的過程，即為電力系統(tǒng)的黑啟動 。

大部分電網(wǎng)所制訂的恢復(fù)計劃基本都是利用水輪機和燃氣輪機作為黑啟動電源。主要是因為:火電廠沒有廠用電時無法啟動，而水輪機和燃氣輪機對廠用電的要求較低，容易啟動。但水電站通常位于距離城市電網(wǎng)較遠的邊遠地區(qū)，并且水電機組調(diào)速系統(tǒng)反應(yīng)較慢，這些缺點在一定程度上限制了其作為黑啟動電源的能力;燃氣輪機在啟動初期時需要外部動力把機組帶至一定的轉(zhuǎn)速才能點火升速，國外大都采用柴油機作為起動機，國內(nèi)主要采用電動機。

作為給電動汽車提供能量的電動汽車充放儲一體化電站，可以視作配電網(wǎng)中的分布式電源。當主電網(wǎng)發(fā)生故障或進行檢修、維護時，具有獨立控制系統(tǒng)的一體化電站要離網(wǎng)獨立運行，并在電網(wǎng)恢復(fù)正常之后可以隨時并網(wǎng)。在主電網(wǎng)發(fā)生崩潰全黑以，一體化電站進入孤島運行狀態(tài)，孤島運行的一體化電站可以運行在電壓源模式，相當于一臺發(fā)電機。此時，一體化電站可以作為一種黑啟動電源，參與電網(wǎng)的黑啟動。

為電動汽車提供充電服務(wù)的充放儲一體化電站主要由四部分構(gòu)成:調(diào)度中心、多用途變流裝置、充放儲電池更換系統(tǒng)和梯次電池儲能系統(tǒng) 。

充放儲一體化電站綜合了電動汽車充電站、電池更換站與電池儲能電站的功能，完成與電網(wǎng)、電動汽車間的信息交互，實現(xiàn)有序能量管理，既可以作為區(qū)域電網(wǎng)中的用電負荷，也可以作為分布式電源向電網(wǎng)供電。

一體化電站可等效為四象限變流裝置控制的電流源或電壓源，其電壓源控制算法通過SVPWM控制，使一體化電站作為電壓和相角可調(diào)的受控電壓源來運行，即電壓源運行模式。如果將輸出電抗器作為內(nèi)部等值電抗，一體化電站就可以等值于同步發(fā)電機。

充放儲一體化電站黑啟動方案黑啟動電源

黑啟動電源可以分為兩類:第一類是本身具有黑啟動能力的機組，主要為水輪機和具有自啟動能力的燃氣輪機;第二類是事故后殘存的機組和孤島，另外還有相鄰系統(tǒng)的支援。 電網(wǎng)中除了具備自啟動能力的黑啟動機組之外，還有一種沒有自啟動能力的機組，但在其廠用電恢復(fù)后能快速恢復(fù)供電，并參與以后的系統(tǒng)恢復(fù)過程，這種機組稱為非黑啟動機組

充放儲一體化電站黑啟動方案黑啟動的原則

1)目標

電網(wǎng)恢復(fù)的總目標是在最短時間內(nèi)使電網(wǎng)恢復(fù)正常運行，滿足負荷的用電需求，把停電損失降到最低。具體包括三個方面:用最小的啟動功率啟動機組;提高一次啟動的成功率;優(yōu)先恢復(fù)對重要負荷供電。

2)恢復(fù)方法

黑啟動方案的網(wǎng)架恢復(fù)策略可分為向上恢復(fù)(又稱并行恢復(fù))和向下恢復(fù)(又稱串行恢復(fù)))}16}。向上恢復(fù)是多個黑啟動電源并行啟動，形成多個獨立分散運行的小系統(tǒng)后同步并網(wǎng);向下恢復(fù)與之相反，通過一個黑啟動電源建立電壓后，其他電源以此為同步逐步并網(wǎng)。

3)劃分子系統(tǒng)

為了加快事故后區(qū)域大電網(wǎng)的恢復(fù)速度，黑啟動時常常需要將電網(wǎng)劃分成若干個具有自啟動能力的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)內(nèi)部可以同時進行黑啟動，子系統(tǒng)正常運行之后，再在同期點逐步并列、合環(huán)。

4)恢復(fù)過程

在子系統(tǒng)恢復(fù)正常之后，開始對輸電線充電，子系統(tǒng)依次同步，逐漸完成網(wǎng)絡(luò)的重建，同時監(jiān)測系統(tǒng)電壓、頻率和功率平衡。在火電機組都已啟動并具有一定的發(fā)電能力之后，就可以通過較穩(wěn)定的網(wǎng)架，在保證線路不過載的情況下恢復(fù)負荷。

一體化電站作為有源型儲能裝備，可以在電網(wǎng)峰荷時向電網(wǎng)輸出功率，分擔(dān)區(qū)域電網(wǎng)的供電任務(wù); 在電網(wǎng)處于谷荷狀態(tài)時，電網(wǎng)給一體化電站充電，把電網(wǎng)中多余的電能儲存起來，功能類似于抽水蓄能電站。文獻【12]指出，當電網(wǎng)出現(xiàn)短時和長時故障或因故障全黑時，一體化電站進入相應(yīng)的運行狀態(tài):短時同步、長時同步和孤島運行。在短時和長時故障修復(fù)后，一體化電站和電網(wǎng)重新無縫同期。孤島運行的一體化電站完全依靠儲存的電能維持自身的運行，并且可以給區(qū)域內(nèi)的重要負荷供電 。

(1)一體化電站作為黑啟動電源的優(yōu)勢

首先，系統(tǒng)中的重要負荷和一體化電站多位于市區(qū)，在系統(tǒng)故障后可以迅速地對重要負荷供電。其次，在電網(wǎng)崩潰之后，大量的一體化電站都處于孤島運行狀態(tài)，一體化電站可以通過SVPWM控制策略運行于電壓源模式，其獨立的控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)孤島運行時的電壓、頻率和相位，可以隨時作為黑啟動電源參與電網(wǎng)的黑啟動。

當含有一體化電站的電網(wǎng)進入全黑狀態(tài)時，一體化電站與電網(wǎng)脫離，并采取一定的控制策略保持自身孤島的穩(wěn)定運行，其切除負荷順序如表1所示。

孤島運行的一體化電站在參與黑啟動時，只保留了站內(nèi)的第三種負荷，所以自身用電很少，類比于其他黑啟動電源，廠用電負荷很小，這也就很好地保證了一體化電站能以最小的啟動功率參與黑啟動。

綜上可知，一體化電站出色地滿足了黑啟動第一個原則的三個方面 。

(2)一體化電站作為黑啟動電源的恢復(fù)方法 傳統(tǒng)的系統(tǒng)恢復(fù)方法對一體化電站也同樣適用。含有一體化電站的大系統(tǒng)，可以劃分為n個子系統(tǒng)，第。個子系統(tǒng)有n、個一體化電站，并且至少有一個容量足夠大的非黑啟動機組。

此后將繼續(xù)同期其他一體化電站，保證有足夠容量來動下一個非黑啟動機組，重復(fù)以上過程，可以完成1區(qū)的黑啟動。在每個區(qū)域，用同樣的方法進行黑啟動，在所有的子系統(tǒng)都成功啟動之后，在同期點并列即可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)?？梢姡惑w化電站所在的大系統(tǒng)同時滿足了劃分子系統(tǒng)和向上恢復(fù)的黑啟動原則。

(3)一體化電站作為黑啟動電源的恢復(fù)過程

參與黑啟動的一體化電站處于電壓源運行模式，利用一體化電站很好的調(diào)頻調(diào)壓能力就可以保證各個子系統(tǒng)的電壓和頻率在允許的范圍內(nèi)波動，實現(xiàn)子系統(tǒng)平穩(wěn)的恢復(fù)。根據(jù)一體化電站的運行特點，它所在的子系統(tǒng)采用向下恢復(fù)的策略進行啟動。一體化電站在對空載線路進行充電時，會產(chǎn)生大量的無功，而一體化電站不僅可以產(chǎn)生無功，還能吸收無功，相當于具有一定進相運行能力的發(fā)電機組。所以，一體化電站也能夠滿足黑啟動的第四個原則。

因此，一體化電站在電網(wǎng)崩潰后不僅能夠參與電網(wǎng)的黑啟動，還可以有效地解決電網(wǎng)中黑啟動電源不足的問題。

(1)啟動方案簡化

傳統(tǒng)大電網(wǎng)在黑啟動過程中，由于輸電線路太長，線路的分布電容可能會使得同步發(fā)電機產(chǎn)生自勵磁現(xiàn)象，機端電壓將自發(fā)增大，越來越高，帶來不安全的因素，甚至導(dǎo)致事故。而一體化電站不存在自勵磁的問題，可以提高啟動成功的機率。此外，在以一體化電站為黑啟動電源的方案中，一體化電站可以快速為其他非黑啟動電源提供同步電壓，可以大大減少同期點的設(shè)置，從而使黑啟動的方案簡化。

(2)啟動時間短

傳統(tǒng)的黑啟動方案多是利用水電機組啟動火電機組，水電站本身的成功自啟動是有一定概率的，并且水電站多位于偏遠地區(qū)，很可能會由于線路問題或者操作時間過長導(dǎo)致送電失敗;一體化電站隨時可以參與黑啟動，而且位于市區(qū)，送電時間要比水電機組短。水電機組與一體化電站的黑啟動時間如表2所示。效地降低停電損失。

(3)成本優(yōu)勢

從黑啟動成本方面來說，專門設(shè)置的要比一體化電站大的多。專門設(shè)置的黑啟動哇

除了初期比較大的靜態(tài)投資之外，在平時閑置郎候還要進行定期的維護和試驗，保證在發(fā)生意故的情況下，它能夠成功啟動。

而一體化電站可以直接參與電網(wǎng)的運行，渠一定的經(jīng)濟收益，平時的運行成本比黑啟動電廠維護費用要少，并且一體化電站一直在運行，札于處在熱備用狀態(tài)，在需要參與黑啟動時只要架運行模式即可。能夠完成黑啟動的一體化電站長容量的傳統(tǒng)黑啟動電源相比，不僅經(jīng)濟，而且夏環(huán)保，。

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(1)一體化電站黑啟動完全滿足黑啟動的基本原則:啟動功率小，一次啟動成功率高，可以優(yōu)先給區(qū)域重要負荷供電，并且采用向上恢復(fù)的方法完成電網(wǎng)黑啟動，加快恢復(fù)進程 。

(2)一體化電站參與黑啟動可以有效解決局部電網(wǎng)黑啟動電源不足的問題，對電力系統(tǒng)崩潰后的-恢復(fù)具有重要意義，減少大停電損失。

(3)與傳統(tǒng)黑啟動電源相比，一體化電站參與黑啟動時，啟動速度更快，更加經(jīng)濟，更加可靠，具有非常廣闊的前景。2100433B

2019年12月10日，《水電站黑啟動技術(shù)規(guī)范》發(fā)布。

2020年7月1日，《水電站黑啟動技術(shù)規(guī)范》實施。

系統(tǒng)黑啟動發(fā)電機能提供的可用容量。

中文名稱：系統(tǒng)黑啟動容量；英文名稱：systemblackstartcapacity；定義1：系統(tǒng)黑啟動發(fā)電機能提供的可用容量。；應(yīng)用學(xué)科：電力（一級學(xué)科）；電...

動力電池充電時電池并不裝載在車輛上，而是在充電架上完成充電。動力電池的快速更換方式是指車輛在進入充電站后通過快速更換設(shè)備將車輛的動力電池取下并即刻更換另一組動力電池。簡單地說就是車電分離。動力電池的充電是在電池架上完成。

充換電站電站類型

根據(jù)充換電站的不同用途，可以分為：公交、環(huán)衛(wèi)等商用車充換電站、家庭乘用車充換電站、以儲能為應(yīng)用城市區(qū)域應(yīng)急儲能電站多用途戰(zhàn)備能源中心。

公交、環(huán)衛(wèi)等商用充換電站，因定時、定點、定線的特征、產(chǎn)權(quán)明確，規(guī)?；瘧?yīng)用方便。因為具有較大規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的潛力。國家電網(wǎng)也已明確發(fā)展換電模式。

國內(nèi)較為成功大規(guī)模應(yīng)用的充換電站，北京84路（北土城）充換電站（擴建中）、上海世博會充換電站、廣州801線路充換電站。

乘用車充換電站，因車型、電池標準、接口等的不統(tǒng)一。處于理論探討階段。

充換電站最新進展

2011年5月18日，在第十四屆北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，國家電網(wǎng)北京市電力公司自主研發(fā)的電動汽車充換電設(shè)備首次全面、系統(tǒng)地在社會公眾面前亮相。北京市電力公司此次參展的項目包括電動汽車標準電池、電動汽車電池更換設(shè)備、移動式電池更換設(shè)備、箱變式電動汽車充電站、“北”字型充電樁、充電機、充電機綜合檢測設(shè)備、智能小區(qū)模型等。

2011 年3 月16 日，Better Place 公司董事長與南方電網(wǎng)集團公司董事長共同在廣州簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方將充分發(fā)揮各自的資源與技術(shù)優(yōu)勢，共同推進電動汽車電池快換技術(shù)及商業(yè)應(yīng)用模式的發(fā)展。雙方計劃于2011 年內(nèi)在廣州建設(shè)推出首個電動汽車試點項目及電動汽車充換電站體驗中心。