论文总字数：19078字

摘 要

大停电事故作为电力系统安全领域最严重的事故之一长久以来饱受人们关注，黑启动作为大停电事故后电网恢复重建的第一步一直都是该领域重点研究课题之一。光伏电源因其自启动快，厂用电较少，能量密度高等原因具有成为黑启动电源的资质，对于一些太阳能资源丰富，电网中光伏比例较高的地区，光伏电源可作为黑启动电源的备选之一。

首先，本文研究了黑启动的一般过程，通过分析光伏单元的出力特性，计算满足黑启动条件的光伏与储能容量配置要求，并分析其在各个季节的黑启动支持率。

其次，讨论了黑启动过程中光储联合系统的能量管理方案，分析黑启动过程中的功率变化，对光伏单元的投切做了约束，并基于此提出了储能的能量管理策略，并通过MATLAB/Simulink搭建仿真平台，验证其可行性。

最后，制定黑启动实施方案，并以西部某城市为例，根据当地电网实际情况，选择黑启动电源、待启动电厂以及黑启动路径。

关键词:黑启动;光储联合发电系统;容量配置;能量管理策略

Abstract

As one of the most serious accidents in the field of power system security, blackouts have long attracted people's attention. Black start has always been one of the key research topics in this field as the first step of power grid recovery and reconstruction after a blackout. Photovoltaic power supply has the qualification to become a black start power supply because of its fast self-starting, less factory power consumption, and high energy density. For some areas with rich solar resources and a high proportion of photovoltaics in the grid, the photovoltaic power supply can be used as a backup Choose one.

First, this paper studies the general process of black start. By analyzing the output characteristics of the PV unit, the PV and energy storage capacity components that meet the black start condition are calculated, and the seasonal black start support rate is analyzed.

Secondly, the energy management scheme of the light storage combined system during the black start process is discussed, The power change during the black start process is analyzed, and the connection of the photovoltaic installation is limited, and based on this, an energy saving management strategy is proposed and managed. Using MATLAB / Simulink creates a simulation platform for validation.

Finally, formulate a black start implementation plan, and take Hohhot as an example, according to the actual situation of the local power grid, select the black start power supply, power plant to be started and black start path.

Keywords: Black-start;Photovoltaic and Energy Storage system joint operation; Capacity allocation; Energy management strategy

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要研究内容 3

第二章 用于黑启动的光储联合发电系统配置 5

2.1光储联合发电系统结构配置 5

2.2用于黑启动的光储系统容量配置 7

2.2.1光储联合发电系统可用于黑启动的运行时段 7

2.2.2光伏与储能的容量配置 10

2.2.3算例分析 12

2.3本章小结 14

第三章 黑启动中储能系统的能量管理 15

3.1黑启动过程中储能的能量管理策略 15

3.2仿真分析 17

3.2.1算例条件 18

3.2.2仿真结果分析 19

3.3本章小结 21

第四章 光储联合黑启动方案设计 22

4.1黑启动方案设计流程 22

4.1.1选择黑启动电源 22

4.1.2选择待启动电厂 22

4.1.3选择黑启动路径 23

4.2光储联合黑启动设计方案 23

4.3本章小结 27

第五章 结论 28

参考文献 29

致谢 32

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

近年来，随着社会经济的不断发展，人类对于能源的需求日益提高，随之引发的能源问题也日益严重。2018年，全球电力需求增加3.7%，这是近二十年来的最高增速之一，其中，中国和印度共贡献了三分之二^[1]。随着电网规模日益扩大，电力系统结构越来越复杂，发生停电故障的可能性也随之提高。停电事故不仅会造成经济损失，严重的停电事故还有可能会造成社会动荡甚至是人员伤亡等不可逆的损失。2003年8月14日，美国和加拿大东北部联合电网发生大面积停电事故，影响居民人数达6000万，持续时长达29小时，造成美国直接经济损失300亿美元，是有史以来损失最为严重的停电事故^[2]。追溯到近几年，荷兰的3·27大停电，巴西的3·21大停电，澳大利亚9·28大停电，英国8·9大停电等都对当地造成了严重的社会经济损失。电力系统历经数十年的发展，尽管人们在电网安全领域做出了许多进步，但电力系统的安全运行仍会受到许多不可抗因素的干扰。

黑启动作为停电事故后恢复电网供电的第一步，一直以来都是电力系统行业的重点研究领域。黑启动是指当电网停电后，利用区域内现存的黑启动电源，自启动后通过输电线路恢复邻近火电厂的发电能力，并形成小系统的过程，保证在最短时间内实现停机机组的安全启动，为系统后续恢复提供电源支持^[3]。常规的黑启动方案都是利用自启动能力优良的水电、燃气机组作为黑启动电源，可为火电厂提供充足稳定的启动功率^[4]。然而水电机组的建设过多的受到环境资源的限制，燃气轮机因其较高的投资成本，均不可广泛使用。因此，在一些水电资源较为匮乏的地区，光伏电源具有成为黑启动电源的潜质。

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