基于风储联合系统的受端电网黑启动技术及协调恢复策略

摘要

受端电网发生故障停电时要求送端电源具备黑启动能力，目前中国具有黑启动电源的主要为火电厂及水电厂。随着高比例的风电大量接入，电网要求风电机组具有一定的黑启动能力，但风能由于其不确定性和波动性导致风电机组很难单独参与黑启动。为使得风电机组具备较好的黑启动能力参与电网恢复，本文针对双馈风电场，提出了一种基于风储联合系统的受端电网3阶段协调恢复策略。初始阶段，通过储能装置建立交流频率和电压辅助风机顺利并网；中期阶段，切换储能装置控制模式并在风机转子侧设计虚拟同步控制为系统提供频率和电压支撑，并完成部分发电机组及负荷的恢复；后期阶段，在储能侧设计了基于H₂/H_∞的附加鲁棒控制器抑制多机组并网的低频振荡，实现受端电网平稳恢复。在PSCAD/EMTDC平台搭建了风储联合系统模型，并进行黑启动和电网恢复过程仿真。结果表明：提出的风储联合启动能够实现风机顺利并网；在厂用负荷和机组并网过程中采用切换储能控制方式能维持电压和频率在稳定范围内；在受端电网恢复及后期阶段，设计的鲁棒控制器对低频振荡有很好的抑制效果；相比常规控制，在系统启动恢复过程中采用的虚拟同步控制对系统的支撑能力更强。从而验证了本文所提风储联合系统参与受端电网黑启动的协调恢复策略的有效性和可行性。

关键词

风储联合系统 / 黑启动 / 双馈异步风力发电机 / 虚拟同步控制 / 鲁棒控制