Elektrisüsteem on rahvamajanduse "päästerõngas". Suuremahulised-voolukatkestused võivad avaldada katastroofilist mõju tööstuslikule tootmisele, elatise turvalisusele ja avalikule turvalisusele, mis võib isegi põhjustada kogu elektrisüsteemi kokkuvarisemise. Seetõttu on ülioluline ja praktiline küsimus, kuidas taastada elektrivarustus võimalikult kiiresti pärast ulatuslikku-voolukatkestust elektrisüsteemis ja minimeerida sellest tulenevaid kadusid riigi majandusele. Must start on selle probleemi tõhus lahendus.
I. Mis on Black Start
1. Black Start määratlus
Mustkäivitus viitab tehnilisele protsessile, mille käigus pärast kogu elektrivõrgu või kohaliku piirkonna täielikku katkestust tõsise rikke tõttu taastab süsteem järk-järgult lisatoite, käivitab peamised generaatorid ja lõpuks saavutab võrgu täieliku toiteallika, kasutades sisemisi toiteallikaid, mis on võimelised ise{0}}käivitama (mustkäivitusallikad) ja ilma välisele toitetoele tuginemata. Selle põhiprintsiip on "ei sõltu välisest jõust" ja selle olemus on elektrisüsteemi autonoomne rekonstrueerimine "kokkuvarisemise seisundist" "stabiilse töö olekuks".
Mustkäivitusvõimaluste olemasolu võib lühendada katkestuste kestust, vähendada majanduslikke kahjusid ja sotsiaalseid mõjusid, tagada toiteallika kriitilistele koormustele, nagu transpordisõlmed ja side tugijaamad, säilitada avalikku turvalisust ning suurendada toitesüsteemi "kokkuvarisemisvastast" ja "kiire taastumise" võimet selliste ohtude vastu nagu äärmuslikud ilmastikutingimused, seadmete rike ja inimeste sekkumine.
2. Black Starti traditsiooniline juurutamise tee
Traditsiooniline mustkäivitus põhineb samm-sammulisel--sammulisel protsessil: "Ise-käivitav toiteallikas → Lisatoite taastamine → Peamiste generaatori-käivitamine → Sektsioonide sünkroonimine ja ühendamine → Võrgu täielik taastamine." Tuum on "isekäivitusvõimega"{5}toiteallikate valimine. Konkreetsed sammud on järgmised.
Tuvastage musta käivitusallikas: valige toiteallikad, mis võivad käivituda ilma välise toiteta, traditsiooniliselt peamiselt hüdroenergia ja väikesed gaasiturbiinid.
Abitoite taastamine: must käivitusallikas annab esmalt toite ümbritsevate elektrijaamade (nt soojus- või tuumajaamad) abisüsteemidele (nt veepumbad, ventilaatorid, juhtimissüsteemi toide), aktiveerides põhiseadmete abiseadmed.
Käivitage peamised generaatorid: pärast lisatoite taastamist käivitage järk-järgult peamised toiteallikad, nagu soojus- ja tuumaseadmed, et suurendada toitevõimsust.
Sektsioonide sünkroonimine ja võrgu täielik taastamine: sünkroonige ja ühendage võrgu taastatud osad järk-järgult põhivõrguga, laiendades toiteallika vahemikku, kuni võrgu võimsus on täielikult taastunud.
3. Traditsioonilise musta stardi piirangud
Traditsiooniline mustkäivitus tugineb jõuallikatele nagu hüdroenergia ja väikesed gaasiturbiinid, kuid nende tehnilised omadused muudavad uute elektrisüsteemide vajaduste rahuldamise keeruliseks. Traditsioonilisel mustkäivitusel on tugev geograafiline sõltuvus: hüdroenergia toetub jõgedele ja veehoidlatele ning seda saab kasutada ainult teatud piirkondades; gaasiturbiinid vajavad maagaasitorustike toetamist, mis muudab levi kaugemates piirkondades keeruliseks. Nende reageerimiskiirus on samuti suhteliselt aeglane: hüdroenergia käivitamine- võtab aega 30 minutit kuni 2 tundi, gaasiturbiinid 10-30 minutit, mis ei suuda rahuldada "kriitiliste koormuste minutitaseme taastamise" nõudlust. Lisaks eraldavad gaasiturbiinid töötamise ajal CO₂ ja neil on keeruline mehaaniline hooldus, mille tulemuseks on suured iga-aastased tegevuskulud.
II. Kuidas energiasalvestussüsteemid musta alguse saavutavad
Kõik energiasalvestustehnoloogiad ei vasta mustkäivituse nõuetele. Neil peab olema kolm peamist omadust: "Isekäivitusvõime (aktiveerimine ilma välise toiteta)", "Stabiilne väljundvõime (toetab lisatoitekoormusi)" ja "Lai pinge kohandatavus (ühildub erinevate elektrijaamade liidestega)".
1. Ise-käivitage juhtimistehnoloogia
Energiasalvestussüsteemil endal peab olema võime "aktiveerida ilma välise toiteta". Selle tuum on isekäivitamine-varuallika + juhtimisstrateegia kaudu. Energiasalvestussüsteemil on sisseehitatud -UPS, mis annab algse toite selle kontrollerile, inverterile ja jahutussüsteemile. Pärast UPS-i aktiveerimist kontrollib kontroller esmalt energiasalvestite (akuelementide) olekut. Pärast tõrgete puudumise kinnitamist käivitab see inverteri, muutes salvestusseadmete alalisvoolu vahelduvvooluks (vastab lisatoite või -koormuse pingele/sagedusele), saavutades lõpuks energiasalvestussüsteemi autonoomse toite{7}.
2. Koormuse sobitamise ja võimsuse juhtimise tehnoloogia
Mustkäivituse algfaasis võivad koormustest tulenevad võimsuse kõikumised põhjustada energiasalvestussüsteemi ülekoormamise või pinge kokkuvarisemise. Koormuse sobitamiseks kasutatakse järgmisi tehnoloogiaid:
Koormuse prognoosimine ja liigitamine: hankige eelnevalt taastatavate koormuste võimsusnõuded (nt abivõimsus on umbes 10MW-50MW, haiglakoormus umbes 1MW-5MW). Koormused liigitatakse koormusteks, mis peavad toetama (nt juhtimissüsteemid, avariivalgustus) ja viivitusega -käivitusega koormused (nt mittekriitilised veepumbad), eelistades koormusi, mida peab toetama.
Droop Control: kasutab inverteri rippumise kontrolli algoritmi, et automaatselt reguleerida energiasalvesti väljundpinget/sagedust vastavalt koormuse muutustele (nt sagedus veidi väheneb, kuid jääb koormuse suurenemisel vastuvõetavatesse piiridesse), vältides võimsusmõjusid.
Energiasalvestusmahu konfiguratsioon: arvutage vajalik energiasalvestusmaht koormuse võimsuse ja nõutava taastamisaja alusel. Valem: energiasalvestusmaht=koormusvõimsus × taastamisaeg × ohutustegur (ohutustegur tavaliselt 1,2–1,5), mis tagab, et energiasalvesti ei ammendu mustkäivitusprotsessi ajal.
3. Võrgu sünkroniseerimise tehnoloogia
Pärast seda, kui energiasalvestussüsteem taastab voolu kohalikele koormustele, tuleb see sünkroniseerida ja ühendada teiste toiteallikatega (nt traditsioonilised elektrijaamad, uued energiaelektrijaamad) või põhivõrguga. Tuum saavutab "pinge, sageduse ja faasi" sünkroonimise:
Kasutage sünkroonimisseadmeid, et tuvastada reaalajas{0}}energiasalvestussüsteemi ja ühendatava külje vaheline pinge amplituudi, sageduse ja faaside erinevus.
Hälvete olemasolul reguleerib kontroller energiasalvestussüsteemi laadimis-/tühjendusvõimsust (nt tühjendusvõimsuse suurendamine sageduse tõstmiseks, inverteri väljundfaasi reguleerimine), et vähendada hälvet lubatud piiridesse (tavaliselt pingehälve Väiksem või võrdne 5%, sagedushälve väiksem või võrdne 0,2 Hz, faaside erinevus 5 kraadini või väiksem kui 5 kraadi).
Kui kõrvalekalle vastab standardile, kasutage "pehme ühenduse" saavutamiseks kaitselüliteid (ühenduse võimsuse järkjärguline suurendamine), vältides sisselülitusvoolu, mis võib seadmeid kahjustada.
III. Kokkuvõte
Must start on viimane kaitseliin elektrisüsteemi ohutuks tööks. Kiire reageerimise, suure paindlikkuse ja nullsaaste omadustega on energiasalvestussüsteemid muutunud traditsiooniliste mustkäivitusjõuallikate oluliseks täienduseks, mängides asendamatut rolli, eriti uutes energiabaasides, kriitilise koormuse tagamisel ja ekstreemsetes tingimustes.
Pikaajalise-energiasalvestustehnoloogia väljatöötamise ja kulude vähenemise tõttu teevad energiasalvestussüsteemid koostööd traditsiooniliste toiteallikatega, et moodustada mustkäivitussüsteem, mis ühendab hajutatud + tsentraliseeritud lähenemisviisid, ehitades kokkuvarisemisvastase ja kiire taastumise kaitsetõkke elektrisüsteemile ning toetades uue elektrisüsteemi stabiilset toimimist.