復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光儲型微電網(wǎng)黑啟動策略

楊 蘋，許志榮，鄭群儒，曾智基，周少雄，尹 旭

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復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光儲型微電網(wǎng)黑啟動策略

楊 蘋1,2，許志榮1,3，鄭群儒1，曾智基1，周少雄4，尹 旭4

(1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學(xué)廣東省綠色能源技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 511458；3.華南理工大學(xué)風(fēng)電控制與并網(wǎng)技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，廣東 廣州 511458；4.廣東智造能源科技研究有限公司，廣東 廣州 511458)

隨著微電網(wǎng)大力發(fā)展，逐漸形成了結(jié)構(gòu)及控制模式更加復(fù)雜的微電網(wǎng)。針對較具推廣價值的光儲型微電網(wǎng)，研究安全有效的黑啟動方案對提高其供電可靠性具有重要意義。在分析具有復(fù)雜拓?fù)涞墓鈨π臀㈦娋W(wǎng)及控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出一種基于分層控制的光儲型微電網(wǎng)黑啟動策略。綜合考慮多個儲能系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)以選定黑啟動主電源，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)多種運行狀態(tài)，以網(wǎng)架串行恢復(fù)形式進(jìn)行分層分級黑啟動。經(jīng)仿真驗證，所提方法可安全有效地完成復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光儲型微電網(wǎng)黑啟動，為相應(yīng)實際微網(wǎng)工程黑啟動方式提供一定的借鑒意義。

微電網(wǎng)；黑啟動；分層控制；復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的需求急劇增加，分布式發(fā)電技術(shù)以其低污染性、高能源利用率和安裝位置靈活等特點得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是分布式電源(Distributed Generation, DG)存在著單電源接入成本高、控制困難和并網(wǎng)運行對大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有重大影響等問題[1-2]。

為了協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源之間的矛盾，微電網(wǎng)將分布式電源與本地負(fù)荷組成一個整體，通過控制策略降低分布式電源直接并網(wǎng)對大電網(wǎng)的影響。微電網(wǎng)的靈活性使其既能夠并網(wǎng)運行，又可以在大電網(wǎng)故障時與大電網(wǎng)斷開連接，進(jìn)入孤島運行狀態(tài)，保證微電網(wǎng)內(nèi)的供電可靠性[3-6]。

微電網(wǎng)難免因內(nèi)部或外部故障停運進(jìn)入全黑狀態(tài)，這將會給居民日常生活帶來不便，并且?guī)斫?jīng)濟(jì)損失。為了減少停電時間以及停電引起的經(jīng)濟(jì)損失，迅速可靠的微電網(wǎng)黑啟動方案不可或缺。所謂的黑啟動，是指整個系統(tǒng)因故障停運后，不依賴于其他的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過啟動系統(tǒng)中具有自啟動能力的電源，帶動無自啟動能力的電源，逐步擴大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復(fù)的過程[7-8]。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的黑啟動過程可以劃分為三個階段：準(zhǔn)備階段，恢復(fù)階段，負(fù)荷恢復(fù)階段。準(zhǔn)備階段中，需確定系統(tǒng)分區(qū)、選擇網(wǎng)架恢復(fù)策略、選擇恢復(fù)路徑、確定黑啟動電源等；恢復(fù)階段需完成輸電線路的充電、啟動相應(yīng)的黑啟動機組、同步子系統(tǒng)、維持有功無功平衡等；負(fù)荷恢復(fù)階段，需盡快恢復(fù)負(fù)荷[7-12]。

由于微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特殊、微電源的特性與大電網(wǎng)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機不盡相同，使得微電網(wǎng)的黑啟動在黑啟動電源以及黑啟動方案的選擇等方面有一定的區(qū)別[13]。微電網(wǎng)黑啟動方案中的網(wǎng)架恢復(fù)策略可分為并行恢復(fù)和串行恢復(fù)。并行恢復(fù)方式中，具有黑啟動能力的微電源完成自啟動，建立多個子系統(tǒng)，通過同期并列裝置進(jìn)行同步。并行恢復(fù)方式具有恢復(fù)速度快、需要同期并列裝置和系統(tǒng)復(fù)雜等特點，存在并聯(lián)時沖擊電流大的問題[13-15]。串行恢復(fù)方式中，主電源建立穩(wěn)定的電壓和頻率，其他微電源以其作為參考進(jìn)行啟動。串行恢復(fù)方式具有無需同期并列裝置、結(jié)構(gòu)簡單和恢復(fù)速度較并行控制方式慢等特點[16]。

微電網(wǎng)分層控制通過中央處理器和下層控制器實現(xiàn)多微網(wǎng)內(nèi)各元件協(xié)調(diào)控制，是當(dāng)前微電網(wǎng)控制的研究熱點[17-18]。文獻(xiàn)[19-20]基于分層控制的思想提出一種三層結(jié)構(gòu)的控制策略，采用網(wǎng)架串行恢復(fù)的方式實現(xiàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多微電網(wǎng)黑啟動，其中第一層控制由中央自主管理控制器擔(dān)任，第二層控制由微電網(wǎng)中央控制器擔(dān)任，第三層控制由底層控制器組成，包括負(fù)荷控制器和微源控制器。

本文在分析光儲型微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出一種基于分層控制的光儲型微電網(wǎng)黑啟動策略：綜合考慮多個儲能系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)以選定黑啟動主電源，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)多種運行狀態(tài)，以網(wǎng)架串行恢復(fù)形式進(jìn)行光儲型微電網(wǎng)分層分級黑啟動。

1 光儲型微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

光儲型微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該光儲微電網(wǎng)為兩層結(jié)構(gòu)，上層結(jié)構(gòu)包含子微電網(wǎng)M0，下層結(jié)構(gòu)包含子微網(wǎng)M1和分布式電源接入?yún)^(qū)域M2。M0和M1中均包含負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及儲能裝置， M2則包含光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)荷。子微電網(wǎng)M0中的負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能裝置分別通過開關(guān)L1、L2和L3接入380 V交流母線，而子微電網(wǎng)M1和分布式接入M2通過子微網(wǎng)并/離網(wǎng)控制開關(guān)L4和L5接入380 V交流母線。整體微電網(wǎng)則通過微電網(wǎng)并/離網(wǎng)控制開關(guān)L0接入配電網(wǎng)。光儲微電網(wǎng)各部分組成如表1所示。

表1 光儲型微電網(wǎng)各部分的組成

如圖1中給出光儲微電網(wǎng)的二次拓?fù)渲鹘泳€。該微電網(wǎng)設(shè)置一臺區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器和3臺區(qū)域型雙向計量、監(jiān)控、能效管理一體化終端。

其中，一體化終端0負(fù)責(zé)上層微電網(wǎng)M0內(nèi)控制功能的實現(xiàn)，一體化終端1和一體化終端2則分別負(fù)責(zé)下層微電網(wǎng)M1和分布式接入M2區(qū)域內(nèi)控制功能的實現(xiàn)。該微電網(wǎng)控制系統(tǒng)不需要設(shè)置以服務(wù)器為基礎(chǔ)的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，而是分散至各控制器，能低成本、就地、分散地運算，只傳輸必要信息作為區(qū)域協(xié)調(diào)控制使用。

2 微電網(wǎng)分層控制

對光儲型微電網(wǎng)而言，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率受光照、溫度等外界環(huán)境條件影響較大，具有明顯的波動性和間歇性等不足；儲能系統(tǒng)可通過適當(dāng)?shù)某浞烹娍刂?，改變充放電狀態(tài)和功率大小，與光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)功率輸出互補，但由于成本問題，儲能電池的容量受限，只能作為短時的能量補充。

針對光儲型微電網(wǎng)的特點以及大規(guī)模推廣應(yīng)用的需求，本文采用基于分層結(jié)構(gòu)的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)。按照響應(yīng)速度、時間尺度和通信需求，基于分層控制思想將微電網(wǎng)控制系統(tǒng)分為三層，如圖2所示。

圖2 基于分層控制思想的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)

第一層為頂部控制層，由配電網(wǎng)調(diào)度中心組成。

配電網(wǎng)調(diào)度中心主要功能是：

(1) 負(fù)責(zé)多微電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制；

(2) 基于電壓或頻率調(diào)節(jié)制定配電網(wǎng)功率需求；

(3) 依據(jù)有關(guān)約束條件(功率損耗最小、經(jīng)濟(jì)成本最低等)協(xié)調(diào)各微電網(wǎng)出力。

第二層為中間控制層，由區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器和區(qū)域/戶用型雙向計量、監(jiān)控和能效管理一體化終端組成。

區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器的主要功能是：

(1) 接受來自中間控制層的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并基于這些電氣信息量對一體化終端進(jìn)行控制，維持多層光儲型微電網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定，以保障微電網(wǎng)內(nèi)部安全穩(wěn)定運行和滿足功率限制等；

(2) 通過對一體化終端控制參數(shù)的設(shè)置，調(diào)整光儲型微電網(wǎng)的輸出功率和出口電壓。

區(qū)域型雙向計量、監(jiān)控和能效管理一體化終端主要功能是：

(1) 基于光照、溫度和歷史數(shù)據(jù)等信息，實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)荷的短期和超短期預(yù)測，對光伏發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)荷進(jìn)行控制；

(2) 接收來自底部控制層的電氣信息量，并基于實時數(shù)據(jù)向底部控制層發(fā)送控制信號，以維持單微電網(wǎng)或者分布式接入?yún)^(qū)域的電壓和頻率穩(wěn)定，保障單個微電網(wǎng)或者區(qū)域內(nèi)的安全穩(wěn)定運行和滿足功率限制需求等；

(3) 接受頂部控制層區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器的控制，負(fù)責(zé)單個微電網(wǎng)或分布式接入?yún)^(qū)域與整體微電網(wǎng)的同步，調(diào)整子微電網(wǎng)或分布式電源接入?yún)^(qū)域與微電網(wǎng)的功率流動，減少子微網(wǎng)對整體微電網(wǎng)的沖擊。

第三層為底部控制層，由負(fù)荷控制器、光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器和儲能控制器組成。主要功能是：

(1) 負(fù)荷控制器、光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器和儲能控制器接收中間控制層的各種控制指令后，在無需其他通信的前提下，基于本地測量信息實現(xiàn)對具體開關(guān)、光伏發(fā)電系統(tǒng)與儲能的變流器以及可控負(fù)荷的控制和保護(hù)；

(2) 將儲能荷電狀態(tài)(State of Charge, SOC)和單體設(shè)備出口處的電壓、電流、功率等工況信息上送至中間控制層，為微電網(wǎng)內(nèi)部的運行控制提供實時數(shù)據(jù)。

3 黑啟動策略

3.1 主電源選取

黑啟動主電源的選擇是微電網(wǎng)黑啟動的關(guān)鍵。微電網(wǎng)的黑啟動依靠具有黑啟動能力的微電源進(jìn)行自啟動，建立穩(wěn)定的電壓頻率后，帶動系統(tǒng)中不具備自啟動能力的電源，逐步擴大微電網(wǎng)的恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)微電網(wǎng)的黑啟動。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，在黑啟動電源選擇上，有如下要求：黑啟動電源在電網(wǎng)中的位置要求離大型機組近、啟動路徑短、電壓等級變換少(歷經(jīng)的變壓器數(shù)目少)、離重要負(fù)荷中心近、啟動速度快、帶負(fù)荷能力強、具有電壓和頻率調(diào)節(jié)功能、供電時間長[21]。

光儲型微電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，微電網(wǎng)中微電源的特性與傳統(tǒng)電網(wǎng)中的旋轉(zhuǎn)機組也極為不同，因此對光儲型微電網(wǎng)黑啟動主電源的選擇有如下要求：

(1) 具備儲能功能；

(2) 具有調(diào)壓調(diào)頻能力，以保證微電網(wǎng)在離網(wǎng)情況下母線電壓頻率保持穩(wěn)定；

(3) 具備足夠備用容量；

(4) 具備充足發(fā)電容量。

因此，針對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光儲微電網(wǎng)的黑啟動電源選擇，應(yīng)綜合考慮儲能裝置的剩余電量及其變流器額定功率pcs共同作為主電源選取依據(jù)。

式中：為黑啟動電源評價指標(biāo)；為儲能裝置的容量；、為主電源決策影響系數(shù)。黑啟動為短時過程，主要考慮變流器的額定功率以支撐微網(wǎng)源荷啟動，容量及則為其次，故一般選取、。

3.2 網(wǎng)架串行恢復(fù)

在采用基于串行恢復(fù)策略的光儲微電網(wǎng)黑啟動過程中，主電源首先啟動以建立交流母線的電壓和頻率，其控制方式采用V/f控制。然后逐步投入一定的負(fù)荷，再以PQ控制方式啟動其他微電源，擴大微電網(wǎng)的恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)微電網(wǎng)的黑啟動。

其中，網(wǎng)架各組成部分的恢復(fù)順序值得探討。本文對儲能系統(tǒng)、負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)各部分內(nèi)部進(jìn)行恢復(fù)次序上的分級排序：

(1) 對于儲能系統(tǒng)，作為主電源的某臺儲能系統(tǒng)以V/f控制方式最先被恢復(fù)，然后閉合各層微電網(wǎng)的并/離網(wǎng)控制開關(guān)、依次閉合微電網(wǎng)中的各個儲能開關(guān)，將其余的儲能裝置投入，并將其設(shè)置為PQ控制方式。在黑啟動過程中，為了能盡快增加微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部電源的總備用容量，儲能系統(tǒng)根據(jù)容量由大到小逐次投入。

(2) 對于負(fù)荷，根據(jù)微電網(wǎng)分層順序以及實際負(fù)荷的重要程度進(jìn)行排序。不考慮特殊情況，在如圖1所示的光儲微電網(wǎng)拓?fù)渲校㈦娋W(wǎng)/分布式接入?yún)^(qū)域的分層順序為：M0>M1>M2(其中“>”表示優(yōu)先級高于)，即對應(yīng)具體負(fù)荷的恢復(fù)順序為：LD0> LD1>LD2。考慮特殊情況(M1中LD1負(fù)荷最為重要時)，則負(fù)荷恢復(fù)順序修改為LD1>LD0>LD2。

(3) 對于光伏發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)先投入最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)類光伏發(fā)電系統(tǒng)(下面簡稱為MPPT光伏)，其次是PQ類光伏發(fā)電系統(tǒng)(恒功率輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)，下面簡稱為PQ光伏)。由于發(fā)電容量大的光伏可控性比較差，利用黑啟動前期較大的備用容量能維持系統(tǒng)的平衡，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入順序根據(jù)發(fā)電容量從大到小進(jìn)行排列。

3.3 光儲微電網(wǎng)黑啟動路徑及指令執(zhí)行

根據(jù)前文的描述，本文采用基于串行恢復(fù)策略的黑啟動方案。以圖1所示的微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)錇槔?，針對具體的光儲微電網(wǎng)的黑啟動操作流程如下：

(1) 區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器檢查光儲微電網(wǎng)是否滿足黑啟動條件。具體判斷依據(jù)是：

1) 整體微網(wǎng)并/離網(wǎng)控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)；

2) 所有負(fù)荷和微電源側(cè)的控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)；

3) 微電網(wǎng)交流母線上的電壓和頻率均為0；

4) 具有黑啟動能力的儲能系統(tǒng)能正常工作，且備用容量充足。

(2) 區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器擇優(yōu)選擇系統(tǒng)中的一臺儲能裝置作為黑啟動主電源，并以V/f控制方式進(jìn)行啟動。在滿足3.1節(jié)所述主電源選擇依據(jù)的前提下，選擇高、額定充放電功率大的儲能系統(tǒng)作為主電源。

(3) 區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器根據(jù)采集到的電氣量信息，判斷電壓和頻率的穩(wěn)定條件為

(4) 閉合所有子微網(wǎng)和分布式接入?yún)^(qū)域的并/離網(wǎng)控制開關(guān)，根據(jù)3.2節(jié)所述儲能投入順序逐次投入所有儲能裝置，并將除主電源外的儲能系統(tǒng)設(shè)置為PQ控制方式。

(5) 微電網(wǎng)中央控制器判斷負(fù)荷投入條件為

當(dāng)條件符合時，一體化終端向PQ可調(diào)儲能(下面簡稱為PQ儲能)發(fā)送功率調(diào)整信號，PQ儲能完成調(diào)整后，一體化終端向負(fù)荷控制器發(fā)送投入指令，閉合負(fù)荷開關(guān)，負(fù)荷投入。

(6) 區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器先檢驗MPPT光伏的投入條件。

圖3 光儲微電網(wǎng)黑啟動控制流程

Fig. 3 Program flow chart of PV-ESS microgrid black start

(7) 當(dāng)MPPT光伏完成投入后，區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器檢驗PQ光伏的投入條件為

(8) 檢驗是否還有未投入的負(fù)荷以及微電源，如果有則返回步驟(5)，若無，則進(jìn)入步驟(9)。

(9) 微電網(wǎng)中央控制器結(jié)束黑啟動控制流程，退出黑啟動控制模式，進(jìn)入離網(wǎng)運行控制模式。

4 實例驗證

為了驗證本文提出的光儲微電網(wǎng)黑啟動方法，本文在PSCAD/EMTDC平臺上設(shè)置了一種典型工況進(jìn)行仿真驗證。

光儲微電網(wǎng)拓?fù)淙鐖D4所示。微電網(wǎng)系統(tǒng)由光伏、儲能和負(fù)荷組成：光伏系統(tǒng)由1臺額定容量為30 kW的MPPT類型光伏和2臺額定容量為30 kW的PQ類型光伏組成；儲能系統(tǒng)由1臺主電源和1臺輔助電源組成，主電源額定容量為90 kW，輔助電源額定容量為30 kW；負(fù)荷為3臺額定容量為50 kW的靜態(tài)負(fù)荷。

圖4 光儲微電網(wǎng)仿真拓?fù)鋱D

如表2所示是典型工況的初始條件，包含仿真的環(huán)境信息、儲能信息、光伏信息和負(fù)荷信息。

黑啟動仿真波形如圖5所示。

區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器檢測到微電網(wǎng)滿足黑啟動條件后，選擇能量狀態(tài)與容量更優(yōu)的儲能BS_1擔(dān)任系統(tǒng)黑啟動主電源，并向儲能BS_1發(fā)送V/f控制信號和投入信號，使儲能BS_1采用V/f控制模式啟動并投入微電網(wǎng)。儲能BS_2則采用PQ控制模式啟動并投入。

在1.2 s時，主電源BS_1建立了穩(wěn)定的母線電壓和頻率，此時區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器檢測到LD1滿足負(fù)荷投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，負(fù)荷LD1投入。

表2 典型工況的初始條件

圖5 光儲微電網(wǎng)黑啟動仿真波形

在3.4 s時，區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器檢測到LD2滿足負(fù)荷投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，負(fù)荷LD2投入。

在投入LD1和LD2后，LD3不再滿足負(fù)荷的投入條件。區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器繼而判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否滿足投入條件。

在4.3 s時，檢測到光伏PV_mppt滿足MPPT類光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，光伏PV_mppt投入。

在5.0 s時，檢測到光伏PV_PQ1滿足PQ類光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，投入光伏PV_PQ1。光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入增大了系統(tǒng)容量。

在7.9 s時，區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器判斷LD3滿足負(fù)荷投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，負(fù)荷LD3投入。

在8.5 s時，檢測到光伏PV_PQ2滿足PQ類光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入條件，在調(diào)節(jié)儲能BS_2的出力后，光伏PV_PQ2投入。

至此，所有負(fù)荷恢復(fù)供電，并且所有微電源成功投入，系統(tǒng)電壓和頻率滿足運行要求，微電網(wǎng)黑啟動成功。區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器退出黑啟動控制模式，進(jìn)入離網(wǎng)運行控制模式。

5 結(jié)論

本文針對結(jié)構(gòu)及控制模式更加復(fù)雜的光儲型微電網(wǎng)，提出一種基于分層控制的微電網(wǎng)黑啟動策略。該策略考慮多個儲能系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)以選定黑啟動主電源，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)多種運行狀態(tài)，以網(wǎng)架串行恢復(fù)形式進(jìn)行光儲型微電網(wǎng)分層分級黑啟動。

仿真結(jié)果表明，在較短時間內(nèi)負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)重新投入，光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運行狀態(tài)。所提方法可安全有效地完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)光儲型微電網(wǎng)的黑啟動，為相應(yīng)實際工程黑啟動方式提供一定的借鑒意義。

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(編輯 周金梅)

Black start strategy of PV-ESS microgrid with complicated topology structure

YANG Ping1, 2, XU Zhirong1, 3, ZHENG Qunru1, ZENG Zhiji1, ZHOU Shaoxiong4, YIN Xu4

(1. School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China; 2. Guangdong Key Laboratory of Clean Energy Technology, South China University of Technology, Guangzhou 511458, China; 3. National-Local Joint Engineering Laboratory for Wind Power Control and Integration Technology, South China University of Technology, Guangzhou 511458, China; 4. Guangdong Intework Energy Technology Co., Ltd., Guangzhou 511458, China)

With the rapid development of microgrids, the microgrids with complicated structures and control modes are gradually formed. For the photovoltaic (PV) / energy-storage system (ESS) microgrids which have popularization value, it is important to study the safe and effective black start strategy of microgrids for improving the power supply reliability. Based on the analysis of the structure and control system of the PV-ESS microgrid with complicated topology structure, this paper puts forward a black start strategy based on the hierarchical control theory. The current states of multiple energy storage systems are considered to select the main power supply in the initial stage of the black start. Taking the multiple running modes of the photovoltaic systems into consideration, the microgrid restores based on a serial strategy. The simulation results show that the proposed method can safely and effectively complete the black start of the microgrid with complicated topology structure, providing a reference for the actual project. This work is supported by National High-tech R & D Program of China (863 Program) (No. 2014AA052001).

microgrid; black start; hierarchical control; complicated topology structure

10.7667/PSPC151466

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863 計劃，2014AA052001)；廣東省科技計劃項目(2012B040303005)；南沙區(qū)科技計劃項目資助(2013P005)

2015-08-19；

2016-01-08

楊 蘋(1967-)，女，博士，教授，研究方向為新能源并網(wǎng)發(fā)電及控制；許志榮(1989-)，男，通信作者，博士研究生，研究方向為微電網(wǎng)運行控制；E-mail: 407849739@qq.com 鄭群儒(1991-)，男，碩士研究生，研究方向為微電網(wǎng)運行控制。