基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统及方法与流程

本发明涉及火电厂黑启动控制，特别涉及一种基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统及方法。

背景技术：

1、随着能源结构转型与新型电力系统建设的深入推进，社会对电力供应的安全性、可靠性和韧性提出了更高要求，极端天气频发、自然灾害增多以及电网复杂度不断提升，使得大范围停电风险日益突出，在此背景下，火电厂作为传统主力电源，在电网崩溃后的恢复过程中仍扮演着关键角色。

2、当前，现有火电厂黑启动技术普遍依赖柴油发电机或外来应急电源提供初始厂用电，存在响应速度慢、供电容量有限、切换过程易扰动等问题，尤其在无外部电源支撑的极端场景下，难以毫秒级构建稳定可靠的启动电源环境，导致黑启动成功率低、周期长，这一缺陷的核心在于缺乏一种能够在电网全停条件下自主构网、柔性支撑并协同火电机组全过程动态恢复的集成化控制体系。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统及方法，以解决现有火电厂黑启动技术在无外部电源支撑条件下难以快速、稳定、协同地实现全过程自主恢复的问题。

2、本发明的一个方面，提供了一种基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统，所述基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统包括构网型储能单元和火电厂机组协同控制器；

3、所述构网型储能单元，用于在电网全停且无外部电源支撑条件下，毫秒级自主构建孤岛微电网，模拟同步发电机的外特性，对火电厂辅机提供启动初期所需的柔性电力支撑；

4、所述火电厂机组协同控制器，用于采集所述构网型储能单元的运行状态参量，生成并下发控制指令，以对黑启动全过程进行集中调度动态协调。

5、可选地，所述火电厂机组协同控制器包括辅机启动序列管理模块、功率动态协调控制模块；

6、所述辅机启动序列管理模块，用于基于孤岛微电网的承载能力，制定火电厂辅机投入策略，维持黑启动全过程中的电压频率；

7、所述功率动态协调控制模块，用于基于所述火电厂机组协同控制器下发的控制指令中的调度目标，调节所述构网型储能单元的有功功率输出和无功功率输出，匹配火电机组升负荷过程中的功率缺口，维持孤岛微电网的功率平衡。

8、可选地，所述火电厂机组协同控制器还包括无缝切换控制模块、厂用电恢复并网准备接口模块；

9、所述无缝切换控制模块，用于在火电厂中的火电机组达到自持运行阈值后，依据所述构网型储能单元的运行状态参量进行判据，降低所述构网型储能单元的供电比例，退出主供电回路，完成供电主体由储能向火电的无扰动切换；

10、所述厂用电恢复并网准备接口模块，用于在火电机组带载后维持厂用电系统的电能质量，同时生成同步相位、频率及电压参考信号，为接入外部主网提供控制基准和操作条件。

11、可选地，所述构网型储能单元包括自持式辅助供电子系统；

12、所述自持式辅助供电子系统包括独立配置的直流后备电源，用于在厂用电系统完全失电状态下，为所述构网型储能单元提供启动及维持运行所需的控制电源。

13、可选地，所述火电厂机组协同控制器还包括黑启动阶段识别与控制模式自动演进单元；

14、所述黑启动阶段识别与控制模式自动演进单元，用于根据所述构网型储能单元的运行状态参量自动判别当前所处的黑启动阶段，并据此动态启停或参数化配置所述辅机启动序列管理模块、所述功率动态协调控制模块、所述无缝切换控制模块以及所述厂用电恢复并网准备接口模块；

15、所述黑启动阶段识别与控制模式自动演进单元配置有阶段跃迁条件验证机制，所述阶段跃迁条件验证机制用于在所述火电厂机组协同控制器将黑启动阶段控制流程从当前阶段推进至下一阶段之前，对基于所述构网型储能单元的运行状态参量、火电厂辅机负载需求及火电机组的工况信息所构成的多维状态判据进行联合逻辑校验；

16、所述火电厂辅机负载需求包括在制定辅机投入策略时，需要获知的火电厂辅机的功率等级和启动冲击特性。

17、可选地，所述联合逻辑校验包括：将所述构网型储能单元的运行状态参量、火电厂辅机的功率等级和启动冲击特性、火电机组的工况信息分别与对应黑启动阶段跃迁所需的阈值条件进行比对，生成各维度的布尔判断结果，并基于预设的逻辑运算规则对所有维度的布尔判断结果进行组合判定；

18、所述逻辑运算规则包括：针对每一个黑启动阶段，定义一组由所述构网型储能单元的运行状态参量、火电厂辅机的功率等级和启动冲击特性、火电机组的工况信息共同组成的跃迁准入条件集，仅在所述跃迁准入条件集同时满足当前准入条件时，才允许将黑启动阶段控制流程从当前阶段推进至下一阶段。

19、可选地，所述火电厂机组协同控制器还包括黑启动全流程状态镜像与回溯模块；

20、所述黑启动全流程状态镜像与回溯模块，用于在黑启动执行过程中记录黑启动各阶段的协同控制状态，并在黑启动失败或中断时，自动生成包含故障前预设时间段内完整操作序列与响应数据的状态快照，以供后续火电厂黑启动协同控制进行自动重试人工分析。

21、本发明的另一个方面，提供了一种基于储能系统的火电厂黑启动协同控制方法，应用于前文记载的基于储能系统的火电厂黑启动协同控制系统，所述基于储能系统的火电厂黑启动协同控制方法包括：

22、利用构网型储能单元，在电网全停且无外部电源支撑条件下，毫秒级自主构建孤岛微电网，模拟同步发电机的外特性，对火电厂辅机提供启动初期所需的柔性电力支撑；

23、利用火电厂机组协同控制器，采集所述构网型储能单元的运行状态参量，生成并下发控制指令，对黑启动全过程进行集中调度动态协调；

24、基于孤岛微电网的承载能力，制定火电厂辅机投入策略，维持黑启动全过程中的电压频率；

25、基于所述火电厂机组协同控制器下发的控制指令中的调度目标，调节所述构网型储能单元的有功功率输出和无功功率输出，匹配火电机组升负荷过程中的功率缺口，维持孤岛微电网的功率平衡；

26、在火电厂中的火电机组达到自持运行阈值后，依据所述构网型储能单元的运行状态参量进行判据，降低所述构网型储能单元的供电比例，退出主供电回路，完成供电主体由储能向火电的无扰动切换；

27、在火电机组带载后维持厂用电系统的电能质量，同时生成同步相位、频率及电压参考信号，为接入外部主网提供控制基准和操作条件。

28、本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：

29、至少一个处理器；以及，

30、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

31、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的基于储能系统的火电厂黑启动协同控制方法。

32、本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的基于储能系统的火电厂黑启动协同控制方法。

33、本发明相对于现有技术而言，通过构网型储能单元与火电厂机组协同控制器的深度融合，实现了在电网全停且无外部电源支撑条件下毫秒级自主构建稳定孤岛微电网，并模拟同步发电机外特性为辅机提供柔性电力支撑；同时，基于多模块协同机制，动态优化辅机启动序列、精准匹配功率供需、实现储能与火电之间的无扰动无缝切换，并为厂用电恢复及并网提供高精度同步基准。本发明显著提升了火电厂黑启动的响应速度、系统稳定性与全过程自动化水平，有效克服了传统依赖柴油机或外来电源导致的启动慢、容量受限、切换扰动大等缺陷，大幅提高黑启动成功率与电网韧性，具有突出的技术先进性和工程实用价值。