شروع سیاه – خود شبکه برق-کد راه اندازی مجدد، ذخیره انرژی چگونه به آن دست می یابد

سیستم قدرت "راه نجات" اقتصاد ملی است. خاموشی‌های بزرگ-می‌تواند اثرات فاجعه‌باری بر تولید صنعتی، امنیت معیشتی، و امنیت عمومی داشته باشد و به طور بالقوه حتی باعث فروپاشی کل سیستم برق شود. بنابراین، چگونگی بازیابی هرچه سریعتر منبع تغذیه پس از قطعی برق در مقیاس بزرگ در سیستم برق و به حداقل رساندن تلفات ناشی از آن برای اقتصاد ملی یک موضوع بسیار مهم و کاربردی است. شروع سیاه راه حل موثر برای این مشکل است.

I. Black Start چیست

1. تعریف Black Start

شروع سیاه به فرآیند فنی اطلاق می شود که از طریق آن، پس از اینکه کل شبکه برق یا یک منطقه محلی به دلیل یک خطای شدید دچار خاموشی کامل شد، سیستم به تدریج برق کمکی را بازیابی می کند، واحدهای تولید اصلی را راه اندازی می کند و در نهایت با استفاده از منابع برق داخلی با قابلیت راه اندازی خودکار (منابع راه اندازی سیاه در برق خارجی) و بدون پشتیبانی مجدد، به بازیابی کامل برق شبکه می رسد. اصل اصلی آن «عدم اتکا به قدرت خارجی» است و ماهیت آن بازسازی مستقل سیستم قدرت از «وضعیت فروپاشی» به «وضعیت عملکرد پایدار» است.

وجود قابلیت‌های راه‌اندازی سیاه می‌تواند مدت زمان خاموشی را کوتاه کند، خسارات اقتصادی و اثرات اجتماعی را کاهش دهد، از تامین برق بارهای حیاتی مانند هاب‌های حمل‌ونقل و ایستگاه‌های پایه ارتباطی اطمینان حاصل کند، ایمنی عمومی را حفظ کند، و قابلیت‌های "ضد-فروپاشی" و "بازیابی سریع" سیستم قدرت را در برابر خطراتی مانند آب و هوای شدید، خرابی تجهیزات، و تداخل انسانی افزایش دهد.

2. مسیر پیاده سازی سنتی برای شروع سیاه

شروع سنتی مشکی متکی به یک فرآیند گام به گام است: "منبع برق خود-راه اندازی → بازیابی نیروی کمکی → راه اندازی-راه اندازی واحدهای اصلی تولید → همگام سازی و اتصال بخش → بازیابی کامل شبکه." هسته اصلی در حال انتخاب منابع انرژی با "قابلیت راه اندازی خود- است." مراحل مشخص به شرح زیر است:

منبع شروع سیاه را شناسایی کنید: منابع انرژی را انتخاب کنید که می توانند بدون نیروی خارجی شروع به کار کنند، به طور سنتی عمدتاً نیروگاه های آبی و توربین های گازی کوچک.

بازیابی برق کمکی: منبع شروع سیاه ابتدا به سیستم های کمکی (مانند پمپ های آب، فن ها، برق سیستم کنترل) نیروگاه های اطراف (مانند نیروگاه های حرارتی یا هسته ای) نیرو می دهد و تجهیزات کمکی واحدهای اصلی را فعال می کند.

راه اندازی واحدهای تولید اصلی: پس از بازیابی برق کمکی، به تدریج منابع اصلی برق مانند واحدهای حرارتی و هسته ای را راه اندازی کنید تا ظرفیت منبع تغذیه افزایش یابد.

همگام سازی بخش و بازیابی کامل شبکه: به تدریج بخش های بازسازی شده شبکه را با شبکه اصلی همگام و متصل کنید و محدوده منبع تغذیه را تا زمان بازیابی کامل برق شبکه گسترش دهید.

3. محدودیت های شروع سنتی سیاه

شروع سنتی سیاه به منابع انرژی مانند نیروگاه های آبی و توربین های گازی کوچک متکی است، اما ویژگی های فنی آن ها رفع نیازهای سیستم های قدرت جدید را دشوار می کند. شروع سنتی سیاه وابستگی های جغرافیایی قوی دارد: برق آبی به رودخانه ها و مخازن متکی است و فقط می تواند در مناطق خاصی مستقر شود. توربین های گاز نیاز به پشتیبانی از خطوط لوله گاز طبیعی دارند که پوشش در مناطق دورافتاده را دشوار می کند. سرعت پاسخ آنها نیز نسبتاً آهسته است: راه اندازی نیروگاه آبی- 30 دقیقه تا 2 ساعت طول می کشد، توربین های گاز 10-30 دقیقه طول می کشد، و قادر به پاسخگویی به تقاضا برای "بازیابی بارهای بحرانی در سطح دقیقه" نیستند. علاوه بر این، توربین‌های گاز CO2 در حین کار منتشر می‌کنند و تعمیر و نگهداری مکانیکی پیچیده‌ای دارند که منجر به هزینه‌های عملیاتی سالانه بالا می‌شود.

II. چگونه سیستم های ذخیره انرژی به شروع سیاه دست می یابند

همه فن آوری های ذخیره انرژی نمی توانند الزامات شروع سیاه را برآورده کنند. آنها باید سه ویژگی کلیدی داشته باشند: «قابلیت راه اندازی خودکار (فعال سازی بدون برق خارجی)»، «قابلیت خروجی پایدار (پشتیبانی از بارهای برق کمکی)»، و «انطباق پذیری ولتاژ گسترده (تطبیق با رابط های مختلف نیروگاه)».

1.-فناوری کنترل خود را شروع کنید

خود سیستم ذخیره انرژی باید قابلیت "فعال سازی بدون نیروی خارجی" را داشته باشد. هسته اصلی این کار، دستیابی به خود{1}}از طریق یک "منبع قدرت پشتیبان + استراتژی کنترل" است. سیستم ذخیره انرژی دارای یک یو پی اس داخلی است که توان اولیه را برای کنترلر، اینورتر و سیستم خنک کننده آن فراهم می کند. پس از فعال شدن یو پی اس، کنترل کننده ابتدا وضعیت واحدهای ذخیره انرژی (سلول های باتری) را بررسی می کند. پس از تأیید عدم وجود ایراد، اینورتر را راه‌اندازی می‌کند و برق DC را از واحدهای ذخیره‌سازی به برق AC تبدیل می‌کند (مطابق با ولتاژ/فرکانس برق کمکی یا بار)، و در نهایت به «روشن شدن خودکار{{7}» برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی می‌رسد.

2. تطبیق بار و فناوری کنترل توان

در مرحله اولیه شروع سیاه، نوسانات توان ناشی از بارها ممکن است باعث بارگذاری بیش از حد سیستم ذخیره انرژی یا فروپاشی ولتاژ شود. فن آوری های زیر برای دستیابی به تطبیق بار استفاده می شود:

پیش‌بینی و درجه‌بندی بار: نیازهای برق بارهایی را که باید بازیابی شوند، از قبل دریافت کنید (به عنوان مثال، توان کمکی حدود 10 مگاوات-50 مگاوات، بارهای بیمارستانی حدود 1 مگاوات{10}}5 مگاوات است). بارها به «بارهای{13}باید پشتیبانی» (مثلاً سیستم های کنترل، روشنایی اضطراری) و «بارهای شروع با تأخیر{14}» (مثلاً پمپ های آب غیر بحرانی) دسته بندی می شوند و بارهای ضروری را در اولویت قرار می دهند.

Droop Control: از الگوریتم کنترل droop اینورتر برای تنظیم خودکار ولتاژ/فرکانس خروجی سیستم ذخیره‌سازی انرژی با توجه به تغییرات بار استفاده می‌کند (به عنوان مثال، فرکانس کمی کاهش می‌یابد اما زمانی که بار افزایش می‌یابد در محدوده‌های قابل قبول باقی می‌ماند)، و از تاثیرات نیرو جلوگیری می‌کند.

پیکربندی ظرفیت ذخیره انرژی: ظرفیت ذخیره سازی انرژی مورد نیاز را بر اساس توان بار و زمان بازسازی مورد نیاز محاسبه کنید. فرمول: ظرفیت ذخیره انرژی=توان بار × زمان بازیابی × ضریب ایمنی (ضریب ایمنی معمولاً 1.2-1.5)، تضمین می‌کند که ذخیره انرژی در طول فرآیند شروع سیاه تخلیه نمی‌شود.

3. فناوری همگام سازی شبکه

پس از اینکه سیستم ذخیره انرژی برق را به بارهای محلی بازیابی کرد، باید با سایر منابع برق (مانند نیروگاه های سنتی، نیروگاه های انرژی جدید) یا شبکه اصلی هماهنگ و متصل شود. هسته در حال دستیابی به همگام سازی در "ولتاژ، فرکانس و فاز" است:

از تجهیزات همگام سازی برای تشخیص{0}زمان واقعی دامنه ولتاژ، فرکانس و اختلاف فاز بین سیستم ذخیره انرژی و طرفی که باید متصل شود استفاده کنید.

در صورت وجود انحراف، کنترل کننده قدرت شارژ/دشارژ سیستم ذخیره انرژی را تنظیم می کند (به عنوان مثال، افزایش توان تخلیه برای افزایش فرکانس، تنظیم فاز خروجی اینورتر) تا انحراف را تا حد مجاز کاهش دهد (معمولا انحراف ولتاژ کمتر یا مساوی 5٪، انحراف فرکانس کمتر یا مساوی 0.2 درجه هرتز یا مساوی 0.2 هرتز اختلاف فاز).

هنگامی که انحراف استاندارد را برآورده کرد، از قطع کننده های مدار برای دستیابی به "اتصال نرم" (به تدریج افزایش قدرت اتصال) استفاده کنید، از جریان هجومی که می تواند به تجهیزات آسیب برساند اجتناب کنید.

III. خلاصه

شروع سیاه آخرین خط دفاعی برای عملکرد ایمن سیستم قدرت است. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با ویژگی‌های پاسخ سریع، انعطاف‌پذیری بالا و آلودگی صفر، به مکمل مهمی برای منابع برق سنتی استارت سیاه تبدیل شده‌اند که نقشی بی‌بدیل، به ویژه در پایگاه‌های انرژی جدید، برای تضمین بار بحرانی و تحت شرایط شدید ایفا می‌کنند.

با توسعه-فناوری ذخیره‌سازی انرژی طولانی مدت و کاهش هزینه‌ها، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با منابع برق سنتی همکاری می‌کنند تا یک سیستم راه‌اندازی سیاه را با ترکیب رویکردهای "توزیع + متمرکز"، ایجاد یک سد ایمنی ضد-و بازیابی سریع برای سیستم قدرت، و پشتیبانی از عملکرد پایدار سیستم قدرت جدید، تشکیل دهند.