來(lái)源：充電寶技術(shù)與成長(zhǎng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)的“黑啟動(dòng)”是指在電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電或故障后，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)作為備用電源，重新啟動(dòng)電網(wǎng)的過(guò)程。在這種情況下，電網(wǎng)處于完全停電的狀態(tài)，即所謂的“黑”狀態(tài)，而儲(chǔ)能系統(tǒng)則提供了必要的電能來(lái)逐步恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

在過(guò)去，柴油發(fā)電機(jī)（以下簡(jiǎn)稱柴發(fā)）常常是作為黑啟動(dòng)的電源。從環(huán)保性來(lái)講，柴發(fā)噪音污染空氣污染都比較大，而儲(chǔ)能可以做到無(wú)污染無(wú)噪音節(jié)能。從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)講，雖然儲(chǔ)能系統(tǒng)一次投入比較大，但是它可以參與調(diào)頻市場(chǎng)，可持續(xù)產(chǎn)生輔助調(diào)頻服務(wù)收益。大概5～7年可以收回投資成本，而柴發(fā)卻屬于一個(gè)純粹投入，沒(méi)有辦法把這個(gè)投入給收回來(lái)。從響應(yīng)速度上來(lái)講，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為黑啟動(dòng)電源它滿負(fù)荷輸出可以在秒級(jí)以內(nèi)，而柴發(fā)滿負(fù)荷輸出大約需30s。因此可以看出儲(chǔ)能系統(tǒng)黑啟動(dòng)具有鮮明的優(yōu)點(diǎn)。

黑啟動(dòng)設(shè)計(jì)考慮因素：

黑啟動(dòng)本質(zhì)上額外提供一個(gè)離網(wǎng)的VF源（額外給發(fā)電廠提供一個(gè)離網(wǎng)的電源）。

首先根據(jù)實(shí)際負(fù)荷曲線，選擇電池（電量）與PCS功率，PCS功率負(fù)荷最大功率設(shè)計(jì)。

對(duì)于VF源，主流有兩種控制模式：下垂控制和主從控制。

啟動(dòng)順序。

啟動(dòng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率，選出峰值功率。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)（峰值功率時(shí)長(zhǎng)）。

啟動(dòng)完成后供電切換方案。

由于黑啟動(dòng)，負(fù)荷功率一般從十幾兆瓦到幾十兆瓦都有，但是PCS設(shè)備目前最大單機(jī)功率做到2.5MW，因此需要多臺(tái)PCS設(shè)備的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)。

PCS設(shè)備并聯(lián)控制技術(shù)：

1、下垂控制

1.1原理:各逆變單元檢測(cè)自身輸出功率，通過(guò)下垂特性得到輸出電壓頻率和幅值，然后各自反相微調(diào)其輸出電壓幅值和頻率以達(dá)到各自有功和無(wú)功功率的均分。

在系統(tǒng)阻抗為感性情況下，假設(shè)兩臺(tái)離網(wǎng)逆變器輸出電壓之間存在較小的幅值差與相位差，那么相位超前者承擔(dān)更多的有功功率;幅值較高者承擔(dān)更多的無(wú)功功率。下垂控制通過(guò)分別構(gòu)造頻率-有功，幅值-無(wú)功之間的關(guān)系，使得多臺(tái)逆變器間有功功率較大者頻率減小(相位超前減小)，無(wú)功功率較大者幅值減小，從而實(shí)現(xiàn)各臺(tái)逆變器間的功率均分。

1.2 控制框圖:包含功率下垂環(huán)（有功、幅值偏差的檢測(cè)）、交流電壓環(huán)、電感電流環(huán)、SVM調(diào)制、鎖相環(huán)(角度內(nèi)部給定)

檢測(cè)到電壓幅值、相位偏差會(huì)通過(guò)一個(gè)電壓環(huán)輸出一些控制性參數(shù)（比例增益、積分增益），然后通過(guò)電流環(huán)（快速、精確調(diào)節(jié)電流）通過(guò)SVM調(diào)制（空間矢量脈寬調(diào)制），最終輸出IGBT的觸發(fā)脈沖達(dá)到功率的平衡。

1.3 下垂控制優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)通信線，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的并聯(lián)冗余。各臺(tái)設(shè)備是自己控制自己，自己通過(guò)檢測(cè)自身的輸出和自己設(shè)定的參考值做比較，來(lái)做到功率的自動(dòng)均分，它是沒(méi)有通訊線的，所以說(shuō)它能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義的并聯(lián)冗余。如果有一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障它可以自動(dòng)退出，其他的設(shè)備重新很快就能實(shí)現(xiàn)功率的均分。

缺點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)均流效果受系統(tǒng)阻抗、控制器參數(shù)影響較大，動(dòng)態(tài)均流效果（響應(yīng)速度）不理想。

2、主從控制

2.1 原理：任一逆變電源模塊設(shè)置為主機(jī)，其他逆變電源模塊為從機(jī)。主機(jī)控制上采用電壓電流雙閉環(huán)控制，從機(jī)均只有電流環(huán)控制，從機(jī)電流指令來(lái)源于主機(jī)電壓環(huán)的輸出，主從機(jī)間需要通過(guò)高速通信交互數(shù)據(jù)。

2.2 控制框圖:主機(jī)包含交流電壓環(huán)、電感電流環(huán)、SVM調(diào)制、鎖相環(huán)(角度內(nèi)部給定)；從機(jī)包含電感電流環(huán)，SVM調(diào)制、鎖相環(huán)(角度由主機(jī)發(fā)送或鎖主機(jī)電壓相位）。

2.3 優(yōu)點(diǎn)：在載波級(jí)通信速率下，穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)均流效果好。

缺點(diǎn)：并聯(lián)模塊數(shù)量增多后通信速率下降，控制頻率受限，毫秒級(jí)載波通信時(shí)動(dòng)態(tài)均流效果變差，需要控制并聯(lián)模塊數(shù)量。

3、快速功率控制技術(shù)（PCS協(xié)控技術(shù)）

把多臺(tái)PCS設(shè)備擬合成一臺(tái)設(shè)備，基于EtherCAT的快速通迅總線具有等時(shí)同步特性，可以保證多臺(tái)PCS機(jī)組同時(shí)接收到協(xié)控指令，在同一個(gè)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，同步誤差時(shí)間小于1μs，真正實(shí)現(xiàn)不同PCS間納秒級(jí)抖動(dòng)。以此提高同步性和時(shí)間響應(yīng)速度。

把多臺(tái)PCS設(shè)備進(jìn)行控制模型的擬合，結(jié)合它后面所帶電池的參數(shù)（電池簇在線數(shù)量、電池簇SOC、SOC上下限等），能夠?qū)崿F(xiàn)每一臺(tái)PCS設(shè)備的功率根據(jù)它的電池容量做負(fù)荷分配。