摘 要：首先，建立多儲(chǔ)能光伏聯(lián)合系統(tǒng)，根據(jù)儲(chǔ)能實(shí)時(shí)狀態(tài)將儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)，設(shè)計(jì)3種不同優(yōu)先等級(jí)的儲(chǔ)能分別承擔(dān)不同任務(wù)；然后，將不同優(yōu)先等級(jí)的儲(chǔ)能設(shè)定相應(yīng)的控制方案，提出基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略，實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)能的運(yùn)行狀態(tài)，以防止多儲(chǔ)能系統(tǒng)因越限等原因造成黑啟動(dòng)任務(wù)失??；最后，通過Matlab對(duì)3種不同工況進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的黑啟動(dòng)控制策略的有效性。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能系統(tǒng)；能量管理；可靠性；光儲(chǔ)黑啟動(dòng)；動(dòng)態(tài)調(diào)控

中圖分類號(hào)：TM732 """" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

隨著新能源并網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大［1］，新能源固有的隨機(jī)性［2］和波動(dòng)性［3］等特點(diǎn)為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)［4］。如今全球大停電事故頻發(fā)［5-7］，為減少停電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，提前制定黑啟動(dòng)方案可有效縮短電力系統(tǒng)恢復(fù)的時(shí)間［8］。傳統(tǒng)黑啟動(dòng)電源主要為水電機(jī)組［9-11］，而在水電匱乏、光伏資源豐富的地區(qū)，光伏電站參與黑啟動(dòng)過程成為新的選擇［12-13］。儲(chǔ)能作為解決大規(guī)模新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的一種有效技術(shù)而備受關(guān)注，其快速響應(yīng)、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)可彌補(bǔ)光伏系統(tǒng)的缺點(diǎn)［14-15］，因此光伏系統(tǒng)需儲(chǔ)能系統(tǒng)的輔助可更好地完成黑啟動(dòng)任務(wù)［16］。

目前儲(chǔ)能以其高靈活性、可靠性等優(yōu)點(diǎn)得到大規(guī)模的研究［17］，但儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)階段還面臨成本較高［18］等問題，因此各地儲(chǔ)能進(jìn)行互聯(lián)可提升各儲(chǔ)能的利用效率，也可防止配置過高容量的儲(chǔ)能可能會(huì)導(dǎo)致的資源浪費(fèi)問題，通過多個(gè)儲(chǔ)能相互協(xié)調(diào)［19］，共同完成任務(wù)。目前對(duì)于新能源與儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)作為黑啟動(dòng)電源已有較多研究。文獻(xiàn)［20］將風(fēng)光聯(lián)合系統(tǒng)出力與黑啟動(dòng)負(fù)荷功率進(jìn)行比較，優(yōu)化了黑啟動(dòng)控制策略；文獻(xiàn)［21］提出一種風(fēng)光協(xié)調(diào)控制策略，同時(shí)儲(chǔ)能作為功率平衡設(shè)備，輔助完成黑啟動(dòng)；文獻(xiàn)［22］將風(fēng)電廠作為黑啟動(dòng)電源并通過多儲(chǔ)能進(jìn)行輔助，提出持續(xù)有效出力概率指標(biāo)，確定多儲(chǔ)能不同位置的效果；文獻(xiàn)［23］制定了多儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略，根據(jù)風(fēng)電以及黑啟動(dòng)負(fù)荷特性確定黑啟動(dòng)電源的容量配置方案完成黑啟動(dòng)任務(wù)。上述文獻(xiàn)主要從風(fēng)、光、多儲(chǔ)能3種系統(tǒng)的控制策略方面進(jìn)行研究，主要對(duì)可行性評(píng)估，或通過優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略提升新能源黑啟動(dòng)的成功率的研究。而儲(chǔ)能的越限問題可能造成黑啟動(dòng)任務(wù)的失敗，考慮儲(chǔ)能的功率約束［24］以及儲(chǔ)能SOC約束［25］進(jìn)行多儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制也是黑啟動(dòng)的重要一環(huán)。文獻(xiàn)［26］將儲(chǔ)能功率根據(jù)自身荷電狀態(tài)進(jìn)行分配，引入虛擬電阻，使儲(chǔ)能在發(fā)生越界時(shí)控制虛擬電阻大小以防止儲(chǔ)能發(fā)生越界；文獻(xiàn)［27］根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)與負(fù)荷的功率差值確定不同的系統(tǒng)工作方式，引入可充放電量比例概念，提升了儲(chǔ)能調(diào)控的靈活性以及穩(wěn)定性。上述文獻(xiàn)主要從儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控方面進(jìn)行控制優(yōu)化，提升儲(chǔ)能的利用效率，降低由于越限等問題使儲(chǔ)能退出工作的風(fēng)險(xiǎn)。

本文提出基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略，將儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)，提出不同優(yōu)先級(jí)別的控制策略進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性，完成光儲(chǔ)黑啟動(dòng)任務(wù)。最后利用Matlab對(duì)光儲(chǔ)黑啟動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證控制策略的有效性。

1 光儲(chǔ)黑啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建立

含有多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由光伏電站、儲(chǔ)能電站以及待啟動(dòng)的火電機(jī)組及其輔機(jī)組成。主要通過光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)共同為火電機(jī)組輔機(jī)進(jìn)行充電，在黑啟動(dòng)階段實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)能狀態(tài)，各儲(chǔ)能機(jī)組根據(jù)多儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，將儲(chǔ)能依據(jù)不同初始狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，根據(jù)不同的工控調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助完成光伏黑啟動(dòng)任務(wù)，待火電機(jī)組輔機(jī)啟動(dòng)，由啟動(dòng)的機(jī)組為火電機(jī)組供電，使停電區(qū)域逐步恢復(fù)供電。

1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)建模

儲(chǔ)能主要由各儲(chǔ)能單元、雙向DC/DC電路和DC/AC變流器組成。儲(chǔ)能電站的充放電功率為：

[PBESS=n·Punit]""" （1）

式中：[PBESS]——儲(chǔ)能的額定功率，MW；[Punit]——儲(chǔ)能單元的額定充放電功率，MW。

同時(shí)，第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站的荷電狀態(tài)[DBESS（i）]為：

[DBESS（i）=WBESS（i）±PBESSdtWBESS-N×100%]""" （2）

式中：[WBESS（i）]——[i]時(shí)刻儲(chǔ)能電站的剩余電量，MWh；[WBESS-N]——儲(chǔ)能電站的額定容量，MWh。

1.2 儲(chǔ)能運(yùn)行區(qū)間劃分

為了使儲(chǔ)能系統(tǒng)有效穩(wěn)定地運(yùn)行，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的不同工作狀態(tài)，在儲(chǔ)能最大、最小穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)[Dmin-nor]、[Dmax-nor]的基礎(chǔ)上，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的極限運(yùn)行狀態(tài)[Dmin]、[Dmax]。其不同狀態(tài)區(qū)間對(duì)應(yīng)表1中不同運(yùn)行區(qū)間。

1）穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。處于該運(yùn)行狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)可正常完成黑啟動(dòng)任務(wù)，可對(duì)光伏電站進(jìn)行彌補(bǔ)與消納。多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)主要目標(biāo)是將各儲(chǔ)能系統(tǒng)維持在該運(yùn)行狀態(tài)。

2）臨界運(yùn)行狀態(tài)。處于該運(yùn)行狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制，防止儲(chǔ)能進(jìn)入越界運(yùn)行狀態(tài)，并使其逐漸回歸到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

3）越界運(yùn)行狀態(tài)。處于該運(yùn)行狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)已到達(dá)儲(chǔ)能越限狀態(tài)的極限，為防止儲(chǔ)能系統(tǒng)的越限停機(jī)，應(yīng)快速轉(zhuǎn)變其充放電狀態(tài)，并進(jìn)行反向充放電，使其恢復(fù)到臨界運(yùn)行狀態(tài)。

2 光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略

2.1 光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)黑啟動(dòng)控制框架

利用儲(chǔ)能電站使光伏電站出力更加契合待啟動(dòng)火電機(jī)組輔機(jī)的工作功率，可更快地啟動(dòng)待啟動(dòng)機(jī)組，提升光伏電站的利用率、儲(chǔ)能電站的使用效率以及降低由于儲(chǔ)能過限造成的停機(jī)事故。本文提出一種基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略，具體功能分配流程如圖2所示，共分為三大模塊，首先根據(jù)儲(chǔ)能工作運(yùn)行區(qū)間模塊進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作區(qū)間劃分，確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的不同狀態(tài)；再根據(jù)儲(chǔ)能電站分級(jí)模塊進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)的劃分。儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控以及光儲(chǔ)黑啟動(dòng)模塊相互關(guān)聯(lián)，確定儲(chǔ)能不同優(yōu)先級(jí)的工作狀態(tài)，結(jié)合黑啟動(dòng)負(fù)荷需求功率，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控。

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)控

2.2.1 儲(chǔ)能電站的分級(jí)

多個(gè)儲(chǔ)能相互協(xié)調(diào)控制需制定更加詳盡的控制策略。首先根據(jù)儲(chǔ)能功率和儲(chǔ)能荷電狀態(tài)（state of change，SOC）兩個(gè)影響因素對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)。

1） 儲(chǔ)能功率

儲(chǔ)能功率決定儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于可承擔(dān)彌補(bǔ)光儲(chǔ)黑啟動(dòng)任務(wù)的能力，當(dāng)功率差額較大時(shí)，小型儲(chǔ)能電站可能無(wú)法滿足所需功率的要求，從而造成黑啟動(dòng)任務(wù)的失敗，需功率較高的儲(chǔ)能電站作為承擔(dān)黑啟動(dòng)任務(wù)的主要儲(chǔ)能系統(tǒng)，反之相同。因此，需對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)黑啟動(dòng)任務(wù)所需的儲(chǔ)能輸出功率，對(duì)不同輸出功率的儲(chǔ)能電站進(jìn)行分級(jí)。

對(duì)光伏黑啟動(dòng)所需的功率差額進(jìn)行分析，選擇光伏黑啟動(dòng)任務(wù)初始時(shí)刻， 計(jì)算光伏系統(tǒng)完成黑啟動(dòng)任務(wù)的缺額作為儲(chǔ)能系統(tǒng)分級(jí)的參考數(shù)據(jù)，即后續(xù)的光伏出力變化不會(huì)對(duì)儲(chǔ)能功率分級(jí)產(chǎn)生影響。首先確定光伏黑啟動(dòng)功率缺額[PG-Q]，根據(jù)[P-]設(shè)定一個(gè)功率權(quán)重系數(shù)[θ1]，其計(jì)算式如式（3）所示。當(dāng)缺額大于[P（G-Q）max]值時(shí)，判定為需較大的儲(chǔ)能功率，此時(shí)大功率儲(chǔ)能電站權(quán)重系數(shù)[θ1]較大；同理，當(dāng)缺額小于[P（G-Q）min]值時(shí)，小功率儲(chǔ)能電站的權(quán)重系數(shù)[θ1]較大，優(yōu)先使用小型儲(chǔ)能電站。

[θ1=γ1·PBESS（i）PG-Q（i）， PG-Q（i）≥P（G-Q）maxγ1， P（G-Q）minlt;PG-Q（i）lt;P（G-Q）maxγ1·PG-Q（i）PBESS（i）， PG-Q≤P（G-Q）minγ1， PG-Q≤0]"""" （3）

式中：[γ1]——功率權(quán)重因子；[PBESS（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能的額定功率，MW；[PG-Q（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能的光伏缺額，MW；[P（G-Q）max]、 [P（G-Q）min]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站判定功率缺額為大功率或小功率的判定值，MW。

[P（G-Q）max]與[P（G-Q）min]的計(jì)算式如式（4）所示。根據(jù)式（4）可計(jì)算出各儲(chǔ)能電站對(duì)于在某時(shí)開始承擔(dān)光伏黑啟動(dòng)任務(wù)且存在功率缺額時(shí)，不同儲(chǔ)能電站的功率權(quán)重系數(shù)[θ1]。

[P（G-Q）max（i）=i=1nPBESS（i）n·1.5P（G-Q）min（i）=i=1nPBESS（i）n·0.5]""" （4）

2） 儲(chǔ)能SOC

對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC應(yīng)進(jìn)行合理細(xì)化，將承擔(dān)光伏黑啟動(dòng)任務(wù)的儲(chǔ)能電站進(jìn)行合理分配，減少因儲(chǔ)能SOC分配不合理造成儲(chǔ)能越限的問題。本文提出儲(chǔ)能的SOC權(quán)重系數(shù)[θ2]，使儲(chǔ)能的分級(jí)得到更加優(yōu)異的效果，其公式為如式（5）和式（6）所示。將儲(chǔ)能SOC狀態(tài)大于光伏黑啟動(dòng)缺額的儲(chǔ)能電站，其SOC權(quán)重系數(shù)[θ2]提升，優(yōu)先承擔(dān)任務(wù)。由此，可計(jì)算出不同儲(chǔ)能SOC狀態(tài)的權(quán)重系數(shù)[θ2]。

當(dāng)[PG-Q（i）≥0]時(shí)：

[θ2=0， DBESSigt;Dmax-norγ2·（WDi-WDimin）-WG-QWBESSNi， WDi-WDimin≥WG-Q γ22·WG-Q-（WDi-WDimin）WBESSNi， WDi-WDiminlt;WG-Q0， DBESSi≤Dmin-nor]"""""""""""""""""""""" （5）

當(dāng)[PG-Q（i）lt;0]時(shí)：

[θ2=0， DBESSigt;Dmax-norγ2·（WDimax-WDi）-WG-QWBESSNi， WDimax-WDigt;WG-Q γ22·WG-Q-（WDimax-WDi）WBESSNi， WDimax-WDilt;WG-Q0， DBESSi≤Dmin-nor]""""""""""""""""""""" （6）

式中：[r2]——功率權(quán)重因子；[WG-Q]——光伏缺額電量，MWh；[WDi]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站剩余電量，MWh；[WDimax]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站最大剩余電量，MWh；[WBESSi]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站額定容量；[Dmax-nor]、[Dmin-nor]——儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大和最小穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；DBESS（i）——第[i]個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)。

由上述兩種影響儲(chǔ)能分級(jí)的因素，可確定儲(chǔ)能分級(jí)的權(quán)重系數(shù)[θ]。[θ]為考率上述所有方案后的總權(quán)重系數(shù)。

[θ=θ1·θ2]"""""""" （7）

在開始準(zhǔn)備光伏黑啟動(dòng)任務(wù)時(shí)，計(jì)算各儲(chǔ)能的權(quán)重系數(shù)[θ]，經(jīng)過比較將各儲(chǔ)能電站的優(yōu)先等級(jí)進(jìn)行劃分，從而為后續(xù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)控的控制做準(zhǔn)備。

2.2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)劃分

根據(jù)上述方案將儲(chǔ)能系統(tǒng)細(xì)化分級(jí)。儲(chǔ)能分級(jí)之后，需將不同等級(jí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行劃分，從而確定不同儲(chǔ)能級(jí)別對(duì)應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)及其控制方案。

1）第一優(yōu)先級(jí)[θⅠ]

將總權(quán)重系數(shù)[θ]按大小進(jìn)行排序：[{θ1， θ2， θ3， …， θn}]，其中[θ1]為最大值，[θn]為最小值。區(qū)間[{θ1， θ2， θ3， …， θ[n/3]}]為總權(quán)重系數(shù)的前1/3權(quán)重系數(shù)的區(qū)間，將此區(qū)間定義為第一優(yōu)先級(jí)[θⅠ]，優(yōu)先選用該區(qū)間內(nèi)儲(chǔ)能電站進(jìn)行調(diào)控平移光伏出力。

將第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能輸出、輸入進(jìn)行功率分配。以輸出為例，根據(jù)光伏黑啟動(dòng)的缺額功率，確定參與補(bǔ)償缺額的第一優(yōu)先級(jí)中儲(chǔ)能電站的數(shù)量[m]：

[PG-Q≤PBESS（θ1）+PBESS（θ2）+PBESS（θ3）+…+PBESS（θm）]""""" （8）

式中：[PG-Q]——光伏黑啟動(dòng)功率缺額，MW；[PBESS（θi）]——按權(quán)重系數(shù)大小排序后第[i]個(gè)儲(chǔ)能的功率，MW。

第[m]個(gè)儲(chǔ)能電站為前[m]個(gè)儲(chǔ)能電站功率和大于[PG-Q]的最小值（如式（9）），在第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能電站中，由前[m]個(gè)儲(chǔ)能電站首先為光伏出力存在缺額時(shí)提供電能，余下的儲(chǔ)能作為后備狀態(tài)。

[PG-Qgt;PBESS（θ1）+PBESS（θ2）+PBESS（θ3）+…+PBESS（θm-1）]""" （9）

各儲(chǔ)能的實(shí)際功率分配為：

[PBA（i）=θij=1mθjPG-Q]"""""""" （10）

式中：[PBA（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能的實(shí)際功率，MW。

同時(shí)對(duì)每個(gè)儲(chǔ)能電站功率進(jìn)行限制，防止儲(chǔ)能所需實(shí)際功率超過其最大值或低于其最低輸出功率。因此，其約束條件為：

[PBA（i）=PBESSmax（i），" PBA（i）≥PBESSmax（i）0，" PBA（i）≤PBESSmin（i）]"""""""" （11）

當(dāng)?shù)赱j]個(gè)儲(chǔ)能不滿足上述約束條件時(shí)：若[PBA（j）≥PBESSmax（j）]，第[j]個(gè)儲(chǔ)能采用最大運(yùn)行方式輸出；若[PBA（j）=PBESSmax（j）]，第[j]個(gè)儲(chǔ)能電站采用固定功率補(bǔ)充光伏黑啟動(dòng)的功率缺額，因此無(wú)需進(jìn)行功率分配，故將[PG-Q]光伏黑啟動(dòng)功率缺額進(jìn)行更新（如式（12）所示）。之后步驟與上述類似，需將第[j]個(gè)儲(chǔ)能退出儲(chǔ)能功率分配，因此計(jì)算時(shí)將第[j]個(gè)儲(chǔ)能電站的權(quán)重系數(shù)在計(jì)算總權(quán)重系數(shù)求和時(shí)去除，不參與計(jì)算，也不計(jì)算[PBA（j）]。而如果[PBA（j）≤PBESSmax（j）]時(shí)，與上述方法類似。區(qū)別在于，將第[j]個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)直接退出，轉(zhuǎn)換為后備狀態(tài)。同時(shí)，將第[m+1]個(gè)儲(chǔ)能由原來(lái)的后備狀態(tài)轉(zhuǎn)換為優(yōu)先狀態(tài)與其他第一優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先狀態(tài)儲(chǔ)能電站按上述方法重新進(jìn)行儲(chǔ)能功率的分配。

[PG-Qnew=PG-Q-PBESSmax（j）]"""""""" （12）

式中：[PG-Qnew]——更新后的光伏黑啟動(dòng)功率缺額，MW。

在功率分配的同時(shí)根據(jù)儲(chǔ)能彌補(bǔ)光伏黑啟動(dòng)的電量以及SOC進(jìn)行分配。根據(jù)實(shí)時(shí)的儲(chǔ)能SOC，進(jìn)行不同的儲(chǔ)能電站選擇。根據(jù)上述的儲(chǔ)能功率，進(jìn)一步約束儲(chǔ)能的狀態(tài)。同時(shí)設(shè)定儲(chǔ)能的荷電穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)分別為最大值[Dmax-nor]與最小值[Dmin-nor]。根據(jù)各儲(chǔ)能電站所分配的功率，對(duì)電量進(jìn)行估算：

[Df（i）=DBESS（i）-PBA（i）·t]""""""" （13）

式中：[Df（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能進(jìn)行彌補(bǔ)光伏出力后的估算荷電狀態(tài)。

通過與儲(chǔ)能的荷電極限狀態(tài)比較，其狀態(tài)為：

[Df（i）=DBESS（i）-PBA（i）·t， Dmin-nor≤Df（i）≤Dmax-norDmax-nor， Df（i）gt;Dmax-norDmin-nor， Df（i）lt;Dmin-nor]"""""""" （14）

當(dāng)[Dmax-nor≤Df（i）≤Dmax-nor]時(shí)，此時(shí)的儲(chǔ)能足夠彌補(bǔ)光伏黑啟動(dòng)的光伏出力不足，儲(chǔ)能狀態(tài)不發(fā)生變化；當(dāng)[Df（i）gt;Dmax-nor]或[Df（i）lt;Dmin-nor]時(shí)，儲(chǔ)能在達(dá)到儲(chǔ)能最大、最小穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)停止工作，并將該儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換為后備狀態(tài)，同時(shí)由原本后備狀態(tài)的儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換為優(yōu)先狀態(tài)。

2）第二優(yōu)先級(jí)[θⅡ]

將區(qū)間[{θ[n/3]+1， θ[n/3]+2， θ[n/3]+3， …， θ[2n/3]}]定義為第二優(yōu)先級(jí)[θⅡ]，第二優(yōu)先級(jí)不承擔(dān)光伏黑啟動(dòng)，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)只能在充電或放電狀態(tài)中轉(zhuǎn)換，不能同時(shí)充電和放電，因此為了在補(bǔ)充第一優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能電站的同時(shí)不干擾其充放電狀態(tài)，第二優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能只為第一優(yōu)先級(jí)中后備狀態(tài)的儲(chǔ)能電站解決充電以及消納等問題。當(dāng)?shù)谝粌?yōu)先級(jí)由原來(lái)的優(yōu)先狀態(tài)轉(zhuǎn)換為備用狀態(tài)，此時(shí)由第二優(yōu)先級(jí)為備用狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充或消納。同時(shí)儲(chǔ)能的充電功率與放電功率存在差異，因此需比較第一優(yōu)先級(jí)中需充電的儲(chǔ)能電站與第二優(yōu)先級(jí)中的輸出功率，如式（15）所示。即為了保證第二優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能電站的放電功率大于等于第一優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能電站的充電功率，防止充電效率過低。在確保放電功率大于充電功率之后，再進(jìn)行儲(chǔ)能電站的選擇，以第二優(yōu)先級(jí)為第一優(yōu)先級(jí)充電為例，在[θⅡ]區(qū)間內(nèi)，選擇權(quán)重系數(shù)較大的儲(chǔ)能電站可為充電電量提供保障，防止頻繁更換充電儲(chǔ)能電站，減少儲(chǔ)能的充放電效率以及使用壽命。

[PCθⅠ（i）≤PFθⅡ（j）]""" （15）

式中：[PCθⅠ（i）]——第一優(yōu)先級(jí)的第[i]個(gè)儲(chǔ)能電站的額定充電功率，MW；[PFθⅡ（j）]——第二優(yōu)先級(jí)的第[j]個(gè)儲(chǔ)能電站的額定放電功率，MW。

同時(shí)處于后備狀態(tài)下的儲(chǔ)能電站可能會(huì)轉(zhuǎn)換優(yōu)先狀態(tài)，防止后備儲(chǔ)能不足，因此在充電時(shí)選擇后備狀態(tài)中權(quán)重系數(shù)最低值優(yōu)先充電。同時(shí)為了減小充放電次數(shù)，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能的SOC狀態(tài)也進(jìn)行劃分，只選擇SOC狀態(tài)低于50%的儲(chǔ)能電站，同時(shí)只充電不超過儲(chǔ)能狀態(tài)的70%，防止第二優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能輸電過多。

3）第三優(yōu)先級(jí)[θⅢ]

將區(qū)間{θ［2n/3］+1，θ［2n/3］+2，θ［2n/3］+3，…，θn}定義為第三優(yōu)先級(jí)[θⅢ]，第三優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控整體的儲(chǔ)能狀態(tài)，各優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能在進(jìn)入極限狀態(tài)區(qū)域時(shí)，及時(shí)將儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，由其他備用狀態(tài)儲(chǔ)能或其他優(yōu)先級(jí)代替工作，使儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。首先，需定義臨界儲(chǔ)能恢復(fù)至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的電量需求（如式（16）），同時(shí)為了防止臨界狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)在恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)后繼續(xù)返回臨界運(yùn)行，在計(jì)算需求電量時(shí)留出一定的裕量。

[ξBS-gc=（Dgc-0.9·Dmax-nor）·WBS，N（i）ξBS-gf=（1.1·Dmin-nor-Dgf）·WBS，N（i）]"""""""" （16）

式中：[ξBS-gf]、[ξBS-gc]——臨界儲(chǔ)能的需求電量；[Dgc]、[Dgf]——臨界狀態(tài)儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；[WBS，N（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能的額定電量。

需判斷各儲(chǔ)能的充放電能力：

[ξBS-c（i）=0.9·Dmax-nor-DBESS（i）·WBS，N（i）ξBS-f（i）=DBESS（i）-1.1·Dmin-nor·WBS，N（i）]""" （17）

式中：[ξBS-c（i）]、[ξBS-f（i）]——第[i]個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的可充電量與可放電量。

與上述臨界儲(chǔ)能類似，為防止各儲(chǔ)能系統(tǒng)在平衡完臨界儲(chǔ)能之后達(dá)到臨界狀態(tài)，也在其邊界保留一定裕量。

根據(jù)所求出的[ξBS-gf、ξBS-gc]與[ξBS-c（i）、ξBS-f（i）]，可選擇較為合適的儲(chǔ)能。以臨界儲(chǔ)能是過充狀態(tài)為例，其具體過程如圖3所示。首先計(jì)算[ξBS-gc]，用于確定臨界儲(chǔ)能恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)的電量，再計(jì)算第三優(yōu)先級(jí)中各儲(chǔ)能的可充電量[ξBS-c（i）]，并將其進(jìn)行大小排序，使其按[[j1， j2， …， jn]]大小排列，通過使其最大值與[ξBS-gc]進(jìn)行比較。當(dāng)最大值大于等于[ξBS-gc]時(shí)，由[j1]儲(chǔ)能提供電能的輸送；當(dāng)最大值小于[ξBS-gc]時(shí)，將數(shù)列中[j2]，即第二大的儲(chǔ)能與第一個(gè)相加之和與[ξBS-gc]比較，大于等于即由二者承擔(dān)，反之繼續(xù)。將整個(gè)的儲(chǔ)能可充電量定義為[ξBS-c]。

當(dāng)某儲(chǔ)能達(dá)到臨界運(yùn)行（過充）狀態(tài)時(shí)，需使第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)為其反向充電，此時(shí)需對(duì)儲(chǔ)能的功率進(jìn)行分配。以臨界過充狀態(tài)為例，為了盡快使臨界儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)采用臨界儲(chǔ)能的最大放電功率[PBS-gcfmax]，此時(shí)需將第三優(yōu)先級(jí)參與的儲(chǔ)能進(jìn)行功率分配，分配方法為：

[PBS-c（i）=ξBS-c（i）ξBS-c·PBS-gcfmax]"""""""" （18）

上述3種優(yōu)先級(jí)根據(jù)不同等級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)。根據(jù)不同等級(jí)的互相轉(zhuǎn)換，可為后文黑啟動(dòng)控制策略提供更好的運(yùn)行方式。

2.3 基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略

光伏電站啟動(dòng)后進(jìn)行輔助火電機(jī)組的啟動(dòng)，因此需對(duì)火電機(jī)組的啟動(dòng)階段進(jìn)行劃分，如表2所示。

不同的火電機(jī)組啟動(dòng)階段所需的功率也不相同，因此在不同階段對(duì)于黑啟動(dòng)負(fù)荷的需求應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)不同階段確定不同的黑啟動(dòng)負(fù)荷需求，可確定不同時(shí)刻的光伏功率缺額為：

[PG-Q（t）=PBl（t）-PG（t）]""""" （19）

式中：[PBl（t）]——[t]時(shí)刻的黑啟動(dòng)負(fù)荷功率需求，MW；[PG（t）]——[t]時(shí)刻的光伏功率，MW。

此時(shí)由第一優(yōu)先級(jí)中處于優(yōu)先狀態(tài)的儲(chǔ)能按前文的分配方式進(jìn)行功率分配。當(dāng)儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)到部分儲(chǔ)能達(dá)到或即將達(dá)到臨界運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)能功率進(jìn)行調(diào)整。首先進(jìn)行SOC狀態(tài)確認(rèn)（如式（20）），由此來(lái)確認(rèn)儲(chǔ)能的狀態(tài)，如表3所示。

[DBESSθⅠ-i（t+1）=DBESSθⅠ-i（t）+tt+1PBESSθⅠ（i）（x）dxWBS，N（i），" 充電DBESSθⅠ-i（t）-tt+1PBESSθⅠ（i）（x）dxWBS，N（i），" 放電]"" （20）

式中：[DBESSθⅠ-i（t+1）]——[t+1]時(shí)刻第一優(yōu)先級(jí)中第[i]個(gè)儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；[t]——最小的監(jiān)視儲(chǔ)能狀態(tài)的時(shí)間間隔。

上述儲(chǔ)能即將發(fā)生越界時(shí)，需及時(shí)更改儲(chǔ)能的功率：

[PBESSθⅠ（i），N=（Dmax-nor-DBESSθⅠ-i（t））?WBS，N（i）t， 充電（DBESSθⅠ-i（t）-Dmin-nor）?WBS，N（i）t， 放電]""" （21）

式中：[PBESSθⅠ（i），N]——處于接近越界的儲(chǔ)能改變后的功率，MW。

同時(shí)第二優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能也需進(jìn)行劃分，分別進(jìn)行充電與放電，為了方便區(qū)分，當(dāng)儲(chǔ)能的SOC大于0.5時(shí)，該儲(chǔ)能用于補(bǔ)充電能；反之儲(chǔ)能用于消納多余電能。再根據(jù)儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)分別進(jìn)行排序，用于補(bǔ)充電能的儲(chǔ)能電站按SOC的大小排序，SOC值較大的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先工作；而用于消納電能的儲(chǔ)能電站與之相反，SOC值較小的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先工作。第二優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能在即將到達(dá)邊界時(shí)，與第一優(yōu)先級(jí)控制方式相同。

第三優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能用于儲(chǔ)能的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制，防止儲(chǔ)能的越限，與第二優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能分類相同。而根據(jù)儲(chǔ)能的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)部分儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生越限處于越界狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)能進(jìn)行狀態(tài)切換，進(jìn)行反向充/放電。并根據(jù)上述所提方法求得的[ξBS-gf、ξBS-gc與ξBS-c（i）、ξBS-f（i）]進(jìn)行功率的劃分。為體現(xiàn)儲(chǔ)能調(diào)控的實(shí)時(shí)性，第二優(yōu)先級(jí)和第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)也需將儲(chǔ)能等級(jí)重新劃分，以保證儲(chǔ)能狀態(tài)的實(shí)時(shí)性，防止同一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能長(zhǎng)時(shí)間保持一種充放電狀態(tài)，從而達(dá)到儲(chǔ)能狀態(tài)飽和，無(wú)法繼續(xù)承擔(dān)自身的工作。因此，對(duì)于儲(chǔ)能分級(jí)的重新劃分，主要根據(jù)整個(gè)優(yōu)先級(jí)的整體荷電狀態(tài)劃分：

[Dsum（θⅡⅢ）=DBESSθⅡⅢ（i）]"" （22）

式中：[Dsum（θⅡⅢ）]——第二優(yōu)先級(jí)或第三優(yōu)先級(jí)的總荷電狀態(tài)。

當(dāng)[Dsum（θⅡⅢ）≥0.7]或[Dsum（θⅡⅢ）≤0.3]時(shí)，該優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能荷電狀態(tài)已不能保證是否能繼續(xù)維持工作，此時(shí)需對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)重新分級(jí)，保證儲(chǔ)能實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)荷電狀態(tài)，在光伏黑啟動(dòng)正常運(yùn)行的同時(shí)提升儲(chǔ)能自身利用效率，降低充放電次數(shù)，提高使用壽命。

3 算例分析

為驗(yàn)證基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略的有效性，在Matlab仿真平臺(tái)搭建光儲(chǔ)黑啟動(dòng)仿真模型，進(jìn)行仿真模擬。模型主要參數(shù)如表4所示。仍以吉林某地區(qū)的光伏電站所提供的一年光照輻射數(shù)據(jù)以及環(huán)境溫度作為預(yù)測(cè)算法的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)的時(shí)間分辨率為1 min，預(yù)測(cè)方式為次日00：00—24：00的日前短期預(yù)測(cè)方式。黑啟動(dòng)負(fù)荷以一臺(tái)150 MW火電機(jī)組的輔機(jī)為例，黑啟動(dòng)過程時(shí)長(zhǎng)為60 min。

3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)的分級(jí)

計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)的分級(jí)首先要確定不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)，確定不同起始時(shí)間點(diǎn)光伏系統(tǒng)的缺額，由此根據(jù)缺額進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)權(quán)重系數(shù)[θ1、θ2]的計(jì)算。圖4為以不同時(shí)間為起始點(diǎn)，各儲(chǔ)能在該時(shí)間點(diǎn)的總權(quán)重系數(shù)[θ]的分布。由圖4可見，不同時(shí)間的各儲(chǔ)能系統(tǒng)由于儲(chǔ)能功率、當(dāng)前光伏功率缺額以及儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的不同，導(dǎo)致其總權(quán)重系數(shù)[θ]差異較大。因此，當(dāng)儲(chǔ)能狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，儲(chǔ)能的分級(jí)應(yīng)隨即進(jìn)行重新劃分，使儲(chǔ)能系統(tǒng)更加適合當(dāng)前的工作條件。圖5為選取不同天同一起始時(shí)段的總權(quán)重系數(shù)，此時(shí)的儲(chǔ)能初始SOC狀態(tài)相同，由于光伏缺額不同，其對(duì)應(yīng)的總權(quán)重系數(shù)[θ]也不同。

表5為某日各起始時(shí)刻的不同儲(chǔ)能電站對(duì)應(yīng)的不同優(yōu)先級(jí)。由圖5可看出，儲(chǔ)能的功率、容量越大優(yōu)先級(jí)不一定越靠前，儲(chǔ)能的分級(jí)可根據(jù)光伏功率缺額進(jìn)行選擇，具體對(duì)比如圖6所示。由圖6可看出，可通過光伏功率缺額將更為合適的儲(chǔ)能作為優(yōu)先狀態(tài)，此時(shí)可更好地利用儲(chǔ)能使儲(chǔ)能的利用效率得到提升。

儲(chǔ)能進(jìn)行分級(jí)之后，第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能作為承擔(dān)光伏黑啟動(dòng)任務(wù)的優(yōu)先工作儲(chǔ)能系統(tǒng)，也根據(jù)光伏功率的缺額作為劃分優(yōu)先狀態(tài)以及后備狀態(tài)的依據(jù)，如圖7所示。圖7比較了不同時(shí)刻第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能與光伏功率缺額的大小，如1時(shí)刻，此時(shí)只由[θ1]作為優(yōu)先狀態(tài)即可滿足光伏功率缺額，而2、3時(shí)刻則需由[θ1]和[θ2]共同擔(dān)任，4、5時(shí)刻則由全部第一優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能作為優(yōu)先狀態(tài)，而沒有后備狀態(tài)的儲(chǔ)能，此時(shí)只能由第二優(yōu)先級(jí)作為后備儲(chǔ)能。

3.2 黑啟動(dòng)過程

3.2.1 正常工作狀態(tài)

表6為整個(gè)光伏黑啟動(dòng)過程均為正常工作狀態(tài)下的某次黑啟動(dòng)仿真。各儲(chǔ)能初始值滿足正常工作狀態(tài)。

此時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)未發(fā)生越限。由第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能即可彌補(bǔ)光伏功率缺額，該階段無(wú)需第二優(yōu)先級(jí)以及第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。圖8為正常運(yùn)行狀態(tài)下的第一優(yōu)先級(jí)中各儲(chǔ)能的功率分配。由圖8可看出，[θ1]對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能全程參與光伏黑啟動(dòng)過程，16～32 min時(shí)由于光伏出力較多，此時(shí)光伏缺額較少，只需[θ1]儲(chǔ)能獨(dú)自參與即可，同時(shí)18～26 min時(shí)由光伏電站為儲(chǔ)能電站進(jìn)行充電。圖9為對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能的實(shí)時(shí)狀態(tài)，可看出第一優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能SOC狀態(tài)在前58 min均保持在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，而在58 min后第一優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能的[θ1]儲(chǔ)能臨近臨界放電狀態(tài)，但由于剩余時(shí)間較少，在最后時(shí)刻[θ1]儲(chǔ)能SOC仍在臨界狀態(tài)邊緣，因此無(wú)需其他儲(chǔ)能電站的動(dòng)態(tài)調(diào)控。該運(yùn)行狀態(tài)下，因未采取動(dòng)態(tài)調(diào)控措施，與其他單儲(chǔ)能系統(tǒng)或不具備動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的黑啟動(dòng)狀態(tài)相似，因此不做比較。

3.2.2 臨界運(yùn)行工作狀態(tài)

表7為各儲(chǔ)能初始狀態(tài)，滿足臨界運(yùn)行工作狀態(tài)。該運(yùn)行狀態(tài)下，第一優(yōu)先級(jí)部分儲(chǔ)能達(dá)到臨界運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到臨界運(yùn)行狀態(tài)的儲(chǔ)能由優(yōu)先狀態(tài)轉(zhuǎn)化為備用狀態(tài)，此時(shí)由第一優(yōu)先級(jí)其他儲(chǔ)能系統(tǒng)承擔(dān)光伏功率缺額任務(wù)，同時(shí)由第二優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能為備用狀態(tài)進(jìn)行充電及放電，使第一優(yōu)先級(jí)恢復(fù)原

先的儲(chǔ)能狀態(tài)。圖10為未采用動(dòng)態(tài)調(diào)控控制的SOC狀態(tài)。由圖10可看出，當(dāng)黑啟動(dòng)約9 min時(shí)[θ1]儲(chǔ)能已到達(dá)臨界運(yùn)行狀態(tài)，而由于無(wú)調(diào)控，儲(chǔ)能不會(huì)停止放電，繼續(xù)達(dá)到越界狀態(tài)，從而使儲(chǔ)能系統(tǒng)過限，可能導(dǎo)致黑啟動(dòng)任務(wù)失敗。

圖11為采用動(dòng)態(tài)調(diào)控控制的SOC狀態(tài)。由圖11可看出，11 min時(shí)達(dá)到臨界運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)第一優(yōu)先級(jí)的[θⅠ]儲(chǔ)能調(diào)整為后備狀態(tài)，第二優(yōu)先級(jí)開始動(dòng)態(tài)調(diào)控，到達(dá)32 min時(shí)第二優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能到達(dá)臨界運(yùn)行狀態(tài)退出動(dòng)態(tài)調(diào)控運(yùn)行，[θ1]儲(chǔ)能繼續(xù)恢復(fù)放電狀態(tài)。圖12為該狀態(tài)下各儲(chǔ)能的功率分配情況。

3.2.3 越界運(yùn)行工作狀態(tài)

表8中各儲(chǔ)能初始值滿足越界工作狀態(tài)。該運(yùn)行狀態(tài)下儲(chǔ)能出現(xiàn)越界運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)出現(xiàn)越界的儲(chǔ)能迅速轉(zhuǎn)換原本的充放電狀態(tài)，為第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能電站反向充放電，通過第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能迅速將越界的儲(chǔ)能電站恢復(fù)到臨界運(yùn)行狀態(tài)，再恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行方式。圖13為當(dāng)儲(chǔ)能發(fā)生越界運(yùn)行時(shí)其他儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控后的儲(chǔ)能SOC狀態(tài)。由圖13可看到，當(dāng)?shù)谝粌?yōu)先級(jí)的[θⅠ]儲(chǔ)能發(fā)生越界時(shí)，第三優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能瞬間啟用動(dòng)態(tài)調(diào)控控制，將[θⅠ]儲(chǔ)能進(jìn)行恢復(fù)，防止儲(chǔ)能越界，而光伏功率缺額由其他儲(chǔ)能進(jìn)行彌補(bǔ)。

當(dāng)?shù)诙?yōu)先級(jí)的[θ3]儲(chǔ)能以及第三優(yōu)先級(jí)的[θ6]儲(chǔ)能達(dá)到臨界運(yùn)行時(shí)，停止動(dòng)態(tài)調(diào)控，由第一優(yōu)先級(jí)儲(chǔ)能恢復(fù)供電。同時(shí)與之相對(duì)應(yīng)的各儲(chǔ)能的功率分配如圖14所示。圖15為采用與未采用動(dòng)態(tài)調(diào)控控制策略的效果對(duì)比，由圖15可看出，0～16 min由于儲(chǔ)能的初始容量較為充足，因此二者都已達(dá)到一個(gè)較好的補(bǔ)充效果；16～37 min時(shí)由于該時(shí)段光伏出力較為充足，由光伏為儲(chǔ)能系統(tǒng)反向充電，功率為儲(chǔ)能的充電功率。在42 min后，未采用動(dòng)態(tài)調(diào)控策略的儲(chǔ)能由于儲(chǔ)能SOC逐漸降低，最后達(dá)到儲(chǔ)能越限，從而儲(chǔ)能停運(yùn)，與黑啟動(dòng)負(fù)荷缺額越來(lái)越大；而采用動(dòng)態(tài)調(diào)控策略的儲(chǔ)能系統(tǒng)由其他優(yōu)先級(jí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，能保持一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的功率輸出，可完成光伏黑啟動(dòng)任務(wù)。

4 結(jié) 論

本文提出一種基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略，滿足黑啟動(dòng)負(fù)荷需求的同時(shí)，使儲(chǔ)能保證工作在穩(wěn)定運(yùn)行范圍內(nèi)，延長(zhǎng)儲(chǔ)能壽命。利用Matlab仿真軟件對(duì)光儲(chǔ)黑啟動(dòng)進(jìn)行模擬仿真，得到如下主要結(jié)論：

1）設(shè)計(jì)了針對(duì)光伏黑啟動(dòng)的光伏功率缺額，結(jié)合儲(chǔ)能初始SOC以及儲(chǔ)能功率將各儲(chǔ)能賦予不同的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)能分級(jí)，主要分為第一、第二、第三優(yōu)先級(jí)。根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)不同的控制策略以及不同優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)不同。

2）結(jié)合儲(chǔ)能的分級(jí)狀態(tài)，設(shè)計(jì)了基于多儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)控的光儲(chǔ)黑啟動(dòng)控制策略，將儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，保證儲(chǔ)能在為光伏電站完成黑啟動(dòng)任務(wù)時(shí)能快速補(bǔ)充以及消納光伏出力，分為3種工況進(jìn)行模擬。

3）進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)控效果的對(duì)比，可得出0～16 min時(shí)采用動(dòng)態(tài)調(diào)控與否效果相似，16～37 min陽(yáng)光充足無(wú)需儲(chǔ)能系統(tǒng)介入，而42 min后效果差異逐漸增大，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能越限停止工作，因此該控制策略可有效解決在發(fā)生越限時(shí)儲(chǔ)能無(wú)法繼續(xù)完成黑啟動(dòng)任務(wù)的問題。

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SOLAR STORAGE BLACK START CONTROL STRATEGY BASED ON MULTI-STORGE DYNAMIC REGULATION

Li Cuiping1，Wang Yiming2，Li Junhui1，Zhu Xingxu1，Zhang Zheshen3，Huang Jianwen3

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Northeast Electric Power University， Ministry of Education， Jilin 132012， China；

2. Rizhao Power Supply Company， State Grid Shandong Electric Power Company， Rizhao 276800， China；

3. Cangnan Power Supply Company， State Grid Zhejiang Electric Power Company， Cangnan 325800， China）

Abstract：Black start of power system means that after the whole system is shut down due to fault， without relying on the help of other networks， the whole power system is finally restored through the starting of the units with self-starting capability in the system. With the rapid development of new energy sources， it also brings challenges to the stable operation of the power system， and it is more important to develop a black start plan in advance. With the continuous development of photovoltaic and energy storage systems， and the fact that energy storage systems can compensate for the randomness and volatility of photovoltaic power output， the combined optical storage system has become a new choice to undertake the task of black start. This paper firstly establishes a multi-storage PV joint system， classifies the energy storage system according to the real-time state of energy storage， designs three different priority levels of energy storage to undertake different tasks； sets the corresponding control scheme for different priority levels of energy storage， proposes a light storage black start control strategy based on multi-storage dynamic regulation， monitors the operation state of energy storage in real time， prevents the multi-storage system from black start caused by overrunning limits and other reasons Finally， the effectiveness of the multi-storage dynamic regulation black-start control strategy is verified by simulating three different working conditions through Matlab simulation software.

Keywords：energy storage； energy management； reliability； solar storage black start； dynamic regulation