Sistemul de energie este „linia de salvare” a economiei naționale. Întreruperile de curent-la scară largă pot avea impact catastrofale asupra producției industriale, securității mijloacelor de trai și siguranței publice, potențial provocând chiar colapsul întregului sistem de alimentare. Prin urmare, cum să restabiliți alimentarea cu energie cât mai repede posibil după o-pentru a energiei electrice la scară largă în sistemul de alimentare și să minimizați pierderile rezultate pentru economia națională este o problemă crucială și practică. Pornirea neagră este soluția eficientă la această problemă.
I. Ce este Black Start
1. Definiția Black Start
Pornirea neagră se referă la procesul tehnic prin care, după ce întreaga rețea electrică sau o zonă locală se confruntă cu o întrerupere completă din cauza unei defecțiuni grave, sistemul restabilește treptat puterea auxiliară, pornește unitățile generatoare principale și în cele din urmă realizează recuperarea completă a puterii rețelei folosind surse de alimentare interne capabile să se pornească automat (surse de pornire neagră) și fără a se baza pe suport extern de alimentare. Principiul său de bază este „să nu se bazeze pe puterea externă”, iar esența sa este reconstrucția autonomă a sistemului energetic de la o „stare de colaps” la o „stare de funcționare stabilă”.
Existența capacităților de pornire neagră poate scurta durata întreruperii, poate reduce pierderile economice și impactul social, poate asigura alimentarea cu energie a sarcinilor critice, cum ar fi nodurile de transport și stațiile de bază de comunicații, poate menține siguranța publică și poate îmbunătăți capacitățile de „anti-colaps” și „recuperare rapidă” ale sistemului de alimentare împotriva riscurilor precum vremea extremă, defecțiunile echipamentelor și interferența umană.
2. Calea tradițională de implementare pentru Black Start
Pornirea neagră tradițională se bazează pe un proces-cu-pas cu pas: „Sursa de alimentare cu auto-pornire → Restaurarea energiei auxiliare → Pornirea-unităților generatoare principale → Sincronizarea și conectarea secțiunilor → Restaurarea completă a rețelei”. Miezul este selectarea surselor de alimentare cu „-capacitate de pornire automată”. Pașii specifici sunt următorii:
Identificați sursa de pornire neagră: selectați surse de energie care pot porni fără energie externă, în mod tradițional, în principal hidroenergie și turbine cu gaz mici.
Restabiliți puterea auxiliară: sursa neagră de pornire furnizează mai întâi energie sistemelor auxiliare (de exemplu, pompe de apă, ventilatoare, puterea sistemului de control) ale centralelor electrice din jur (cum ar fi centrale termice sau nucleare), activând echipamentele auxiliare ale unităților principale.
Porniți unitățile de generare principale: după ce puterea auxiliară este restabilită, porniți treptat sursele principale de energie, cum ar fi unitățile termice și nucleare, pentru a crește capacitatea de alimentare.
Sincronizarea secțiunilor și restaurarea completă a rețelei: sincronizați și conectați treptat secțiunile restaurate ale rețelei cu rețeaua principală, extinzând domeniul de alimentare până la recuperarea completă a puterii rețelei.
3. Limitările Black Start tradiționale
Pornirea neagră tradițională se bazează pe surse de energie precum hidroenergetica și turbinele cu gaz mici, dar caracteristicile lor tehnice fac dificilă satisfacerea nevoilor noilor sisteme de alimentare. Pornirea neagră tradițională are dependențe geografice puternice: energia hidroelectrică se bazează pe râuri și rezervoare și poate fi desfășurată numai în zone specifice; turbinele cu gaz necesită sprijinire a conductelor de gaze naturale, ceea ce face dificilă acoperirea în zonele îndepărtate. Viteza lor de răspuns este, de asemenea, relativ lentă: pornirea hidroenergetică-dura 30 de minute până la 2 ore, turbinele cu gaz durează 10-30 de minute, neputând satisface cererea de „restabilire la nivel de minute a sarcinilor critice”. În plus, turbinele cu gaz emit CO₂ în timpul funcționării și au o întreținere mecanică complexă, rezultând costuri operaționale anuale ridicate.
II. Cum sistemele de stocare a energiei ating Black Start
Nu toate tehnologiile de stocare a energiei pot îndeplini cerințele de pornire neagră. Ele trebuie să posede trei caracteristici cheie: „Capacitate de -pornire automată (activare fără alimentare externă)”, „Capacitate de ieșire stabilă (suporta sarcini auxiliare de putere)” și „Adaptabilitate largă la tensiune (potrivire la diferite interfețe ale centralei electrice)”.
1. Tehnologia de control cu auto--pornire
Sistemul de stocare a energiei în sine trebuie să aibă capacitatea de „activare fără energie externă”. Miezul acestui lucru este obținerea-autoînceperii printr-o „sursă de rezervă de energie + strategie de control”. Sistemul de stocare a energiei are un UPS încorporat-care furnizează putere inițială controlerului, invertorului și sistemului de răcire. După activarea UPS-ului, controlerul verifică mai întâi starea unităților de stocare a energiei (celule bateriei). După ce nu se confirmă nicio defecte, pornește invertorul, transformând puterea de curent continuu de la unitățile de stocare în putere de curent alternativ (potrivire cu tensiunea/frecvența puterii auxiliare sau a sarcinii), realizând în cele din urmă „putere autonomă-pornită” pentru sistemul de stocare a energiei.
2. Potrivirea sarcinii și Tehnologia de control al puterii
În etapa inițială a pornirii în negru, fluctuațiile de putere de la sarcini pot cauza supraîncărcarea sistemului de stocare a energiei sau colapsul tensiunii. Următoarele tehnologii sunt utilizate pentru a realiza potrivirea sarcinii:
Prognoza și clasificarea sarcinii: obțineți în prealabil cerințele de putere ale sarcinilor care urmează să fie restabilite (de exemplu, puterea auxiliară este de aproximativ 10 MW-50MW, sarcinile spitalului de aproximativ 1MW-5MW). Încărcăturile sunt clasificate în „sarcini care trebuie-suportate” (de exemplu, sisteme de control, iluminat de urgență) și „sarcini cu pornire-întârziată” (de exemplu, pompe de apă necritice), dând prioritate sarcinilor care trebuie suportate.
Controlul căderii: Utilizează algoritmul de control al căderii al invertorului pentru a ajusta automat tensiunea/frecvența de ieșire a sistemului de stocare a energiei în funcție de modificările sarcinii (de exemplu, frecvența scade ușor, dar rămâne în limite acceptabile atunci când sarcina crește), evitând impactul de putere.
Configurația capacității de stocare a energiei: Calculați capacitatea necesară de stocare a energiei pe baza puterii de încărcare și a timpului de restaurare necesar. Formula: Capacitate de stocare a energiei=Putere de încărcare × Timp de restaurare × Factor de siguranță (factor de siguranță de obicei 1,2-1,5), asigurând că stocarea de energie nu este epuizată în timpul procesului de pornire neagră.
3. Tehnologia de sincronizare a rețelei
După ce sistemul de stocare a energiei restabilește puterea sarcinilor locale, acesta trebuie să fie sincronizat și conectat cu alte surse de energie (cum ar fi centralele electrice tradiționale, centralele electrice noi) sau rețeaua principală. Nucleul realizează sincronizarea în „tensiune, frecvență și fază”:
Utilizați echipamente de sincronizare pentru a-detecta în timp real amplitudinea tensiunii, frecvența și diferența de fază dintre sistemul de stocare a energiei și partea care urmează să fie conectată.
Dacă există abateri, controlerul ajustează puterea de încărcare/descărcare a sistemului de stocare a energiei (de exemplu, creșterea puterii de descărcare pentru a crește frecvența, ajustarea fazei de ieșire a invertorului) pentru a reduce abaterea în limitele permise (de obicei abaterea de tensiune mai mică sau egală cu 5%, abaterea de frecvență mai mică sau egală cu 0,2 Hz, diferență de fază mai mică sau egală cu 5 grade sau egală).
Odată ce abaterea îndeplinește standardul, utilizați întrerupătoare pentru a obține o „conexiune moale” (creșterea treptată a puterii de conectare), evitând curentul de pornire care ar putea deteriora echipamentul.
III. Rezumat
Pornirea neagră este ultima linie de apărare pentru funcționarea în siguranță a sistemului de alimentare. Cu caracteristicile lor de răspuns rapid, flexibilitate ridicată și poluare zero, sistemele de stocare a energiei au devenit un supliment important la sursele tradiționale de energie black start, jucând un rol de neînlocuit, în special în noile baze energetice, pentru garantarea sarcinii critice și în condiții extreme.
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de stocare a energiei de lungă durată-și scăderea costurilor, sistemele de stocare a energiei vor colabora cu sursele tradiționale de energie pentru a forma un sistem de pornire neagră care combină abordări „distribuite + centralizate”, construind o barieră de siguranță împotriva colapsului și recuperare rapidă pentru sistemul de alimentare și susținând funcționarea stabilă a noului sistem de alimentare.