Електроенергетски систем је „жила спаса“ националне економије. Нестанак струје-великих размера може да има катастрофалне утицаје на индустријску производњу, безбедност средстава за живот и јавну безбедност, потенцијално чак и да проузрокује колапс целог електроенергетског система. Стога је кључно и практично питање како обновити напајање што је брже могуће након -нестанка струје у електроенергетском систему и минимизирати настале губитке за националну економију. Црни почетак је ефикасно решење за овај проблем.
И. Шта је Блацк Старт
1. Дефиниција црног старта
Црни старт се односи на технички процес кроз који, након што цела електрична мрежа или локална област доживе потпуни нестанак услед озбиљног квара, систем постепено враћа помоћно напајање, покреће главне производне јединице и на крају постиже потпуни опоравак електричне енергије користећи унутрашње изворе напајања који могу да се-самопокрећу (извори црног покретања) и без ослањања на екстерну подршку. Његов основни принцип је „без ослањања на спољну снагу“, а његова суштина је аутономна реконструкција електроенергетског система из „стања колапса“ у „стање стабилног рада“.
Постојање могућности црног старта може скратити трајање прекида, смањити економске губитке и друштвене утицаје, обезбедити снабдевање електричном енергијом критичних оптерећења као што су транспортна чворишта и комуникационе базне станице, одржати јавну безбедност и побољшати могућности „против-колапса“ и „брзог опоравка“ електроенергетског система против ризика као што су екстремни временски услови, квар опреме и људска сметња.
2. Традиционални пут имплементације за Блацк Старт
Традиционални црни старт се ослања на процес корак-по-корак: „Само-извор напајања са самопокретањем → Обнављање помоћног напајања → Покретање-главних производних јединица → Синхронизација и повезивање секција → Потпуно обнављање мреже.“ Језгро је одабир извора напајања са „могућношћу-самопокретања“. Конкретни кораци су следећи:
Идентификујте извор црног старта: Изаберите изворе енергије који могу да се покрену без спољног напајања, традиционално углавном хидроелектране и мале гасне турбине.
Врати помоћну снагу: Извор црног покретања прво обезбеђује напајање помоћним системима (нпр. пумпе за воду, вентилатори, напајање система управљања) околних електрана (као што су термо или нуклеарне централе), активирајући помоћну опрему главних јединица.
Покрените главне генераторске јединице: Након што се помоћно напајање врати, постепено покрените главне изворе енергије као што су термалне и нуклеарне јединице да бисте повећали капацитет напајања.
Синхронизација секција и потпуно обнављање мреже: Постепено синхронизујте и повежите обновљене делове мреже са главном мрежом, проширујући опсег напајања све док се не постигне потпуни опоравак електричне енергије у мрежи.
3. Ограничења традиционалног црног старта
Традиционални црни старт се ослања на изворе енергије као што су хидроелектране и мале гасне турбине, али њихове техничке карактеристике отежавају задовољавање потреба нових електроенергетских система. Традиционални црни почетак има снажне географске зависности: хидроенергија се ослања на реке и резервоаре и може се користити само у одређеним областима; гасне турбине захтевају подршку гасоводима природног гаса, што отежава покривеност у удаљеним областима. Њихова брзина реаговања је такође релативно спора: покретање-хидроелектране траје 30 минута до 2 сата, гасним турбинама је потребно 10-30 минута, не могу да задовоље захтев за „опоравак на минутном нивоу критичних оптерећења“. Штавише, гасне турбине емитују ЦО₂ током рада и имају сложено механичко одржавање, што резултира високим годишњим оперативним трошковима.
ИИ. Како системи за складиштење енергије постижу црни почетак
Не могу све технологије складиштења енергије да испуне захтеве за црни почетак. Морају да поседују три кључне карактеристике: „способност самопокретања-(активација без спољног напајања)“, „Стабилна излазна способност (подржава помоћна енергетска оптерећења)“ и „прилагодљивост широког напона (подударање различитих интерфејса електране)“.
1. Само-покрените технологију контроле
Сам систем за складиштење енергије мора да поседује способност „активације без спољашњег напајања“. Суштина овога је постизање самосталног-старта путем „резервног извора напајања + стратегије контроле“. Систем за складиштење енергије има уграђен-УПС који обезбеђује почетно напајање свом контролеру, инвертеру и систему за хлађење. Након што је УПС активиран, контролер прво проверава статус јединица за складиштење енергије (батеријских ћелија). Након што потврди да нема кварова, он покреће претварач, претварајући једносмерну струју из јединица за складиштење у наизменичну струју (одговарајући напону/фреквенцији помоћног напајања или оптерећења), на крају постижући „аутономно напајање-укључено“ за систем за складиштење енергије.
2. Технологија усклађивања оптерећења и контроле снаге
У почетној фази црног старта, флуктуације снаге од оптерећења могу довести до преоптерећења система за складиштење енергије или до колапса напона. Следеће технологије се користе за постизање усклађивања оптерећења:
Предвиђање и оцењивање оптерећења: Унапред добијте захтеве за снагом за оптерећења која ће се вратити (нпр. помоћна снага је око 10МВ-50МВ, болничка оптерећења око 1МВ-5МВ). Оптерећења су категорисана у „оптерећења која морају{13}}подржати“ (нпр. контролни системи, расвета у случају нужде) и „оптерећења са одлагањем{14}}почетка“ (нпр. некритичне пумпе за воду), при чему се даје приоритет оптерећењима која морају да подрже.
Дрооп Цонтрол: Користи алгоритам контроле пада инвертора да аутоматски подеси излазни напон/фреквенцију система за складиштење енергије у складу са променама оптерећења (нпр. фреквенција се благо смањује, али остаје у прихватљивим границама када се оптерећење повећава), избегавајући утицаје снаге.
Конфигурација капацитета складиштења енергије: Израчунајте потребан капацитет складиштења енергије на основу снаге оптерећења и потребног времена обнављања. Формула: Капацитет складиштења енергије=Снага оптерећења × Време обнављања × Фактор сигурности (фактор сигурности обично 1,2-1,5), осигуравајући да се складиште енергије не исцрпи током процеса црног покретања.
3. Технологија синхронизације мреже
Након што систем за складиштење енергије врати напајање локалним оптерећењима, потребно га је синхронизовати и повезати са другим изворима енергије (као што су традиционалне електране, нове енергетске електране) или главном мрежом. Језгро постиже синхронизацију у "напону, фреквенцији и фази":
Користите опрему за синхронизацију да бисте-у реалном времену открили амплитуду напона, фреквенцију и фазну разлику између система за складиштење енергије и стране која се повезује.
Ако постоје одступања, контролер прилагођава снагу пуњења/пражњења система за складиштење енергије (нпр. повећање снаге пражњења да би се повећала фреквенција, подешавање излазне фазе претварача) да би смањио одступање у оквиру дозвољених граница (обично одступање напона мање или једнако 5%, одступање фреквенције мање или једнако 0,2Хз, фазна разлика мања или једнака 5 степени).
Када одступање испуни стандард, користите прекидаче да бисте постигли „меку везу“ (постепено повећавајући снагу везе), избегавајући ударну струју која би могла да оштети опрему.
ИИИ. Резиме
Црни старт је последња линија одбране за безбедан рад електроенергетског система. Са својим карактеристикама брзог одзива, високе флексибилности и нулте загађености, системи за складиштење енергије постали су важан додатак традиционалним изворима напајања са црног старта, играјући незаменљиву улогу, посебно у новим енергетским базама, за гаранцију критичног оптерећења и под екстремним условима.
Са развојем-технологије за дуготрајно складиштење енергије и смањењем трошкова, системи за складиштење енергије ће сарађивати са традиционалним изворима енергије како би формирали систем црног покретања који комбинује „дистрибуисани + централизовани“ приступ, изграђује безбедносну баријеру против-колапса и брзог опоравка електроенергетског система и подржава стабилан рад новог електроенергетског система.