[0001] 本实用新型属于火电厂黑启动技术领域，涉及一种联合风光储的具有FCB功能火电厂黑启动系统。

[0002] 黑启动是指电力系统因故障停运后，不依赖其他网络的帮助，通过启动系统中具有自启动能力的电源，带动无自启动能力的电源，使其重新恢复发电能力，并与黑启动电源并列形成小系统的过程。其目标是在最短时间内实现停机机组的安全启动，为系统后续恢复提供电源支持。

[0003] 近年来国内逐渐将电网是否具有黑启动能力作为考核电网是否安全的重要指标。各区域、省公司都加大了对电网黑启动研究工作的投入，制定了与地区电网实际情况相适应的黑启动方案，相继进行了黑启动试验并获得成功。

[0004] 根据黑启动电源选取原则，接入电压等级高、距离重要负荷中心近且有利于快速恢复其他电源的电厂应优先考虑作为黑启动电源，之后在电厂内选择额定功率高、启动和调节性能好、具备进相运行能力的机组。水电机组和燃气机组因其厂用电负荷低，启动速度快，可在5～10min 完成自启动，成为黑启动电源的首选。然而受地域资源条件的限制，如西北地区的水电站较少，不太可能选择水电机组作为黑启动电源。而新能源电站由于接入系统电压较低，输送功率能力有限，再加上一般场站比较分散，作为黑启动电源的优势也并不突出，系统的安全性较差。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种联合风光储的具有FCB功能火电厂黑启动系统，该系统能够解决由于缺乏水电资源或燃气机组的缺点，且安全性较高。

[0006] 为达到上述目的，本实用新型所述的联合风光储的具有FCB功能火电厂黑启动系统包括发电机、主变压器、厂用变压器、机组厂用辅机及其他负荷、启动备用变压器、厂用进线断路器、负荷断路器、厂用6kV 母线段、风光储降压变、风光储35kV母线段、风机升压变、光伏升压变、储能升压变、风机变流器、光伏逆变器、储能逆变器、风力发电机组、光伏汇流箱、光伏板组件、电池储能元件、风光储综合控制装置及DCS 控制系统；

[0007] 发电机的机端与主变压器的一侧及厂用变压器的一侧相连，主变压器的另一侧与电网系统相连，启动备用变压器的一侧与电网系统相连；

[0008] 厂用变压器的另一侧通过厂用进线断路器与厂用6kV母线段相连，启动备用变压器的另一侧与厂用6kV母线段相连，机组厂用辅机及其他负荷通过负荷断路器与厂用6kV母线段相连；

[0009] 风光储35kV母线段经风光储降压变与厂用6kV母线段相连；

[0010] 风力发电机组依次经风机变流器及风机升压变与风光储35kV母线段相连；光伏板组件依次经光伏汇流箱、光伏逆变器及光伏升压变与风光储35kV母线段相连；电池储能元件依次经储能逆变器及储能升压变与风光储35kV母线段相连；风光储综合控制装置分别与风机变流器、光伏逆变器及储能逆变器相连接；DCS控制系统与风光储综合控制装置相连接。

[0011] 风光储35kV母线段经风光储降压变及风光储进线断路器与厂用6kV 母线段相连。

[0012] 风力发电机组依次经风机变流器、风机升压变及风机进线断路器与风光储35kV母线段相连。

[0013] 光伏板组件依次经光伏汇流箱、光伏逆变器、光伏升压变及光伏进线断路器与风光储35kV母线段相连。

[0014] 电池储能元件依次经储能逆变器、储能升压变及储能进线断路器与风光储35kV母线段相连。

[0015] 启动备用变压器通过备用进线断路器与厂用6kV母线段相连。

[0016] 主变压器通过主变高压侧断路器与电网系统相连。

[0017] 启动备用变压器通过启动备用变压器高压侧断路器与电网系统相连。

[0018] 本实用新型具有以下有益效果：

[0019] 本实用新型所述的联合风光储的具有FCB功能火电厂黑启动系统在具体操作时，利用风光储接入火电厂的厂用系统，减少弃风弃光的同时，降低火电厂的厂用电率，在外网失去的时候能够首先进入FCB自保持厂用电，当FCB功能失败造成机组跳机时，转由风光储提供厂用电源帮助机组在热态下迅速恢复启动成为黑启动电源，由于火电厂机组容量较大，输送能力强，且接入电压系统电压较高，具有一定的进相能力，可以有效解决部分地区由于缺乏水电资源或燃气机组的缺点，大大提高系统安全性。

[0023] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

[0024] 在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

[0025] 参考图1，本实用新型所述的联合风光储的具有FCB功能火电厂黑启动系统包括发电机1、主变压器2、主变高压侧断路器3、厂用变压器 4、机组厂用辅机及其他负荷5、启动备用变压器6、启动备用变压器高压侧断路器7、厂用进线断路器8、负荷断路器9、备用进线断路器10、厂用6kV母线段11、风光储进线断路器12、风光储降压变13、风光储 35kV母线段14、风机进线断路器15、光伏进线断路器16、储能进线断路器17、风机升压变18、光伏升压变19、储能升压变20、风机变流器 21、光伏逆变器22、储能逆变器23、风力发电机组24、光伏汇流箱25、光伏板组件26、电池储能元件27、风光储综合控制装置28及DCS控制系统29；

[0026] 发电机1的机端与主变压器2的一侧及厂用变压器4的一侧相连，主变压器2的另一侧通过主变高压侧断路器3与电网系统相连，启动备用变压器6的一侧通过启动备用变压器高压侧断路器7与电网系统相连；

[0027] 厂用变压器4的另一侧通过厂用进线断路器8与厂用6kV母线段11 相连，启动备用变压器6的另一侧通过备用进线断路器10与厂用6kV 母线段11相连，机组厂用辅机及其他负荷5通过负荷断路器9与厂用6kV母线段11相连；

[0028] 风光储35kV母线段14经风光储降压变13及风光储进线断路器12 与厂用6kV母线段11相连；

[0029] 风力发电机组24依次经风机变流器21、风机升压变18及风机进线断路器15与风光储35kV母线段14相连；

[0030] 光伏板组件26依次经光伏汇流箱25、光伏逆变器22、光伏升压变 19及光伏进线断路器16与风光储35kV母线段14相连；

[0031] 电池储能元件27依次经储能逆变器23、储能升压变20及储能进线断路器17与风光储35kV母线段14相连；

[0032] 风光储综合控制装置28分别与风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23相连接；

[0033] DCS控制系统29与风光储综合控制装置28相连接。

[0034] 参考图2，本实用新型的工作过程为：

[0035] 1)发电机1正常运行并网发电，将主变高压侧断路器3处于合位，厂用进线断路器8处于合位，启动备用变压器高压侧断路器7处于合位，备用进线断路器10处于分位，负荷断路器9处于合位，厂用6kV母线段 11由厂用变压器4进行供电；

[0036] 2)将风机进线断路器15处于合位，光伏进线断路器16处于合位，储能进线断路器17处于合位，风光储进线断路器12处于合位；

[0037] 3)将风光储综合控制装置28正常投入，风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23正常并网运行；

[0038] 4)风力发电机组24及光伏板组件26对电池储能元件27进行充电，同时风力发电机组24及光伏板组件26的盈余功率通过风光储35kV母线段14降压后接入厂用6kV母线段11上对外界火电厂厂用系统进行供电；

[0039] 5)当系统发生震荡需要调频时，DCS控制系统29通过风光储综合控制装置28对储能逆变器23进行控制调频，池储能元件27由充电转为放电；

[0040] 6)当系统频率恢复正常后，DCS控制系统29对风光储综合控制装置28发出调频结束指令，通过风光储综合控制装置28对储能逆变器23 进行控制调节，池储能元件27由放电转为充电；

[0041] 7)当系统发生震荡造成发电机1脱网后，发电机1进入FCB模式后， DCS控制系统29跳开主变高压侧断路器3并闭锁快切，同时对风光储综合控制装置28发出指令切除风光储，风光储综合控制装置28对风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23进行调节切除；

[0042] 8)发电机1进入FCB模式后，当发电机1能够维持厂用变压器4 自带机组厂用辅机及其他负荷5稳定运行时，则转至步骤9)，否则，则转至步骤10)；

[0043] 9)发电机1运行稳定后，合入主变高压侧断路器3对系统线路进行充电，火电厂作为黑启动电源；

[0044] 10)发电机1跳机跳开灭磁开关及厂用进线断路器8，厂用6kV母线段11电压失去；

[0045] 11)DCS控制系统29通过风光储综合控制装置28将风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23进行调节投入；

[0046] 12)厂用6kV母线段11电压恢复，机组厂用辅机及其他负荷5由风光储储能进行供电，汽机及锅炉系统均保持正常运转状态，重新恢复发电机1建压；

[0047] 13)发电机1建压后，同期合入厂用进线断路器8，DCS控制系统 29通过风光储综合控制装置28将风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23进行调节切除；

[0048] 14)待发电机1运行稳定后，合入主变高压侧断路器3对系统线路充电，火电厂成为黑启动电源。

[0049] 本实用新型在运行之前，火电厂必须具备FCB的功能，否则一旦系统失去电力而形成孤网，机组不具备FCB功能的话会造成停机停炉，而火电厂冷态启动时间较长，厂用负荷需求较大，小型的风光储很难提供稳定且大容量的电力以满足火电厂机组启动的要求。

[0050] 火电厂的厂用负荷配置一般占机组容量的4％‑8％，按1000MW容量的大型火电机组进行核算的话最多80MW，在厂区附近的空闲场地建立相应容量的风光储相对比较容易。

[0051] 在正常供电时，既可以减少弃风弃光的现象，同时可以减少厂用电率，在系统震荡时配置的储能还可以起到调频的作用。

[0052] 北方地区一般缺少水电站及燃气机组，但是作为电源点支撑需要有一定的黑启动电源。小型的新能源电站由于接入电压等级较低，进相能力有限，同时容量一般较小，作为黑启动电源优势并不明显，而联合风光储的具有FCB功能火电厂由于接入电压等级高、机组容量大、热态启动快、具有一定进相能力，非常适合作为缺少水电及燃气机组的区域的黑启动电源。

[0053] 机组进入FCB模式后，发电机1自带厂用电运行时，需要较大的厂用负荷，更好的维持自身稳定，因此需要风光储综合控制装置28通过控制策略对风机变流器21、光伏逆变器22及储能逆变器23进行调节切除。

[0054] 风光储综合控制装置28与DCS控制系统29可以形成闭环反馈控制。

[0055] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。