來源：充電寶技術(shù)與成長

儲能系統(tǒng)的“黑啟動”是指在電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電或故障后，利用儲能系統(tǒng)作為備用電源，重新啟動電網(wǎng)的過程。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)，而儲能系統(tǒng)則提供了必要的電能來逐步恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

在過去，柴油發(fā)電機(jī)（以下簡稱柴發(fā)）常常是作為黑啟動的電源。從環(huán)保性來講，柴發(fā)噪音污染空氣污染都比較大，而儲能可以做到無污染無噪音節(jié)能。從經(jīng)濟(jì)性角度來講，雖然儲能系統(tǒng)一次投入比較大，但是它可以參與調(diào)頻市場，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)卻屬于一個純粹投入，沒有辦法把這個投入給收回來。從響應(yīng)速度上來講，儲能系統(tǒng)作為黑啟動電源它滿負(fù)荷輸出可以在秒級以內(nèi)，而柴發(fā)滿負(fù)荷輸出大約需30s。因此可以看出儲能系統(tǒng)黑啟動具有鮮明的優(yōu)點(diǎn)。

黑啟動設(shè)計(jì)考慮因素：

黑啟動本質(zhì)上額外提供一個離網(wǎng)的VF源（額外給發(fā)電廠提供一個離網(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)。

對于VF源，主流有兩種控制模式：下垂控制和主從控制。

啟動順序。

啟動每個節(jié)點(diǎn)的功率，選出峰值功率。

每個節(jié)點(diǎn)的啟動時長（峰值功率時長）。

啟動完成后供電切換方案。

由于黑啟動，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PCS設(shè)備的并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)黑啟動。

PCS設(shè)備并聯(lián)控制技術(shù)：

1、下垂控制

1.1原理:各逆變單元檢測自身輸出功率，通過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)到各自有功和無功功率的均分。

在系統(tǒng)阻抗為感性情況下，假設(shè)兩臺離網(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)更多的無功功率。下垂控制通過分別構(gòu)造頻率-有功，幅值-無功之間的關(guān)系，使得多臺逆變器間有功功率較大者頻率減小(相位超前減小)，無功功率較大者幅值減小，從而實(shí)現(xiàn)各臺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）、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)

檢測到電壓幅值、相位偏差會通過一個電壓環(huán)輸出一些控制性參數(shù)（比例增益、積分增益），然后通過電流環(huán)（快速、精確調(diào)節(jié)電流）通過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)：無通信線，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的并聯(lián)冗余。各臺設(shè)備是自己控制自己，自己通過檢測自身的輸出和自己設(shè)定的參考值做比較，來做到功率的自動均分，它是沒有通訊線的，所以說它能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義的并聯(lián)冗余。如果有一臺設(shè)備出現(xiàn)故障它可以自動退出，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)電流指令來源于主機(jī)電壓環(huán)的輸出，主從機(jī)間需要通過高速通信交互數(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)：在載波級通信速率下，穩(wěn)態(tài)、動態(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，毫秒級載波通信時動態(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PCS設(shè)備擬合成一臺設(shè)備，基于EtherCAT的快速通迅總線具有等時同步特性，可以保證多臺PCS機(jī)組同時接收到協(xié)控指令，在同一個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，同步誤差時間小于1μs，真正實(shí)現(xiàn)不同PCS間納秒級抖動。以此提高同步性和時間響應(yīng)速度。

把多臺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PCS設(shè)備的功率根據(jù)它的電池容量做負(fù)荷分配。