來源：充電寶技術與成長

儲能系統的“黑啟動”是指在電力系統發生大規模停電或故障后，利用儲能系統作為備用電源，重新啟動電網的過程。在這種情況下，電網處于完全停電的狀態，即所謂的“黑”狀態，而儲能系統則提供了必要的電能來逐步恢復電網的正常運行。

在過去，柴油發電機（以下簡稱柴發）常常是作為黑啟動的電源。從環保性來講，柴發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能。從經濟性角度來講，雖然儲能系統一次投入比較大，但是它可以參與調頻市場，可持續產生輔助調頻服務收益。大概5～7年可以收回投資成本，而柴發卻屬于一個純粹投入，沒有辦法把這個投入給收回來。從響應速度上來講，儲能系統作為黑啟動電源它滿負荷輸出可以在秒級以內，而柴發滿負荷輸出大約需30s。因此可以看出儲能系統黑啟動具有鮮明的優點。

黑啟動設計考慮因素：

黑啟動本質上額外提供一個離網的VF源（額外給發電廠提供一個離網的電源）。

首先根據實際負荷曲線，選擇電池（電量）與PCS功率，PCS功率負荷最大功率設計。

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。

啟動每個節點的功率，選出峰值功率。

每個節點的啟動時長（峰值功率時長）。

啟動完成后供電切換方案。

由于黑啟動，負荷功率一般從十幾兆瓦到幾十兆瓦都有，但是PCS設備目前最大單機功率做到2.5MW，因此需要多臺PCS設備的并聯來實現黑啟動。

PCS設備并聯控制技術：

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，然后各自反相微調其輸出電壓幅值和頻率以達到各自有功和無功功率的均分。

在系統阻抗為感性情況下，假設兩臺離網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更多的有功功率;幅值較高者承擔更多的無功功率。下垂控制通過分別構造頻率-有功，幅值-無功之間的關系，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，從而實現各臺逆變器間的功率均分。

1.2 控制框圖:包含功率下垂環（有功、幅值偏差的檢測）、交流電壓環、電感電流環、SVM調制、鎖相環(角度內部給定)

檢測到電壓幅值、相位偏差會通過一個電壓環輸出一些控制性參數（比例增益、積分增益），然后通過電流環（快速、精確調節電流）通過SVM調制（空間矢量脈寬調制），最終輸出IGBT的觸發脈沖達到功率的平衡。

1.3 下垂控制優缺點

優點：無通信線，實現了真正意義上的并聯冗余。各臺設備是自己控制自己，自己通過檢測自身的輸出和自己設定的參考值做比較，來做到功率的自動均分，它是沒有通訊線的，所以說它能夠實現真正意義的并聯冗余。如果有一臺設備出現故障它可以自動退出，其他的設備重新很快就能實現功率的均分。

缺點：穩態均流效果受系統阻抗、控制器參數影響較大，動態均流效果（響應速度）不理想。

2、主從控制

2.1 原理：任一逆變電源模塊設置為主機，其他逆變電源模塊為從機。主機控制上采用電壓電流雙閉環控制，從機均只有電流環控制，從機電流指令來源于主機電壓環的輸出，主從機間需要通過高速通信交互數據。

2.2 控制框圖:主機包含交流電壓環、電感電流環、SVM調制、鎖相環(角度內部給定)；從機包含電感電流環，SVM調制、鎖相環(角度由主機發送或鎖主機電壓相位）。

2.3 優點：在載波級通信速率下，穩態、動態均流效果好。

缺點：并聯模塊數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均流效果變差，需要控制并聯模塊數量。

3、快速功率控制技術（PCS協控技術）

把多臺PCS設備擬合成一臺設備，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機組同時接收到協控指令，在同一個EtherCAT網絡中，同步誤差時間小于1μs，真正實現不同PCS間納秒級抖動。以此提高同步性和時間響應速度。

把多臺PCS設備進行控制模型的擬合，結合它后面所帶電池的參數（電池簇在線數量、電池簇SOC、SOC上下限等），能夠實現每一臺PCS設備的功率根據它的電池容量做負荷分配。