本发明属于电力输送，具体涉及一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法和系统。
背景技术：
1、风电、光伏等可再生能源电力系统的大规模集中式并网给电网系统的安全稳定运行带来了挑战。由于可再生能源电力系统的出力具有随机性、间歇性以及波动性，电网系统需具备快速调节能力。
2、储能系统的规模性应用有利于提升电网系统的灵活性、经济性及安全性。重力储能系统具备安全性高、清洁环保、选址灵活、综合成本低等优势，是进行电网削峰填谷并维持电网系统安全稳定运行的关键支撑技术。现有的垂直式矩阵型重力储能系统一般采用永磁同步机将重物块升降产生的势能转化为电能，但永磁同步机启动时间长，使得垂直式矩阵型重力储能系统作为减轻电网波动手段的并网时间过长，在电网需求功率需求急迫时，往往不能及时供给/消纳功率。同时，垂直式矩阵型重力储能系统一般设有多个重物块，为避免多个重物块同时投入产生较大冲击电流，各重物块的投入一般采用一定的间隔投入，即各重物块投入之间会间隔一段时间，这就会使得重力储能系统的输出功率变化至电网需求功率的时间更长，即重力储能系统启动时间更长。
3、因此，如何设计一种快速的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法和系统，以实现重力储能系统快速满足电网调峰调频需求是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法和系统。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，所述重力储能机组包括分为一组设有晶闸管软启动电路的软启动机组和数组直接启动机组；所述方法包括：
4、所述软启动机组中的永磁同步机通过晶闸管软启动电路并入电网，永磁同步机的启动功率由电网拖动至匹配电网对储能系统的充放电需求的软启动功率，转速由电网拖动至同步转速；当永磁同步机的转速达到同步转速后，所述晶闸管软启动电路短接并退出运行，软启动机组根据电网需求功率调整机械储能装置的输出功率，并以永磁同步机直接并网的方式进行并网；
5、所述软启动机组并网后，所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配，并序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网。
6、进一步地，所述软启动机组中的机械储能装置在并网启动前以预设功率作为输出功率保持功率输出。
7、进一步地，所述软启动机组中的永磁同步机以电动机模式运行，所述软启动功率的确定采用如下方法进行：当电网对储能系统的充放电需求为重力储能系统释放功率时，所述软启动功率与预设功率相等；当电网对储能系统的充放电需求为所述重力储能系统吸收功率时，所述软启动功率为0.5mw～0.6mw。
8、进一步地，所述预设功率为电网需求功率的预测值ppre，ppre∈[0,ps,max]，ps,max为软启动机组的输出功率最大值。
9、进一步地，所述软启动机组根据电网需求功率调整输出功率的具体方法为：
10、若所述电网需求功率小于所述预设功率，则减小软启动机组的输出功率至所述电网需求功率；若电网需求功率等于所述预设功率，则不进行软启动机组的输出功率的调整；若电网需求功率大于所述预设功率且电网需求功率大于等于软启动机组的输出功率最大值，则增大软启动机组的输出功率至软启动机组的输出功率最大值；若电网需求功率大于所述预设功率且电网需求功率小于软启动机组的输出功率最大值，则增大软启动机组的输出功率至所述电网需求功率。
11、进一步地，所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配的具体方法包括：计算电网需求功率与软启动机组输出功率的差值，以数组直接启动机组均分所述差值的方式进行功率分配。
12、进一步地，所述序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网的具体方法包括：
13、以直接启动机组的启动时间约束进行直接启动机组的序贯投入并网，所述启动时间约束的表达式为：
14、
15、式中，tn,x为第n直接启动机组中第x重物块的投入时间，x∈[1,x]，x为机械储能装置中重物块总数，x≥2，n∈[1,n]，n为重力储能机组中直接启动机组的组数，n≥2；t1,1为第1直接启动机组中第1重物块的投入时间；δt为机械储能装置中重物块投入间隔时间。
16、一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，所述重力储能机组包括分为一组设有晶闸管软启动电路的软启动机组和数组直接启动机组；所述系统包括：软启动机组并网启动模块和直接启动机组并网启动模块；
17、所述软启动机组并网启动模块，用于控制软启动机组中的永磁同步机通过晶闸管软启动电路并入电网，永磁同步机的启动功率由电网拖动至匹配电网对储能系统的充放电需求的软启动功率，转速由电网拖动至同步转速；当永磁同步机的转速达到同步转速后，所述晶闸管软启动电路短接并退出运行，软启动机组根据电网需求功率调整机械储能装置的输出功率，并以永磁同步机直接并网的方式进行并网；
18、所述直接启动机组并网启动模块，用于在所述软启动机组并网后控制所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配，并序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网。
19、进一步地，所述软启动机组中的机械储能装置在并网启动前以预设功率作为输出功率保持功率输出。
20、进一步地，所述软启动机组中的永磁同步机以电动机模式运行，所述软启动功率的确定采用如下方法进行：当电网对储能系统的充放电需求为重力储能系统释放功率时，所述软启动功率与预设功率相等；当电网对储能系统的充放电需求为所述重力储能系统吸收功率时，所述软启动功率为0.5mw～0.6mw。
21、进一步地，所述预设功率为电网需求功率的预测值ppre，ppre∈[0,ps,max]，ps,max为软启动机组的输出功率最大值。
22、进一步地，所述软启动机组根据电网需求功率调整输出功率的具体方法为：
23、若所述电网需求功率小于所述预设功率，则减小软启动机组的输出功率至所述电网需求功率；若电网需求功率等于所述预设功率，则不进行软启动机组的输出功率的调整；若电网需求功率大于所述预设功率且电网需求功率大于等于软启动机组的输出功率最大值，则增大软启动机组的输出功率至软启动机组的输出功率最大值；若电网需求功率大于所述预设功率且电网需求功率小于软启动机组的输出功率最大值，则增大软启动机组的输出功率至所述电网需求功率。
24、进一步地，所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配的具体方法包括：计算电网需求功率与软启动机组输出功率的差值，以数组直接启动机组均分所述差值的方式进行功率分配。
25、进一步地，所述序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网的具体方法包括：
26、以直接启动机组的启动时间约束进行直接启动机组的序贯投入并网，所述启动时间约束的表达式为：
27、
28、式中，tn,x为第n直接启动机组中第x重物块的投入时间，x∈[1,x]，x为机械储能装置中重物块总数，x≥2，n∈[1,n]，n为重力储能机组中直接启动机组的组数，n≥2；t1,1为第1直接启动机组中第1重物块的投入时间；δt为机械储能装置中重物块投入间隔时间。
29、一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如上任一项所述的并网启动方法。
30、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述并网启动方法的步骤。
31、本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
32、本发明提供一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法和系统，该并网启动方法将垂直式矩阵型重力储能系统中的重力储能机组分为配设晶闸管软启动电路的软启动机组和直接启动机组，该并网启动方法还设计了软启动机组并网启动策略，即在并网启动前，软启动机组中的机械储能装置以预设功率作为输出功率进行功率输出。同时并网启动时，永磁同步机通过晶闸管软启动电路并入电网，在电网拖动下永磁同步机的启动功率变化至软启动功率，同时转速变化至同步转速，软启动机组中的晶闸管软启动电路短接并退出运行，再根据实际的电网需求功率调整输出功率且以永磁同步机直接并网的方式进行并网，该设计不仅缩短了软启动机组的永磁同步机启动时间，还采用“软启动”的方式使得软启动机组通过晶闸管软起动电路并入电网，并网过程平滑，从而减少对电网的冲击、延长永磁同步机的使用寿命。
33、本发明的并网启动方法还设计了直接启动机组的启动策略，即在软启动机组并网后，直接启动机组再进行差额功率的分配，并序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网。直接启动机组可以均分该差额功率的分配方式进行分配，进一步减少了储能系统输出功率调整至电网需求功率的时间。
34、本发明的并网启动方法还对软启动功率进行相关于电网对储能系统的充放电需求的设计，当电网对储能系统的充放电需求为重力储能系统释放功率时，所述软启动功率与预设功率相等；当电网对储能系统的充放电需求为所述重力储能系统吸收功率时，所述软启动功率为0.5mw～0.6mw，该设计使晶闸管软启动电路短接时，即软启动机组由软启动电路并入电网转变为以永磁同步机直接并入电网的转变过程中软启动机组对电网的冲击减少。
35、本发明的并网启动方法还设计了直接启动机组的启动时间约束，以该启动时间约束进行直接启动机组的并网可以减少单位时间内多个直接启动机组直接并入电网对电网造成的冲击。
1.一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于，所述重力储能机组分为至少一组设有晶闸管软启动电路的软启动机组和数组直接启动机组；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：所述软启动机组中的机械储能装置在并网启动前以预设功率作为输出功率保持功率输出。
3.根据权利要求2所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：所述预设功率为电网需求功率的预测值ppre，ppre∈[0,ps,max]，ps,max为软启动机组的输出功率最大值。
5.根据权利要求2所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：所述软启动机组根据电网需求功率调整输出功率的具体方法为：
6.根据权利要求1所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配的具体方法包括：计算电网需求功率与软启动机组输出功率的差值，以数组直接启动机组均分所述差值的方式进行功率分配。
7.根据权利要求1所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动方法，其特征在于：所述序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网的具体方法包括：
8.一种垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于，所述重力储能机组分为至少一组设有晶闸管软启动电路的软启动机组和数组直接启动机组；所述系统包括：软启动机组并网启动模块和直接启动机组并网启动模块；
9.根据权利要求8所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述软启动机组中的机械储能装置在并网启动前以预设功率作为输出功率保持功率输出。
10.根据权利要求9所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述软启动机组中的永磁同步机以电动机模式运行，所述软启动功率的确定采用如下方法进行：当电网对储能系统的充放电需求为重力储能系统释放功率时，所述软启动功率与预设功率相等；当电网对储能系统的充放电需求为所述重力储能系统吸收功率时，所述软启动功率为0.5mw～0.6mw。
11.根据权利要求9所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述预设功率为电网需求功率的预测值ppre，ppre∈[0,ps,max]，ps,max为软启动机组的输出功率最大值。
12.根据权利要求9所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述软启动机组根据电网需求功率调整输出功率的具体方法为：
13.根据权利要求8所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述数组直接启动机组根据电网需求功率与软启动机组的输出功率的差值进行功率分配的具体方法包括：计算电网需求功率与软启动机组输出功率的差值，以数组直接启动机组均分所述差值的方式进行功率分配。
14.根据权利要求8所述的垂直式矩阵型重力储能系统的并网启动系统，其特征在于：所述序贯投入以永磁同步机直接并网的方式进行并网的具体方法包括：
15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如权利要求1至7中任一项所述的并网启动方法。
16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述并网启动方法的步骤。
