中國儲能網(wǎng)訊：最近和幾位朋友閑聊，大伙兒都提到新能源發(fā)電商有意提供黑啟動服務，正在推動相關的可行性預研。當時一聽，感覺還挺新鮮；后來想想，倒也是歷史的必然。所以問題來了：新能源作為黑啟動電源靠譜嗎？我雖然對黑啟動本身沒有專門深入的研究，但因為做過一些黑啟動方面的工作，又道聽途說了一些信息，所以的確也有些個人的看法，在此和大家分享一下，拋磚引玉，歡迎評論。
什么是“黑啟動”？
雖說我們學習過電力系統(tǒng)的人都明白黑啟動的機理和意義，但是只有當我實際從事了黑啟動相關工作以后，才對它有了比較客觀地認識。從中得到最大的體會就是：如果說“黑啟動”在書本上是理想狀況下的最優(yōu)化問題的話，那么在實際系統(tǒng)運行和規(guī)劃當中，它就會變成在各種硬性約束條件下的可行性問題。
首先：黑啟動的首要任務是什么？
很多情況下，恢復主干網(wǎng)和主力電廠并非黑啟動的首要任務。如果區(qū)域內有核電的話，那么首要任務是打通一條穩(wěn)定的輸電通道，在大停電后的最短時間內，恢復對核電站廠用電的供給。這一點至關重要，因為它涉及到人民的生命安全，否則一旦核電廠反應堆失控，將會帶來災難性的后果。當然，第四代核電也許有更多更安全的被動應急措施；但是目前有核電站的區(qū)域，黑啟動的首要任務仍然是給核電站供電。這時恢復主干網(wǎng)架就只能算是次要、或者說是順帶的任務了。由于美國核電比較普遍，所以這一策略我猜應該算是主流（沒有實際調查）。未來由于再電氣化導致的電力需求加倍以及新能源供給量的局限，恐怕核電仍會是一大發(fā)電主力。
(注：打通核電廠線路并不意味著核電廠會成為黑啟動過程的一部分，事實上核電廠通常會等到電網(wǎng)恢復或至少穩(wěn)定以后才并網(wǎng)運行。)
當然，如果區(qū)域內并無核電，那么恢復主干網(wǎng)架和主力電廠就當仁不讓了。然而即使如此，先啟動哪幾個電廠，先恢復那幾條線路，很多時候也都有其他考慮或約束，而并不完全是個數(shù)學問題。這也是很多黑啟動規(guī)劃軟件在現(xiàn)實中常常被降格使用，當作校驗軟件的一個原因：因為很多因素都不便計入模型中?；蛘哒f考慮了各種硬性約束以后，可選方案非常有限；即使把這些約束條件計入模型，也不會得出更好或更多的策略。
黑啟動的最主要挑戰(zhàn)有哪些？
理想情況下，水電自然是最適合做黑啟動電源。然而現(xiàn)實情況是：一，區(qū)域內不一定有合適的水電；二，水電廠不一定離核電廠（或首批恢復線路和電廠）近；三，燃氣電廠由于廠用電負荷相對較小且啟動速度快，只要有準備，完全可以黑啟動。所以電源目前并不是最大的問題。
黑啟動最大的挑戰(zhàn)還是穩(wěn)定性，而且還不（只）是機電暫態(tài)穩(wěn)定性，更多的是電磁暫態(tài)穩(wěn)定性，以及避免發(fā)生連鎖故障的安全性問題。因為電能時產(chǎn)時消，而大停電以后網(wǎng)上沒有負荷，所以每激活一條線路都會產(chǎn)生很大的瞬時過電壓。同時輕負荷還會導致主干電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)過電壓問題突出，而大多數(shù)時候電網(wǎng)并沒有太多電抗器可用。投入負荷能夠消解以上問題并穩(wěn)定電網(wǎng)，所以黑啟動時有“負荷供給發(fā)電”（與平時反過來了）一說。
但投負荷也沒那么簡單。在緩解線路的穩(wěn)態(tài)過電壓之前，還要過旋轉負荷的冷啟動效應這一關。這其中每一步都要經(jīng)過事先的仿真校驗，確保沒有問題。即使這樣，現(xiàn)場操作的時候，仍然會出現(xiàn)一個合閘就前功盡棄、推倒重來的可能。
黑啟動需要多長時間？
黑啟動通常是按照控制區(qū)域劃分，每個區(qū)域設立黑啟動電廠，屆時區(qū)域控制中心各自按照事先計劃執(zhí)行預設程序。待到需要互聯(lián)時，再把各區(qū)域連接起來。視系統(tǒng)大小，這個過程通常需要幾個小時不等。然而由于以上所述不確定性，一旦某區(qū)域電網(wǎng)再次崩潰，就不得不推倒重來，所以時間很可能會加倍。如果電廠沒有做好一天的準備，恐怕難以勝任。
跑個題——這里不得不多說一句，目前黑啟動過程還大量依賴事前規(guī)劃和離線仿真，而缺乏實時操作的安全穩(wěn)定性校驗。于是一旦預案無法實施，或者網(wǎng)絡狀態(tài)與預案有出入，就需要運行人員根據(jù)經(jīng)驗給出解決方案。這既是現(xiàn)實中屢次發(fā)生黑啟動失敗的重要原因，也是未來提高黑啟動成功率的關鍵。事實上比起實時暫態(tài)仿真需要運算成百上千的故障相比，黑啟動過程中的操作非常有限；所以只要建立一套實時跟蹤電網(wǎng)狀態(tài)的仿真系統(tǒng)，就可以進行下一步操作的安全穩(wěn)定性校驗，為運行人員提供實時決策支持。好，言歸正傳。
新能源為什么想要做黑啟動“生意”？
沒錯，對于大多數(shù)新能源來講，黑啟動就是一門生意。既然已經(jīng)投資了設備，何不多參加點兒項目，“一魚多吃”呢？這里不得不說，黑啟動既是一門生意，更是一份責任—— 需要隨時待命，時刻響應。因為需要額外的投入，而且經(jīng)濟補償也很有限，一般發(fā)電廠其實并不熱衷于申請作為黑啟動電廠。
另外如果要加入黑啟動市場，新能源還有很多技術障礙需要突破才能達標，這是一般人們聽到會感到詫異的原因，但這也許恰恰是新能源用業(yè)務倒逼技術革新的嘗試吧。
新能源堪此重任嗎？
新能源因為一次能源間歇性的特點，其實從本質上說并不具備提供目前“黑啟動”的需求。畢竟我們不能說這個風電場70%的時間有風，所以我們付它七成的黑啟動維護/保障費用；另外30%的時間，核電廠和它周邊的民眾就把省下的錢拿去燒燒香，拜拜觀音，買點兒防輻射服吧。當然，如果和儲能組成混合電廠，也許可行性會更大一些。
另外在其他電廠上網(wǎng)以前，黑啟動電廠需要孤島運行一段時間，期間的電能質量雖然會有妥協(xié)，但是也必須要有基本的保證。而且在這個過程中，每一次投切都是一次考驗；即使是同步機上網(wǎng)以后，因為網(wǎng)架脆弱，如果新能源一個趔趄就把好不容易恢復的電網(wǎng)一同拽倒，那也得不償失。
最后，新能源由于自然資源和人口分布所限，大多處在電網(wǎng)邊緣，本來網(wǎng)絡連接強度就不高；要在大停電以后打通一條穩(wěn)定的輸電走廊，實屬極限操作。話說這平時有同步機看著場子呢，一有風吹草動的，新能源就潤了；要是讓新能源自己看場子，還真有點兒讓人放心不下。
難道就沒得商量嗎？
鑒于目前黑啟動過程所受的各種硬性約束，外加新能源本身不成熟的控制設計，當下新能源的確難以入圍黑啟動名單。事實上，只要講明需求和回報，發(fā)電商自己就會敬而遠之。
可是未來就很難說了。隨著新能源控制機理的成熟，以及未來源、網(wǎng)、荷結構的變化，新能源很有可能在未來重新定義下的“黑啟動”里找到自己的用武之地。
例如：未來也許微網(wǎng)遍地，而微網(wǎng)內并無重要負荷，那么在大電網(wǎng)恢復以前，微網(wǎng)需要的僅僅就是（電）能量。這時如果周邊有新能源的話，完全可以接入微網(wǎng)提供臨時服務，緩解居民生活由于停電造成的不便。當然，這也需要事先進行大量預研和仿真校驗，以確保雪中送炭不會變成送一氧化碳。
事實上在未來，新能源很有可能會成為發(fā)電主力，承擔起這項任務也是義不容辭。所以，研究未來新能源的黑啟動應用以及所需技術，還需在未來的場景和假設下進行討論，而不宜穿越回現(xiàn)在來設定技術標準。一個例子是，目前黑啟動方案仍然是一個區(qū)域先啟動一臺電源，然后輻射出去。未來新能源和分布式電源遍地，如何多電源同時啟動，相互協(xié)調，就是一個很好的學術和實踐問題。
總結
打個不恰當?shù)谋扔鳎履茉船F(xiàn)在就像是一個有事兒就喊媽的小孩兒，你說家里現(xiàn)在出了大事兒，要讓ta撐門面，那不現(xiàn)實。但是小孩兒整天喊著長大以后要干這干那的，那也正常，而且未來ta必定會成就一番事業(yè)。
問題是現(xiàn)在我們能做點兒什么呢？
這就跟教育一樣。未來的就業(yè)前景完全不可預料，誰知道大數(shù)據(jù)和AI會讓哪些工作徹底消失，人們的生活方式又會發(fā)生哪些變化。如果硬要賭現(xiàn)在所判定的未來的發(fā)展趨勢，那也行，只要愿賭服輸。但我們完全沒有必要把教育搞成賭博嘛，事實上孩子只需要發(fā)展出自己獨立的人格、與他人相處的能力，構建一套基本的知識體系，以及應對未來變化的柔韌度即可。新能源也是如此，先把基本功打扎實了，少談收益，多談義務，慢慢地自然會承擔起更多的責任。
新能源，看好你哦，加油！
