中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：黑洞、黑客、黑科技……現(xiàn)代科技發(fā)展以來，只要冠以“黑”字，在中國人的想象中，總是多了一層神秘未知的色彩。在電力行業(yè)，也有一個(gè)以“黑”字命名的專業(yè)名詞——黑啟動(dòng)。
黑啟動(dòng)主要是指整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，處于全“黑”狀態(tài)，電網(wǎng)不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，帶動(dòng)無自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)，這是保證極端條件下城市電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要手段，因此也被形象地稱為點(diǎn)亮城市的“最后一根火柴”。
黑啟動(dòng)之所以被重視，是因?yàn)楝F(xiàn)代電力系統(tǒng)幾乎是這個(gè)世界上最龐大的機(jī)器，它連接著幾百臺(tái)發(fā)電機(jī)、幾千臺(tái)變壓器、上萬條輸電線路。巨人倒下是瞬間的山崩地裂，讓巨人重新站立則如抽絲剝繭般復(fù)雜。如果無任何黑啟動(dòng)措施，一旦發(fā)生了大面積停電或電網(wǎng)全網(wǎng)停電后，運(yùn)行人員往往束手無策，電網(wǎng)恢復(fù)將非常緩慢，將給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來極大的損失，甚至影響社會(huì)安定。
為了給電網(wǎng)安全增加一層“防護(hù)盾”，20世紀(jì)80年代美國學(xué)者最先提出了黑啟動(dòng)的概念。1998年，中國國家科技部將電力系統(tǒng)恢復(fù)方案作為科研項(xiàng)目的子課題之一，標(biāo)志著我國黑啟動(dòng)研究的開始。此后，我國加大了對電網(wǎng)黑啟動(dòng)研究工作的投入，制定與地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際情況相適應(yīng)的黑啟動(dòng)方案并開展了試驗(yàn)工作。2005年9月26日，臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”對海南電力設(shè)施造成了嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致全省范圍大面積停電，我國首次在實(shí)踐中啟動(dòng)黑啟動(dòng)方案并成功推動(dòng)電力的恢復(fù)供應(yīng)。
進(jìn)入21世紀(jì)第二個(gè)十年，我國加速建成全球規(guī)模最大的電力系統(tǒng)，新能源也迎來“井噴式”發(fā)展，電網(wǎng)安全運(yùn)行的極端重要性驅(qū)動(dòng)黑啟動(dòng)技術(shù)攻關(guān)加速推進(jìn)。
傳統(tǒng)上，黑啟動(dòng)的電源一般選擇水電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)，但是水電機(jī)組受水電資源分布原因限制大，而燃?xì)廨啓C(jī)則存在“戰(zhàn)備”維護(hù)費(fèi)用高等問題。為此，科研人員開展了不同類型的黑啟動(dòng)電源研究試驗(yàn)，特別是在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建中，儲(chǔ)能由于分布最廣又具備黑啟動(dòng)能力，成為重點(diǎn)攻堅(jiān)領(lǐng)域。
借助大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)，電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案研究也在不斷深化。2022年7月13日，國網(wǎng)江蘇電科院上線了“黑啟動(dòng)決策平臺(tái)”，該平臺(tái)可以針對數(shù)百臺(tái)機(jī)組進(jìn)行多維度評價(jià)，挑選出最適合成為“火種”的發(fā)電機(jī)，在幾分鐘內(nèi)給出多個(gè)合理可行的啟動(dòng)方案以供挑選，實(shí)現(xiàn)了黑啟動(dòng)方案的“一鍵式”定制。
首次光柴聯(lián)合黑啟動(dòng)、首次純新能源黑啟動(dòng)、首次海上風(fēng)機(jī)黑啟動(dòng)……近年來，我國黑啟動(dòng)的火種遍地開花。近期，我國新型儲(chǔ)能系統(tǒng)黑啟動(dòng)試驗(yàn)喜報(bào)頻傳。6月17日，湖北荊門新港儲(chǔ)能電站成功實(shí)施國內(nèi)首個(gè)百兆瓦時(shí)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站黑啟動(dòng)試驗(yàn)，檢驗(yàn)了儲(chǔ)能電站在極端條件下快速給電網(wǎng)系統(tǒng)注入電力、迅速恢復(fù)電網(wǎng)供電的能力；6月18日，我國首次新型儲(chǔ)能黑啟動(dòng)城市電網(wǎng)大容量火電機(jī)組試驗(yàn)在遼寧大連進(jìn)行，試驗(yàn)成功創(chuàng)新性實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能帶動(dòng)35萬千瓦火電機(jī)組點(diǎn)火并網(wǎng)。
目前黑啟動(dòng)成功范例主要在城市電網(wǎng)、省網(wǎng)的局部電網(wǎng)，前景可期，但黑啟動(dòng)發(fā)展的限制也顯而易見。電網(wǎng)發(fā)生大面積電網(wǎng)解列事故的頻率和次數(shù)極低，如果長期、大容量的保留黑啟動(dòng)容量，會(huì)產(chǎn)生較高成本?！昂趩?dòng)很難形成一個(gè)有效市場，即使在電力市場成熟的國外電力市場機(jī)制中，黑啟動(dòng)市場與現(xiàn)貨市場、自動(dòng)發(fā)電控制等成熟輔助服務(wù)市場相比，往往采用電網(wǎng)購買服務(wù)機(jī)制。”華北電力大學(xué)教授鄭華認(rèn)為，儲(chǔ)能黑啟動(dòng)試驗(yàn)成功僅僅是個(gè)開端，后續(xù)還涉及技術(shù)可靠性、成本經(jīng)濟(jì)性、市場機(jī)制等多環(huán)節(jié)或步驟的驗(yàn)證，距離真正應(yīng)用還有很多功課要做。
挑戰(zhàn)一直存在，但黑啟動(dòng)對電網(wǎng)安全保供的重要性不言而喻，我國針對黑啟動(dòng)應(yīng)用研究的探索也將持續(xù)深入。相信在未來，越來越多各種不同類型的黑啟動(dòng)電源，將助力電網(wǎng)更加安全、更具韌性。
