黑启动:电网“黑科技”

新能源采编储能 2024-08-25 11:29:48 217阅读 举报

  网讯:黑洞、黑客、黑科技……现代科技发展以来,只要冠以“黑”字,在中国人的想象中,总是多了一层神秘未知的色彩。在电力行业,也有一个以“黑”字命名的专业名词——黑启动。

  黑启动主要是指整个电网系统因故障停运后,处于全“黑”状态,电网不依赖别的网络帮助,通过系统中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大系统恢复范围,最终实现整个系统的恢复,这是保证极端条件下城市电网安全运行的重要手段,因此也被形象地称为点亮城市的“最后一根火柴”。

  黑启动之所以被重视,是因为现代电力系统几乎是这个世界上最庞大的机器,它连接着几百台发电机、几千台变压器、上万条输电线路。巨人倒下是瞬间的山崩地裂,让巨人重新站立则如抽丝剥茧般复杂。如果无任何黑启动措施,一旦发生了大面积停电或电网全网停电后,运行人员往往束手无策,电网恢复将非常缓慢,将给国民经济和人民生活带来极大的损失,甚至影响社会安定。

  为了给电网安全增加一层“防护盾”,20世纪80年代美国学者最先提出了黑启动的概念。1998年,中国国家科技部将电力系统恢复方案作为科研项目的子课题之一,标志着我国黑启动研究的开始。此后,我国加大了对电网黑启动研究工作的投入,制定与地区电网实际情况相适应的黑启动方案并开展了试验工作。2005年9月26日,台风“达维”对海南电力设施造成了严重破坏,导致全省范围大面积停电,我国首次在实践中启动黑启动方案并成功推动电力的恢复供应。

  进入21世纪第二个十年,我国加速建成全球规模最大的电力系统,新能源也迎来“井喷式”发展,电网安全运行的极端重要性驱动黑启动技术攻关加速推进。

  传统上,黑启动的电源一般选择水电机组和燃气轮机,但是水电机组受水电资源分布原因限制大,而燃气轮机则存在“战备”维护费用高等问题。为此,科研人员开展了不同类型的黑启动电源研究试验,特别是在新型电力系统构建中,储能由于分布最广又具备黑启动能力,成为重点攻坚领域。

  借助大数据等智能技术,电网黑启动方案研究也在不断深化。2022年7月13日,国网江苏电科院上线了“黑启动决策平台”,该平台可以针对数百台机组进行多维度评价,挑选出最适合成为“火种”的发电机,在几分钟内给出多个合理可行的启动方案以供挑选,实现了黑启动方案的“一键式”定制。

  首次光柴联合黑启动、首次纯新能源黑启动、首次海上风机黑启动……近年来,我国黑启动的火种遍地开花。近期,我国新型储能系统黑启动试验喜报频传。6月17日,湖北荆门新港储能电站成功实施国内首个百兆瓦时构网型储能电站黑启动试验,检验了储能电站在极端条件下快速给电网系统注入电力、迅速恢复电网供电的能力;6月18日,我国首次新型储能黑启动城市电网大容量火电机组试验在辽宁大连进行,试验成功创新性实现新型储能带动35万千瓦火电机组点火并网。

  目前黑启动成功范例主要在城市电网、省网的局部电网,前景可期,但黑启动发展的限制也显而易见。电网发生大面积电网解列事故的频率和次数极低,如果长期、大容量的保留黑启动容量,会产生较高成本。“黑启动很难形成一个有效市场,即使在电力市场成熟的国外电力市场机制中,黑启动市场与现货市场、自动发电控制等成熟辅助服务市场相比,往往采用电网购买服务机制。”华北电力大学教授郑华认为,储能黑启动试验成功仅仅是个开端,后续还涉及技术可靠性、成本经济性、市场机制等多环节或步骤的验证,距离真正应用还有很多功课要做。

  挑战一直存在,但黑启动对电网安全保供的重要性不言而喻,我国针对黑启动应用研究的探索也将持续深入。相信在未来,越来越多各种不同类型的黑启动电源,将助力电网更加安全、更具韧性。

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作者:新能源采编
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分类:储能
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