中國儲能網訊：黑洞、黑客、黑科技……現代科技發(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)，也有一個以“黑”字命名的專業(yè)名詞——黑啟動。
黑啟動主要是指整個電網系統(tǒng)因故障停運后，處于全“黑”狀態(tài)，電網不依賴別的網絡幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機組，逐漸擴大系統(tǒng)恢復范圍，最終實現整個系統(tǒng)的恢復，這是保證極端條件下城市電網安全運行的重要手段，因此也被形象地稱為點亮城市的“最后一根火柴”。
黑啟動之所以被重視，是因為現代電力系統(tǒng)幾乎是這個世界上最龐大的機器，它連接著幾百臺發(fā)電機、幾千臺變壓器、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雜。如果無任何黑啟動措施，一旦發(fā)生了大面積停電或電網全網停電后，運行人員往往束手無策，電網恢復將非常緩慢，將給國民經濟和人民生活帶來極大的損失，甚至影響社會安定。
為了給電網安全增加一層“防護盾”，20世紀80年代美國學者最先提出了黑啟動的概念。1998年，中國國家科技部將電力系統(tǒng)恢復方案作為科研項目的子課題之一，標志著我國黑啟動研究的開始。此后，我國加大了對電網黑啟動研究工作的投入，制定與地區(qū)電網實際情況相適應的黑啟動方案并開展了試驗工作。2005年9月26日，臺風“達維”對海南電力設施造成了嚴重破壞，導致全省范圍大面積停電，我國首次在實踐中啟動黑啟動方案并成功推動電力的恢復供應。
進入21世紀第二個十年，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，電網安全運行的極端重要性驅動黑啟動技術攻關加速推進。
傳統(tǒng)上，黑啟動的電源一般選擇水電機組和燃氣輪機，但是水電機組受水電資源分布原因限制大，而燃氣輪機則存在“戰(zhàn)備”維護費用高等問題。為此，科研人員開展了不同類型的黑啟動電源研究試驗，特別是在新型電力系統(tǒng)構建中，儲能由于分布最廣又具備黑啟動能力，成為重點攻堅領域。
借助大數據等智能技術，電網黑啟動方案研究也在不斷深化。2022年7月13日，國網江蘇電科院上線了“黑啟動決策平臺”，該平臺可以針對數百臺機組進行多維度評價，挑選出最適合成為“火種”的發(fā)電機，在幾分鐘內給出多個合理可行的啟動方案以供挑選，實現了黑啟動方案的“一鍵式”定制。
首次光柴聯合黑啟動、首次純新能源黑啟動、首次海上風機黑啟動……近年來，我國黑啟動的火種遍地開花。近期，我國新型儲能系統(tǒng)黑啟動試驗喜報頻傳。6月17日，湖北荊門新港儲能電站成功實施國內首個百兆瓦時構網型儲能電站黑啟動試驗，檢驗了儲能電站在極端條件下快速給電網系統(tǒng)注入電力、迅速恢復電網供電的能力；6月18日，我國首次新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組試驗在遼寧大連進行，試驗成功創(chuàng)新性實現新型儲能帶動35萬千瓦火電機組點火并網。
目前黑啟動成功范例主要在城市電網、省網的局部電網，前景可期，但黑啟動發(fā)展的限制也顯而易見。電網發(fā)生大面積電網解列事故的頻率和次數極低，如果長期、大容量的保留黑啟動容量，會產生較高成本。“黑啟動很難形成一個有效市場，即使在電力市場成熟的國外電力市場機制中，黑啟動市場與現貨市場、自動發(fā)電控制等成熟輔助服務市場相比，往往采用電網購買服務機制?！比A北電力大學教授鄭華認為，儲能黑啟動試驗成功僅僅是個開端，后續(xù)還涉及技術可靠性、成本經濟性、市場機制等多環(huán)節(jié)或步驟的驗證，距離真正應用還有很多功課要做。
挑戰(zhàn)一直存在，但黑啟動對電網安全保供的重要性不言而喻，我國針對黑啟動應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電源，將助力電網更加安全、更具韌性。
