中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2025年11月，中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)期間舉辦“電力之光”科普講解大賽成果展示，遼寧大連供電公司員工所作的“電網(wǎng)‘黑啟動(dòng)’：守護(hù)城市光明的終極底牌”科普講解獲得2025年“電力之光”科普講解大賽決賽一等獎(jiǎng)。
黑啟動(dòng)是探索和完善在極端條件下電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一種手段，對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義。
電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電和用電各個(gè)環(huán)節(jié)緊密地耦合在一起，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)平衡和穩(wěn)定的系統(tǒng)。
黑啟動(dòng)是探索和完善在極端條件下電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要手段。它是指在電力系統(tǒng)全停的情況下，利用系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動(dòng)能力的機(jī)組或系統(tǒng)外電源，逐步恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程。
黑啟動(dòng)過程中，率先啟動(dòng)的是那些能夠獨(dú)立運(yùn)行并且無需從電網(wǎng)獲取電力的發(fā)電設(shè)備，通常被稱為“黑啟動(dòng)電源”。黑啟動(dòng)電源可以在電網(wǎng)停電的情況下獨(dú)立運(yùn)行，并且可以為電網(wǎng)提供初級(jí)的電力輸出，以使其他設(shè)備也能開始運(yùn)行。
黑啟動(dòng)電源自啟動(dòng)并成功帶動(dòng)第一批負(fù)荷后，就形成了一個(gè)局部的獨(dú)立電網(wǎng)（孤網(wǎng)）。在主電網(wǎng)恢復(fù)前，要確保這個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，也就是“孤島模式”。當(dāng)?shù)谝惶庪娫春趩?dòng)之后，以初始“孤島”為基點(diǎn)，逐步啟動(dòng)周邊的電廠，直至主網(wǎng)全面恢復(fù)。
黑啟動(dòng)的研究和初步應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代，國外開展了一些研究和實(shí)踐。
2000年5月5日，北京十三陵蓄能電廠開展我國首次黑啟動(dòng)試驗(yàn)。此次試驗(yàn)?zāi)M北京地區(qū)發(fā)生大面積停電后，十三陵蓄能電廠快速自啟動(dòng)，并恢復(fù)石景山熱電廠系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)該廠重新并網(wǎng)發(fā)電的全過程。試驗(yàn)中，十三陵蓄能電廠僅用2分15秒完成自啟動(dòng)，石景山熱電廠系統(tǒng)隨之恢復(fù)并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，全過程總計(jì)1小時(shí)30分鐘，數(shù)百項(xiàng)復(fù)雜操作均為零差錯(cuò)。
常見的黑啟動(dòng)電源有水電站、抽水蓄能電站、配備黑啟動(dòng)柴油機(jī)的火電機(jī)組、具備儲(chǔ)能系統(tǒng)的小型燃?xì)怆姀S、具備控制能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
根據(jù)黑啟動(dòng)電源位置，可以將黑啟動(dòng)分為兩大類：從本電力系統(tǒng)外部電源進(jìn)行的黑啟動(dòng)和本電力系統(tǒng)內(nèi)部電源進(jìn)行的黑啟動(dòng)。
外部電源是不屬于本電力系統(tǒng)、可獨(dú)立向待恢復(fù)電網(wǎng)輸送電能的電源，本質(zhì)是借助外部電網(wǎng)的支撐來啟動(dòng)本系統(tǒng)。
內(nèi)部電源指屬于本電力系統(tǒng)自身、具備自啟動(dòng)能力的電源，無需依賴外部電網(wǎng)，可在系統(tǒng)全停后自行啟動(dòng)，并帶動(dòng)其他機(jī)組和負(fù)荷恢復(fù)運(yùn)行。
實(shí)際電網(wǎng)黑啟動(dòng)過程中，通常優(yōu)先利用內(nèi)部電源實(shí)現(xiàn)自主恢復(fù)，減少對(duì)外部系統(tǒng)的依賴。當(dāng)內(nèi)部電源不足時(shí)，會(huì)借助外部電源輔助恢復(fù)。
傳統(tǒng)黑啟動(dòng)電源一般選擇燃?xì)廨啓C(jī)和水電機(jī)組，但燃?xì)廨啓C(jī)存在維護(hù)費(fèi)用高等問題。水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，沒有復(fù)雜的輔機(jī)系統(tǒng)，廠用負(fù)荷小，啟動(dòng)速度快，但在枯水期和水資源匱乏的地區(qū)，調(diào)“水”為“電”難解燃眉之急。此外，水電機(jī)組黑啟動(dòng)不具備靈活配置條件，無法滿足所有區(qū)域的黑啟動(dòng)要求。
目前，以抽水蓄能電站為自啟動(dòng)電源的黑啟動(dòng)試驗(yàn)相對(duì)成熟。然而，抽水蓄能電站建設(shè)周期長，需選擇有山有水有高度差的地方，存在選址要求高、站點(diǎn)數(shù)量較少等實(shí)際情況。
近年來，我國新能源發(fā)展迅速，為黑啟動(dòng)試驗(yàn)提供更多可能。風(fēng)電資源和水電資源在我國地理分布上呈現(xiàn)良好的互補(bǔ)特性，風(fēng)電作為黑啟動(dòng)電源，既能作為傳統(tǒng)水電黑啟動(dòng)電源的有益補(bǔ)充，又能在電網(wǎng)遭遇極端情況時(shí)提供新的啟動(dòng)方法；廣泛分布于配電網(wǎng)中的光伏設(shè)施也可作為黑啟動(dòng)的補(bǔ)充，提升黑啟動(dòng)電源選擇的靈活性。
2017年7月27日，國網(wǎng)江蘇電力完成國內(nèi)首次風(fēng)電黑啟動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)中，3臺(tái)風(fēng)機(jī)組成的孤網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無同步電源自平衡，最大輸出功率達(dá)1200千瓦，帶動(dòng)燃煤機(jī)組的輔機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電企業(yè)廠用電和主設(shè)備。
2023年6月4日，上海長興島光伏發(fā)電項(xiàng)目和柴油發(fā)電車黑啟動(dòng)試驗(yàn)成功，標(biāo)志著我國光伏電站首次參與啟動(dòng)火電機(jī)組的黑啟動(dòng)試驗(yàn)取得成功。
新型儲(chǔ)能是建設(shè)新型電力系統(tǒng)和新型能源體系的關(guān)鍵支撐技術(shù)，具有選址靈活、響應(yīng)速度快、控制精度高等優(yōu)勢(shì)，為黑啟動(dòng)電源提供更多選擇。
2024年6月17～18日，國網(wǎng)遼寧電力組織大連恒流儲(chǔ)能電站、華能大連電廠及遼寧大連供電公司成功開展全球首次新型儲(chǔ)能黑啟動(dòng)城市電網(wǎng)大容量火電機(jī)組試驗(yàn)。在華能大連電廠火電機(jī)組近9000千瓦的廠用負(fù)荷被成功帶動(dòng)后，該機(jī)組實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火并網(wǎng)。試驗(yàn)首次驗(yàn)證了新型儲(chǔ)能經(jīng)主網(wǎng)架啟動(dòng)大容量火電機(jī)組的可行性，為新型儲(chǔ)能大規(guī)模綜合利用打造示范樣本。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能黑啟動(dòng)的核心技術(shù)路徑。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能通過構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)模擬出與同步發(fā)電機(jī)類似的外部特性，能夠自主建立和維持電網(wǎng)的電壓和頻率。它不僅能夠自己啟動(dòng)，還能“拉動(dòng)”光伏、火電等不同種類電源。近年來，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能黑啟動(dòng)試驗(yàn)有更多實(shí)踐。
2025年9月10日，國網(wǎng)山東電力完成全國首次“儲(chǔ)—光—火”聯(lián)合黑啟動(dòng)試驗(yàn)，首次用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作為“電網(wǎng)起搏器”，同時(shí)激活光伏電站、火電等多種電源。本次試驗(yàn)的成功全面驗(yàn)證了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作為黑啟動(dòng)電源，遠(yuǎn)距離“牽”起多類型電源的穩(wěn)定性和可靠性，為構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能深度參與電網(wǎng)運(yùn)行提供了參考。
來源：《科技日?qǐng)?bào)》、《行業(yè)影像志·解碼黑啟動(dòng)》、國網(wǎng)遼寧電力、國網(wǎng)山東電力、國網(wǎng)湖北電力，中國電科院系統(tǒng)所研究員冀魯豫對(duì)本文有貢獻(xiàn)
