中國儲能網(wǎng)訊：2025年11月，中國電機工程學會學術年會期間舉辦“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’：守護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。
黑啟動是探索和完善在極端條件下電力系統(tǒng)安全運行的一種手段，對新型電力系統(tǒng)建設具有重要意義。
電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電和用電各個環(huán)節(jié)緊密地耦合在一起，是一個動態(tài)的、實時平衡和穩(wěn)定的系統(tǒng)。
黑啟動是探索和完善在極端條件下電力系統(tǒng)安全運行的重要手段。它是指在電力系統(tǒng)全停的情況下，利用系統(tǒng)內具有自啟動能力的機組或系統(tǒng)外電源，逐步恢復系統(tǒng)正常運行的過程。
黑啟動過程中，率先啟動的是那些能夠獨立運行并且無需從電網(wǎng)獲取電力的發(fā)電設備，通常被稱為“黑啟動電源”。黑啟動電源可以在電網(wǎng)停電的情況下獨立運行，并且可以為電網(wǎng)提供初級的電力輸出，以使其他設備也能開始運行。
黑啟動電源自啟動并成功帶動第一批負荷后，就形成了一個局部的獨立電網(wǎng)（孤網(wǎng)）。在主電網(wǎng)恢復前，要確保這個獨立電網(wǎng)能安全穩(wěn)定運行，也就是“孤島模式”。當?shù)谝惶庪娫春趩又?，以初始“孤島”為基點，逐步啟動周邊的電廠，直至主網(wǎng)全面恢復。
黑啟動的研究和初步應用始于20世紀80年代，國外開展了一些研究和實踐。
2000年5月5日，北京十三陵蓄能電廠開展我國首次黑啟動試驗。此次試驗模擬北京地區(qū)發(fā)生大面積停電后，十三陵蓄能電廠快速自啟動，并恢復石景山熱電廠系統(tǒng)，最終實現(xiàn)該廠重新并網(wǎng)發(fā)電的全過程。試驗中，十三陵蓄能電廠僅用2分15秒完成自啟動，石景山熱電廠系統(tǒng)隨之恢復并實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，全過程總計1小時30分鐘，數(shù)百項復雜操作均為零差錯。
常見的黑啟動電源有水電站、抽水蓄能電站、配備黑啟動柴油機的火電機組、具備儲能系統(tǒng)的小型燃氣電廠、具備控制能力的儲能系統(tǒng)等。
根據(jù)黑啟動電源位置，可以將黑啟動分為兩大類：從本電力系統(tǒng)外部電源進行的黑啟動和本電力系統(tǒng)內部電源進行的黑啟動。
外部電源是不屬于本電力系統(tǒng)、可獨立向待恢復電網(wǎng)輸送電能的電源，本質是借助外部電網(wǎng)的支撐來啟動本系統(tǒng)。
內部電源指屬于本電力系統(tǒng)自身、具備自啟動能力的電源，無需依賴外部電網(wǎng)，可在系統(tǒng)全停后自行啟動，并帶動其他機組和負荷恢復運行。
實際電網(wǎng)黑啟動過程中，通常優(yōu)先利用內部電源實現(xiàn)自主恢復，減少對外部系統(tǒng)的依賴。當內部電源不足時，會借助外部電源輔助恢復。
傳統(tǒng)黑啟動電源一般選擇燃氣輪機和水電機組，但燃氣輪機存在維護費用高等問題。水輪發(fā)電機結構簡單，沒有復雜的輔機系統(tǒng)，廠用負荷小，啟動速度快，但在枯水期和水資源匱乏的地區(qū)，調“水”為“電”難解燃眉之急。此外，水電機組黑啟動不具備靈活配置條件，無法滿足所有區(qū)域的黑啟動要求。
目前，以抽水蓄能電站為自啟動電源的黑啟動試驗相對成熟。然而，抽水蓄能電站建設周期長，需選擇有山有水有高度差的地方，存在選址要求高、站點數(shù)量較少等實際情況。
近年來，我國新能源發(fā)展迅速，為黑啟動試驗提供更多可能。風電資源和水電資源在我國地理分布上呈現(xiàn)良好的互補特性，風電作為黑啟動電源，既能作為傳統(tǒng)水電黑啟動電源的有益補充，又能在電網(wǎng)遭遇極端情況時提供新的啟動方法；廣泛分布于配電網(wǎng)中的光伏設施也可作為黑啟動的補充，提升黑啟動電源選擇的靈活性。
2017年7月27日，國網(wǎng)江蘇電力完成國內首次風電黑啟動試驗。試驗中，3臺風機組成的孤網(wǎng)實現(xiàn)無同步電源自平衡，最大輸出功率達1200千瓦，帶動燃煤機組的輔機啟動運行，進而帶動發(fā)電企業(yè)廠用電和主設備。
2023年6月4日，上海長興島光伏發(fā)電項目和柴油發(fā)電車黑啟動試驗成功，標志著我國光伏電站首次參與啟動火電機組的黑啟動試驗取得成功。
新型儲能是建設新型電力系統(tǒng)和新型能源體系的關鍵支撐技術，具有選址靈活、響應速度快、控制精度高等優(yōu)勢，為黑啟動電源提供更多選擇。
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能黑啟動城市電網(wǎng)大容量火電機組試驗。在華能大連電廠火電機組近9000千瓦的廠用負荷被成功帶動后，該機組實現(xiàn)點火并網(wǎng)。試驗首次驗證了新型儲能經(jīng)主網(wǎng)架啟動大容量火電機組的可行性，為新型儲能大規(guī)模綜合利用打造示范樣本。
構網(wǎng)型儲能是實現(xiàn)新型儲能黑啟動的核心技術路徑。構網(wǎng)型儲能通過構網(wǎng)型控制技術模擬出與同步發(fā)電機類似的外部特性，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，還能“拉動”光伏、火電等不同種類電源。近年來，構網(wǎng)型儲能黑啟動試驗有更多實踐。
2025年9月10日，國網(wǎng)山東電力完成全國首次“儲—光—火”聯(lián)合黑啟動試驗，首次用構網(wǎng)型儲能作為“電網(wǎng)起搏器”，同時激活光伏電站、火電等多種電源。本次試驗的成功全面驗證了構網(wǎng)型儲能作為黑啟動電源，遠距離“牽”起多類型電源的穩(wěn)定性和可靠性，為構網(wǎng)型儲能深度參與電網(wǎng)運行提供了參考。
來源：《科技日報》、《行業(yè)影像志·解碼黑啟動》、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)所研究員冀魯豫對本文有貢獻
