7月27日凌晨3時許，位于江蘇省鹽城市射陽鹽場的鹽阜銀寶新能源有限公司射陽風電場，三臺風機佇立在漆黑的夜里，巨大的葉片在一束強光照射下拉出長長的拖影。
“50千瓦，100千瓦，200千瓦，300千瓦！成功！”風機旁，十幾雙眼睛緊緊盯住一臺錄波器，從細語低喃到欣喜宣布，國內首次風電黑啟動試驗圓滿完成。馭“風”點“火”，在這里得到驗證。
電網黑啟動的新選擇
黑啟動，是指電力系統在因重大自然災害等突發情況下全停時，利用系統內具有自啟動能力的電源或系統外電源，逐步恢復系統運行和有序供電的過程，是電網遭遇最極端情況時“重啟”的方式。對電網系統而言，黑啟動是“終極大考”。
傳統黑啟動電源一般選擇水電機組和燃氣輪機，優先啟動大型燃煤機組和主電網，然后再逐步恢復配電網，按電壓等級實現電網從上至下恢復。但在枯水期和水資源匱乏的地區，調“水”為“電”難解燃眉之急，而燃氣輪機則存在“戰備”維護費用高等問題，對于最高用電負荷過億千瓦的江蘇電網來說，黑啟動電源點和手段都顯薄弱，尤其是蘇北地區并不具備水電條件。
目前，江蘇電網共有位于蘇南的沙河、宜興兩個抽水蓄能電站，以及徐州蘇北燃氣電站三個較為成熟的黑啟動電源。而在用電需求持續旺盛、電網安全壓力增大的形勢下，亟須尋找新的黑啟動手段。“江蘇省風電裝機容量已達589萬千瓦，在沿海省份中居首位，這是我們開展風電黑啟動試驗的基礎條件。”國網江蘇省電力公司電力調度控制中心水電及新能源處雷震處長說，“如果能利用風電機組的自啟動能力，將蘇北沿海地區豐富的風電資源轉化為黑啟動的“星星之火”，那么對蘇北電網快速恢復供電并支援全省尤其是蘇南負荷中心而言，具有重要意義。”
“本次試驗分為外部配置電源帶動單臺風機自啟動、多臺風機并網、啟動等效燃煤機組輔機負荷三個階段。”具體承擔試驗組織工作的江蘇方天電力技術有限公司電氣技術中心副主任李辰龍將這三個階段比喻成“星火”“助燃”和“火炬”，“最終可以‘燎原’！”
“風”“火”互聯的新方式
7月26日20時30分，經過7個小時的耐心等待，風電場實測風速達到6米/秒的試驗條件，作為外部配置電源的柴油發電機立刻發出轟鳴聲，經零起升壓、線路空充、建立孤網，首臺風機啟動，葉片開始緩緩旋轉。
在“助燃”階段，受現場條件限制，試驗遭遇諸多難題。“多臺風機并網時，孤網系統頻率波動超過±1.5赫茲，電壓變化范圍超過10%，如何維持系統平衡，是此次試驗成敗的關鍵。”李辰龍介紹，試驗項目組根據預案，通過增大系統容量、調整負荷功率因數等措施，迅速將系統頻率和電壓控制在允許范圍內，同時提高風機功率輸出，有效彌補系統功率缺額，始終保持孤網可控。
試驗持續近3個小時，由3臺風機組成的孤網實現無同步電源自平衡，最大輸出功率達1200千瓦。“這一輸出可帶動燃煤機組的輔機啟動運行，進而帶動發電企業廠用電和主設備，點燃‘火炬’。”李辰龍介紹，按鹽阜銀寶射陽風電場裝機容量100兆瓦計，該風電場可啟動1臺百萬千瓦的燃煤火電機組。
“如果風力等條件理想，風電場黑啟動數小時就能完成。蘇北沿海同等規模風電場有十余座，如均具備黑啟動能力，半天內即可恢復局部地區供電。”江蘇方天電力技術有限公司副總經理、總工程師翟學鋒說。隨著風光儲一體化的發展，未來還可嘗試在風電場就地建設儲能設備代替柴油發電機，利用黑啟動作為風機的啟動電源，進一步挖掘清潔能源的發展和應用潛力。
據研究，風電資源和水電資源在我國地理分布上呈現良好的互補特性，風電作為黑啟動電源，既能作為傳統水電黑啟動電源的有益補充，又能在電網遭遇極端情況時提供新的啟動方法。
“本次試驗的成功為江蘇電網黑啟動電源點增加了備選方案，也為我國提高電網安全運行水平提供了新思路。”東南大學電氣學院湯奕副教授說，試驗中獲取的實際數據還為風電機組動態特性研究提供了基礎資料。
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