假如有一天，整個城市突然陷入黑暗。誰能最快為我們點亮燈火？這聽起來像是科幻電影的開場，但這確實是電力工作者們，持續攻堅的現實課題。

近日，在山東煙臺全國首次“構網型儲能-光伏-火電”聯合黑啟動試驗獲得成功，為大電網安全可靠恢復，提供了全新方案。

什么是黑啟動？

假如把電力系統比作人體，那么突發停電就像“休克”。黑啟動是電力系統大面積停電后，在無外接電源支持的情況下，通過具備自啟動能力的發電機組恢復負荷供電的過程，就像人體恢復“心跳”，實現自我復蘇的一套急救方案。

通俗地說，黑啟動就是在“漆黑中找火種點燈”。當沒有供電時，我們需要先靠某些能自啟動的電廠、電站點亮第一盞燈，再一步步恢復整個電力系統。

黑啟動有多重要？

現代電網是一個龐大且復雜的電力系統，靠成千上萬臺發電機組并網運行，并保持電壓、頻率等穩定。一旦系統遭遇極端擾動導致故障，無法依靠常規方式恢復運行，黑啟動就成為整個系統重啟的唯一手段。

今年4月，以光伏、風電為主的西班牙、葡萄牙電網，因系統電壓控制不當觸發鏈式保護動作，新能源大規模脫網，導致電網崩潰和大面積停電。西班牙、葡萄牙電網由于缺乏高效靈活的黑啟動電源和通道，多個城市長時間陷入無電狀態，大量交通、通信、醫療等重要系統用電受到影響。這次事故也給我們敲響了警鐘。

截至8月底，我國風電、光伏發電裝機容量已達17億千瓦。用能越來越清潔的同時，電力系統安全穩定運行也面臨新的挑戰。如何提升新能源高占比地區電網的應急恢復能力，是我國新型電力系統建設的研究重點。

此外，大風、寒潮、高溫等極端天氣頻發也對電網安全運行產生威脅。今年迎峰度夏期間，全國用電負荷4次刷新紀錄，在國家電網經營區，6個區域電網負荷同步創新高。我國能源保障既要通過“頂住峰、兜住底”的日常考驗，也要為極端情況做好萬全準備。確保極端情況下電網具備快速黑啟動的能力，是構建新型能源體系的關鍵一環。

電網黑啟動需要具備哪些條件？

事實上，實現黑啟動是有條件的。電網“起死回生”的第一粒“火種”至少需要具備這些關鍵條件：

具備電源自啟能力

首先啟動的是那些能夠獨立運行并且無需從電網獲取電力的發電設備，通常被稱為“黑啟動電源”，可以在電網停電的情況下獨立運行，并且可以為電網提供初級的電力輸出，以使其他設備也能開始運行。

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、具備儲能系統的小型燃氣電廠、具備控制能力的儲能系統等。

能提供電壓和頻率支撐

電壓和頻率之于電網，就像血壓和脈搏之于人體，是電網安全穩定運行的基礎。黑啟動電源不僅要有自啟能力，還要具備穩定輸出電壓和頻率的能力，為后續機組同步運行提供基礎條件。這就像給人體做“心肺復蘇”，在各個器官恢復功能的過程中穩住“血壓”和“脈搏”。

具備“孤島”運行能力

黑啟動電源如同“星星之火”，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（孤網）。在主電網恢復前，確保這個獨立電網能安全穩定運行，就是我們常說的“孤島模式”。

可快速“燎原”并帶動其他機組

當第一盞燈被點亮、第一處電源黑啟動之后，這寶貴的“星星之火”需要承擔起“星火燎原”的使命。以這個初始“孤島”為基點，逐步啟動周邊的電廠，并將它們一個個精準地接入正在恢復的電網中，不斷擴大光明區域，直至主網全面恢復。

四

“儲-光-火”聯合黑啟動有何特別？

9月10日，山東完成全國首次“儲-光-火”聯合黑啟動試驗，首次以構網型儲能為電網“起搏器”，同時激活光伏、火電等多種電源，實現了電網從“休克”到“復蘇”。

這次黑啟動試驗有兩大看點：

電網“起搏器”完成升級改造

以往黑啟動試驗多以抽水蓄能電站為黑啟動電源，這類電站建設周期長，還得選擇有山有水有高度差的地方，存在選址要求高、站點數量較少等問題。構網型儲能則具備靈活部署、快速響應等優勢，成為黑啟動電源里的“黑馬”。祿山龍源220千伏儲能電站，作為山東省首座構網型儲能電站，成為了本次黑啟動試驗的“火種”。

什么是構網型儲能？

傳統儲能均為跟網型控制，顧名思義需要“跟著電網”才能運轉。它本質上是一個電流源，需要“跟隨”外部電網提供的穩定電壓和頻率信號才能運行。當電網發生故障時，跟網型儲能就會因參考信號不穩而變得“迷茫”，因此不能作為黑啟動電源。

構網型儲能，在電網中扮演“領導者”的角色。它通過構網型控制技術模擬出與同步發電機類似的外部特性，能夠自主建立和維持電網的電壓和頻率。它不僅能夠自己啟動，還能“拉動”光伏、火電等不同種類電源。

光伏、火電等多種電源共同參與

隨著新型電力系統建設不斷推進，新能源目前已成為網內裝機規模占比最大的電源類型。新能源作為電網黑啟動與系統恢復中的關鍵力量，是未來電網發展的必然趨勢。

在本次山東黑啟動試驗中，阜山龍源光伏電站成功實現了功率支撐與部分負荷恢復。該結果有力驗證了光伏電站在黑啟動過程中的可行性，為未來利用新能源加速電網恢復提供了關鍵的實踐依據。

這場跨越70余千米的試驗，覆蓋了1座500千伏變電站、3座220千伏場站和4條220千伏線路。從構網型儲能自啟動，到光伏電站成功啟動并發電，再到火電機組汽輪機轉動升壓，全程平穩有序。

本次“儲-光-火”聯合黑啟動試驗的成功，全面驗證了構網型儲能作為黑啟動電源，遠距離“牽”起多類型電源的穩定性和可靠性，不僅豐富了黑啟動電源類型，也為構網型儲能深度參與電網運行提供了示范樣板。

未來，構網型儲能還可以和抽水蓄能“組隊”，持續優化多電源黑啟動方案，讓電網適應性更好、恢復能力更強，從容應對各種極端情況。

供稿丨畢建偉 王斌 楊斌