中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：最近和幾位朋友閑聊，大伙兒都提到新能源發(fā)電商有意提供黑啟動(dòng)服務(wù)，正在推動(dòng)相關(guān)的可行性預(yù)研。當(dāng)時(shí)一聽，感覺還挺新鮮；后來(lái)想想，倒也是歷史的必然。所以問(wèn)題來(lái)了：新能源作為黑啟動(dòng)電源靠譜嗎？我雖然對(duì)黑啟動(dòng)本身沒有專門深入的研究，但因?yàn)樽鲞^(guò)一些黑啟動(dòng)方面的工作，又道聽途說(shuō)了一些信息，所以的確也有些個(gè)人的看法，在此和大家分享一下，拋磚引玉，歡迎評(píng)論。
什么是“黑啟動(dòng)”？
雖說(shuō)我們學(xué)習(xí)過(guò)電力系統(tǒng)的人都明白黑啟動(dòng)的機(jī)理和意義，但是只有當(dāng)我實(shí)際從事了黑啟動(dòng)相關(guān)工作以后，才對(duì)它有了比較客觀地認(rèn)識(shí)。從中得到最大的體會(huì)就是：如果說(shuō)“黑啟動(dòng)”在書本上是理想狀況下的最優(yōu)化問(wèn)題的話，那么在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃當(dāng)中，它就會(huì)變成在各種硬性約束條件下的可行性問(wèn)題。
首先：黑啟動(dòng)的首要任務(wù)是什么？
很多情況下，恢復(fù)主干網(wǎng)和主力電廠并非黑啟動(dòng)的首要任務(wù)。如果區(qū)域內(nèi)有核電的話，那么首要任務(wù)是打通一條穩(wěn)定的輸電通道，在大停電后的最短時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)對(duì)核電站廠用電的供給。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樗婕暗饺嗣竦纳踩?，否則一旦核電廠反應(yīng)堆失控，將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。當(dāng)然，第四代核電也許有更多更安全的被動(dòng)應(yīng)急措施；但是目前有核電站的區(qū)域，黑啟動(dòng)的首要任務(wù)仍然是給核電站供電。這時(shí)恢復(fù)主干網(wǎng)架就只能算是次要、或者說(shuō)是順帶的任務(wù)了。由于美國(guó)核電比較普遍，所以這一策略我猜應(yīng)該算是主流（沒有實(shí)際調(diào)查）。未來(lái)由于再電氣化導(dǎo)致的電力需求加倍以及新能源供給量的局限，恐怕核電仍會(huì)是一大發(fā)電主力。
(注：打通核電廠線路并不意味著核電廠會(huì)成為黑啟動(dòng)過(guò)程的一部分，事實(shí)上核電廠通常會(huì)等到電網(wǎng)恢復(fù)或至少穩(wěn)定以后才并網(wǎng)運(yùn)行。)
當(dāng)然，如果區(qū)域內(nèi)并無(wú)核電，那么恢復(fù)主干網(wǎng)架和主力電廠就當(dāng)仁不讓了。然而即使如此，先啟動(dòng)哪幾個(gè)電廠，先恢復(fù)那幾條線路，很多時(shí)候也都有其他考慮或約束，而并不完全是個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題。這也是很多黑啟動(dòng)規(guī)劃軟件在現(xiàn)實(shí)中常常被降格使用，當(dāng)作校驗(yàn)軟件的一個(gè)原因：因?yàn)楹芏嘁蛩囟疾槐阌?jì)入模型中?；蛘哒f(shuō)考慮了各種硬性約束以后，可選方案非常有限；即使把這些約束條件計(jì)入模型，也不會(huì)得出更好或更多的策略。
黑啟動(dòng)的最主要挑戰(zhàn)有哪些？
理想情況下，水電自然是最適合做黑啟動(dòng)電源。然而現(xiàn)實(shí)情況是：一，區(qū)域內(nèi)不一定有合適的水電；二，水電廠不一定離核電廠（或首批恢復(fù)線路和電廠）近；三，燃?xì)怆姀S由于廠用電負(fù)荷相對(duì)較小且啟動(dòng)速度快，只要有準(zhǔn)備，完全可以黑啟動(dòng)。所以電源目前并不是最大的問(wèn)題。
黑啟動(dòng)最大的挑戰(zhàn)還是穩(wěn)定性，而且還不（只）是機(jī)電暫態(tài)穩(wěn)定性，更多的是電磁暫態(tài)穩(wěn)定性，以及避免發(fā)生連鎖故障的安全性問(wèn)題。因?yàn)殡娔軙r(shí)產(chǎn)時(shí)消，而大停電以后網(wǎng)上沒有負(fù)荷，所以每激活一條線路都會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)過(guò)電壓。同時(shí)輕負(fù)荷還會(huì)導(dǎo)致主干電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓?jiǎn)栴}突出，而大多數(shù)時(shí)候電網(wǎng)并沒有太多電抗器可用。投入負(fù)荷能夠消解以上問(wèn)題并穩(wěn)定電網(wǎng)，所以黑啟動(dòng)時(shí)有“負(fù)荷供給發(fā)電”（與平時(shí)反過(guò)來(lái)了）一說(shuō)。
但投負(fù)荷也沒那么簡(jiǎn)單。在緩解線路的穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓之前，還要過(guò)旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的冷啟動(dòng)效應(yīng)這一關(guān)。這其中每一步都要經(jīng)過(guò)事先的仿真校驗(yàn)，確保沒有問(wèn)題。即使這樣，現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)候，仍然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)合閘就前功盡棄、推倒重來(lái)的可能。
黑啟動(dòng)需要多長(zhǎng)時(shí)間？
黑啟動(dòng)通常是按照控制區(qū)域劃分，每個(gè)區(qū)域設(shè)立黑啟動(dòng)電廠，屆時(shí)區(qū)域控制中心各自按照事先計(jì)劃執(zhí)行預(yù)設(shè)程序。待到需要互聯(lián)時(shí)，再把各區(qū)域連接起來(lái)。視系統(tǒng)大小，這個(gè)過(guò)程通常需要幾個(gè)小時(shí)不等。然而由于以上所述不確定性，一旦某區(qū)域電網(wǎng)再次崩潰，就不得不推倒重來(lái)，所以時(shí)間很可能會(huì)加倍。如果電廠沒有做好一天的準(zhǔn)備，恐怕難以勝任。
跑個(gè)題——這里不得不多說(shuō)一句，目前黑啟動(dòng)過(guò)程還大量依賴事前規(guī)劃和離線仿真，而缺乏實(shí)時(shí)操作的安全穩(wěn)定性校驗(yàn)。于是一旦預(yù)案無(wú)法實(shí)施，或者網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與預(yù)案有出入，就需要運(yùn)行人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出解決方案。這既是現(xiàn)實(shí)中屢次發(fā)生黑啟動(dòng)失敗的重要原因，也是未來(lái)提高黑啟動(dòng)成功率的關(guān)鍵。事實(shí)上比起實(shí)時(shí)暫態(tài)仿真需要運(yùn)算成百上千的故障相比，黑啟動(dòng)過(guò)程中的操作非常有限；所以只要建立一套實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)狀態(tài)的仿真系統(tǒng)，就可以進(jìn)行下一步操作的安全穩(wěn)定性校驗(yàn)，為運(yùn)行人員提供實(shí)時(shí)決策支持。好，言歸正傳。
新能源為什么想要做黑啟動(dòng)“生意”？
沒錯(cuò)，對(duì)于大多數(shù)新能源來(lái)講，黑啟動(dòng)就是一門生意。既然已經(jīng)投資了設(shè)備，何不多參加點(diǎn)兒項(xiàng)目，“一魚多吃”呢？這里不得不說(shuō)，黑啟動(dòng)既是一門生意，更是一份責(zé)任—— 需要隨時(shí)待命，時(shí)刻響應(yīng)。因?yàn)樾枰~外的投入，而且經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償也很有限，一般發(fā)電廠其實(shí)并不熱衷于申請(qǐng)作為黑啟動(dòng)電廠。
另外如果要加入黑啟動(dòng)市場(chǎng)，新能源還有很多技術(shù)障礙需要突破才能達(dá)標(biāo)，這是一般人們聽到會(huì)感到詫異的原因，但這也許恰恰是新能源用業(yè)務(wù)倒逼技術(shù)革新的嘗試吧。
新能源堪此重任嗎？
新能源因?yàn)橐淮文茉撮g歇性的特點(diǎn)，其實(shí)從本質(zhì)上說(shuō)并不具備提供目前“黑啟動(dòng)”的需求。畢竟我們不能說(shuō)這個(gè)風(fēng)電場(chǎng)70%的時(shí)間有風(fēng)，所以我們付它七成的黑啟動(dòng)維護(hù)/保障費(fèi)用；另外30%的時(shí)間，核電廠和它周邊的民眾就把省下的錢拿去燒燒香，拜拜觀音，買點(diǎn)兒防輻射服吧。當(dāng)然，如果和儲(chǔ)能組成混合電廠，也許可行性會(huì)更大一些。
另外在其他電廠上網(wǎng)以前，黑啟動(dòng)電廠需要孤島運(yùn)行一段時(shí)間，期間的電能質(zhì)量雖然會(huì)有妥協(xié)，但是也必須要有基本的保證。而且在這個(gè)過(guò)程中，每一次投切都是一次考驗(yàn)；即使是同步機(jī)上網(wǎng)以后，因?yàn)榫W(wǎng)架脆弱，如果新能源一個(gè)趔趄就把好不容易恢復(fù)的電網(wǎng)一同拽倒，那也得不償失。
最后，新能源由于自然資源和人口分布所限，大多處在電網(wǎng)邊緣，本來(lái)網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度就不高；要在大停電以后打通一條穩(wěn)定的輸電走廊，實(shí)屬極限操作。話說(shuō)這平時(shí)有同步機(jī)看著場(chǎng)子呢，一有風(fēng)吹草動(dòng)的，新能源就潤(rùn)了；要是讓新能源自己看場(chǎng)子，還真有點(diǎn)兒讓人放心不下。
難道就沒得商量嗎？
鑒于目前黑啟動(dòng)過(guò)程所受的各種硬性約束，外加新能源本身不成熟的控制設(shè)計(jì)，當(dāng)下新能源的確難以入圍黑啟動(dòng)名單。事實(shí)上，只要講明需求和回報(bào)，發(fā)電商自己就會(huì)敬而遠(yuǎn)之。
可是未來(lái)就很難說(shuō)了。隨著新能源控制機(jī)理的成熟，以及未來(lái)源、網(wǎng)、荷結(jié)構(gòu)的變化，新能源很有可能在未來(lái)重新定義下的“黑啟動(dòng)”里找到自己的用武之地。
例如：未來(lái)也許微網(wǎng)遍地，而微網(wǎng)內(nèi)并無(wú)重要負(fù)荷，那么在大電網(wǎng)恢復(fù)以前，微網(wǎng)需要的僅僅就是（電）能量。這時(shí)如果周邊有新能源的話，完全可以接入微網(wǎng)提供臨時(shí)服務(wù)，緩解居民生活由于停電造成的不便。當(dāng)然，這也需要事先進(jìn)行大量預(yù)研和仿真校驗(yàn)，以確保雪中送炭不會(huì)變成送一氧化碳。
事實(shí)上在未來(lái)，新能源很有可能會(huì)成為發(fā)電主力，承擔(dān)起這項(xiàng)任務(wù)也是義不容辭。所以，研究未來(lái)新能源的黑啟動(dòng)應(yīng)用以及所需技術(shù)，還需在未來(lái)的場(chǎng)景和假設(shè)下進(jìn)行討論，而不宜穿越回現(xiàn)在來(lái)設(shè)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)例子是，目前黑啟動(dòng)方案仍然是一個(gè)區(qū)域先啟動(dòng)一臺(tái)電源，然后輻射出去。未來(lái)新能源和分布式電源遍地，如何多電源同時(shí)啟動(dòng)，相互協(xié)調(diào)，就是一個(gè)很好的學(xué)術(shù)和實(shí)踐問(wèn)題。
總結(jié)
打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?，新能源現(xiàn)在就像是一個(gè)有事兒就喊媽的小孩兒，你說(shuō)家里現(xiàn)在出了大事兒，要讓ta撐門面，那不現(xiàn)實(shí)。但是小孩兒整天喊著長(zhǎng)大以后要干這干那的，那也正常，而且未來(lái)ta必定會(huì)成就一番事業(yè)。
問(wèn)題是現(xiàn)在我們能做點(diǎn)兒什么呢？
這就跟教育一樣。未來(lái)的就業(yè)前景完全不可預(yù)料，誰(shuí)知道大數(shù)據(jù)和AI會(huì)讓哪些工作徹底消失，人們的生活方式又會(huì)發(fā)生哪些變化。如果硬要賭現(xiàn)在所判定的未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，那也行，只要愿賭服輸。但我們完全沒有必要把教育搞成賭博嘛，事實(shí)上孩子只需要發(fā)展出自己獨(dú)立的人格、與他人相處的能力，構(gòu)建一套基本的知識(shí)體系，以及應(yīng)對(duì)未來(lái)變化的柔韌度即可。新能源也是如此，先把基本功打扎實(shí)了，少談收益，多談義務(wù)，慢慢地自然會(huì)承擔(dān)起更多的責(zé)任。
新能源，看好你哦，加油！
