2017年7月27日凌晨3时许，位于江苏省盐城市射阳盐场的盐阜银宝新能源有限公司射阳风电场，三台风机伫立在漆黑的夜里，巨大的叶片在一束强光照射下拉出长长的拖影。
“50千瓦，100千瓦，200千瓦，300千瓦！成功！”风机旁，十几双眼睛紧紧盯住一台录波器，从细语低喃到欣喜宣布，国内首次风电黑启动试验圆满完成。驭“风”点“火”，在这里得到验证。
电网黑启动的新选择
黑启动，是指电力系统在因重大自然灾害等突发情况下全停时，利用系统内具有自启动能力的电源或系统外电源，逐步恢复系统运行和有序供电的过程，是电网遭遇最极端情况时“重启”的方式。对电网系统而言，黑启动是“终极大考”。
传统黑启动电源一般选择水电机组和燃气轮机，优先启动大型燃煤机组和主电网，然后再逐步恢复配电网，按电压等级实现电网从上至下恢复。但在枯水期和水资源匮乏的地区，调“水”为“电”难解燃眉之急，而燃气轮机则存在“战备”维护费用高等问题，对于最高用电负荷过亿千瓦的江苏电网来说，黑启动电源点和手段都显薄弱，尤其是苏北地区并不具备水电条件。
目前，江苏电网共有位于苏南的沙河、宜兴两个抽水蓄能电站，以及徐州苏北燃气电站三个较为成熟的黑启动电源。而在用电需求持续旺盛、电网安全压力增大的形势下，亟须寻找新的黑启动手段。“江苏省风电装机容量已达589万千瓦，在沿海省份中居首位，这是我们开展风电黑启动试验的基础条件。”国网江苏省电力公司电力调度控制中心水电及新能源处雷震处长说，“如果能利用风电机组的自启动能力，将苏北沿海地区丰富的风电资源转化为黑启动的“星星之火”，那么对苏北电网快速恢复供电并支援全省尤其是苏南负荷中心而言，具有重要意义。”
“本次试验分为外部配置电源带动单台风机自启动、多台风机并网、启动等效燃煤机组辅机负荷三个阶段。”具体承担试验组织工作的江苏方天电力技术有限公司电气技术中心副主任李辰龙将这三个阶段比喻成“星火”“助燃”和“火炬”，“最终可以‘燎原’！”
“风”“火”互联的新方式
7月26日20时30分，经过7个小时的耐心等待，风电场实测风速达到6米/秒的试验条件，作为外部配置电源的柴油发电机立刻发出轰鸣声，经零起升压、线路空充、建立孤网，首台风机启动，叶片开始缓缓旋转。
在“助燃”阶段，受现场条件限制，试验遭遇诸多难题。“多台风机并网时，孤网系统频率波动超过±1.5赫兹，电压变化范围超过10%，如何维持系统平衡，是此次试验成败的关键。”李辰龙介绍，试验项目组根据预案，通过增大系统容量、调整负荷功率因数等措施，迅速将系统频率和电压控制在允许范围内，同时提高风机功率输出，有效弥补系统功率缺额，始终保持孤网可控。
试验持续近3个小时，由3台风机组成的孤网实现无同步电源自平衡，最大输出功率达1200千瓦。“这一输出可带动燃煤机组的辅机启动运行，进而带动发电企业厂用电和主设备，点燃‘火炬’。”李辰龙介绍，按盐阜银宝射阳风电场装机容量100兆瓦计，该风电场可启动1台百万千瓦的燃煤火电机组。
“如果风力等条件理想，风电场黑启动数小时就能完成。苏北沿海同等规模风电场有十余座，如均具备黑启动能力，半天内即可恢复局部地区供电。”江苏方天电力技术有限公司副总经理、总工程师翟学锋说。随着风光储一体化的发展，未来还可尝试在风电场就地建设储能设备代替柴油发电机，利用黑启动作为风机的启动电源，进一步挖掘清洁能源的发展和应用潜力。
据研究，风电资源和水电资源在我国地理分布上呈现良好的互补特性，风电作为黑启动电源，既能作为传统水电黑启动电源的有益补充，又能在电网遭遇极端情况时提供新的启动方法。
“本次试验的成功为江苏电网黑启动电源点增加了备选方案，也为我国提高电网安全运行水平提供了新思路。”东南大学电气学院汤奕副教授说，试验中获取的实际数据还为风电机组动态特性研究提供了基础资料。
