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(fēng)電場，三臺風(fēng)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。
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(fēng)電場，三臺風(fēng)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(fēng)機旁，十幾雙眼睛緊緊盯住一臺錄波器，從細(xì)語低喃到欣喜宣布，國內(nèi)首次風(fēng)電黑啟動試驗圓滿完成。馭“風(fēng)”點“火”，在這里得到驗證。
電網(wǎng)黑啟動的新選擇
黑啟動，是指電力系統(tǒng)在因重大自然災(zāi)害等突發(fā)情況下全停時，利用系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動能力的電源或系統(tǒng)外電源，逐步恢復(fù)系統(tǒng)運行和有序供電的過程，是電網(wǎng)遭遇最極端情況時“重啟”的方式。對電網(wǎng)系統(tǒng)而言，黑啟動是“終極大考”。
傳統(tǒng)黑啟動電源一般選擇水電機組和燃?xì)廨啓C，優(yōu)先啟動大型燃煤機組和主電網(wǎng)，然后再逐步恢復(fù)配電網(wǎng)，按電壓等級實現(xiàn)電網(wǎng)從上至下恢復(fù)。但在枯水期和水資源匱乏的地區(qū)，調(diào)“水”為“電”難解燃眉之急，而燃?xì)廨啓C則存在“戰(zhàn)備”維護(hù)費用高等問題，對于最高用電負(fù)荷過億千瓦的江蘇電網(wǎng)來說，黑啟動電源點和手段都顯薄弱，尤其是蘇北地區(qū)并不具備水電條件。
目前，江蘇電網(wǎng)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?xì)怆娬救齻€較為成熟的黑啟動電源。而在用電需求持續(xù)旺盛、電網(wǎng)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(fēng)電裝機容量已達(dá)589萬千瓦，在沿海省份中居首位，這是我們開展風(fēng)電黑啟動試驗的基礎(chǔ)條件。”國網(wǎng)江蘇省電力公司電力調(diào)度控制中心水電及新能源處雷震處長說，“如果能利用風(fēng)電機組的自啟動能力，將蘇北沿海地區(qū)豐富的風(fēng)電資源轉(zhuǎn)化為黑啟動的“星星之火”，那么對蘇北電網(wǎng)快速恢復(fù)供電并支援全省尤其是蘇南負(fù)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(fēng)機自啟動、多臺風(fēng)機并網(wǎng)、啟動等效燃煤機組輔機負(fù)荷三個階段。”具體承擔(dān)試驗組織工作的江蘇方天電力技術(shù)有限公司電氣技術(shù)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(fēng)”“火”互聯(lián)的新方式
7月26日20時30分，經(jīng)過7個小時的耐心等待，風(fēng)電場實測風(fēng)速達(dá)到6米/秒的試驗條件，作為外部配置電源的柴油發(fā)電機立刻發(fā)出轟鳴聲，經(jīng)零起升壓、線路空充、建立孤網(wǎng)，首臺風(fēng)機啟動，葉片開始緩緩旋轉(zhuǎn)。
在“助燃”階段，受現(xiàn)場條件限制，試驗遭遇諸多難題。“多臺風(fēng)機并網(wǎng)時，孤網(wǎng)系統(tǒng)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(tǒng)平衡，是此次試驗成敗的關(guān)鍵。”李辰龍介紹，試驗項目組根據(jù)預(yù)案，通過增大系統(tǒng)容量、調(diào)整負(fù)荷功率因數(shù)等措施，迅速將系統(tǒng)頻率和電壓控制在允許范圍內(nèi)，同時提高風(fēng)機功率輸出，有效彌補系統(tǒng)功率缺額，始終保持孤網(wǎng)可控。
試驗持續(xù)近3個小時，由3臺風(fēng)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(dá)1200千瓦。“這一輸出可帶動燃煤機組的輔機啟動運行，進(jìn)而帶動發(fā)電企業(yè)廠用電和主設(shè)備，點燃‘火炬’。”李辰龍介紹，按鹽阜銀寶射陽風(fēng)電場裝機容量100兆瓦計，該風(fēng)電場可啟動1臺百萬千瓦的燃煤火電機組。
“如果風(fēng)力等條件理想，風(fēng)電場黑啟動數(shù)小時就能完成。蘇北沿海同等規(guī)模風(fēng)電場有十余座，如均具備黑啟動能力，半天內(nèi)即可恢復(fù)局部地區(qū)供電。”江蘇方天電力技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、總工程師翟學(xué)鋒說。隨著風(fēng)光儲一體化的發(fā)展，未來還可嘗試在風(fēng)電場就地建設(shè)儲能設(shè)備代替柴油發(fā)電機，利用黑啟動作為風(fēng)機的啟動電源，進(jìn)一步挖掘清潔能源的發(fā)展和應(yīng)用潛力。
據(jù)研究，風(fēng)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(fēng)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。
“本次試驗的成功為江蘇電網(wǎng)黑啟動電源點增加了備選方案，也為我國提高電網(wǎng)安全運行水平提供了新思路。”東南大學(xué)電氣學(xué)院湯奕副教授說，試驗中獲取的實際數(shù)據(jù)還為風(fēng)電機組動態(tài)特性研究提供了基礎(chǔ)資料。
