江蘇電力完成國內(nèi)首次風(fēng)電黑啟動試驗

作者：黃蕾徐妍許馨妍發(fā)布時間：2017-08-10 來源：電力網(wǎng)

　　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(jī)佇立在漆黑的夜里，巨大的葉片在一束強(qiáng)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(jī)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(yùn)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(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)，優(yōu)先啟動大型燃煤機(jī)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(jī)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(jī)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?！眹W(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(jī)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(jī)自啟動、多臺風(fēng)機(jī)并網(wǎng)、啟動等效燃煤機(jī)組輔機(jī)負(fù)荷三個階段?！本唧w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(jī)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(jī)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(jī)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?！崩畛烬埥榻B，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(jī)功率輸出，有效彌補(bǔ)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(jī)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?！斑@一輸出可帶動燃煤機(jī)組的輔機(jī)啟動運(yùn)行，進(jìn)而帶動發(fā)電企業(yè)廠用電和主設(shè)備，點燃‘火炬’?！崩畛烬埥榻B，按鹽阜銀寶射陽風(fēng)電場裝機(jī)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(jī)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?！苯K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(jī)，利用黑啟動作為風(fēng)機(jī)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(bǔ)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(bǔ)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(yùn)行水平提供了新思路?！睎|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(jī)組動態(tài)特性研究提供了基礎(chǔ)資料。