重磅！国网实现风电机组场站级自主黑启动

作者：张占鹏 姜旭

近日，国网吉林省电力有限公司联合华北电力大学、华能吉林发电有限公司新能源分公司等单位，在华能团结风电场完成自启动构网型双馈风电机组场站级黑启动试验，为高比例新能源电网灾后自愈开辟了全新技术路径。

吉林西部风能资源富集，可开发风能容量超过2亿千瓦。截至7月底，吉林电网风光新能源装机容量为2744.07万千瓦，同比增长15.01%，其中风电装机容量1961.35万千瓦，同比增长15.89%。风光新能源已成为省内第一大电源。同时，吉林冬季多暴雪、大风，影响电网安全可靠运行。

黑启动是电力系统大面积停电后，在无外接电源支持的情况下，依靠具备自启动能力的电源先行发电，再逐步带动其他电厂、变电站等恢复供电的过程。以往电网故障后，黑启动仅依靠少量水电、火电缓慢恢复供电。

国网吉林电力聚焦提升新能源高占比地区电网的应急恢复能力，积极开展相关技术研究。本次试验依托该公司2023年揭榜挂帅项目“新能源机组黑启动及大电网恢复关键技术研究”实施。项目聚焦评估风光机组黑启动支撑能力、搭建多电源黑启动分区优化模型、研发电网恢复在线辅助决策系统、研制构网风机控制器并开展现场示范4个研究方向，针对性补齐吉林省新能源集中区域黑启动电源短缺的短板。

试验中，攻关团队选取华能团结风电场同一条发电出线的存量3台2000千瓦跟网型双馈风机进行改造，为风机变流器、主控、能量管理系统全部加装黑启动控制模块，将主启动风机配套小型构网储能作为初始励磁电源，不需要大容量外部储能即可实现风机自主启动。风电场内加装可变负载柜，模拟居民、工业多元用电负荷，高度还原电网失电后系统恢复的真实工况。

试验分单机零启升压、单机分级带载、多机构网协同运行、跟网构网混合模式带载等4个阶段依次推进，全过程孤岛运行时长超过5小时。实测过程中，机组机端电压稳定维持在690±10伏，系统频率控制在50±0.1赫兹，多次增减模拟负荷工况下，系统无振荡、无谐振，多台风机功率分配均衡稳定，充分验证了构网双馈风机孤岛自启动、多机组协同调压调频的可靠性能。

“传统双馈风机均为跟网型机组，必须依靠外部电网提供稳定电压、频率才能运行，一旦主网失电便直接停机。构网型风机相当于电网‘独立起搏器’，区别于被动跟随电网的跟网机型，可自主生成稳定电压、频率，逐步带动全场站、全区域恢复供电。”国网吉林电力调度控制中心副主任曲绍杰介绍，以往国内风电黑启动多依靠大容量储能带动风机被动启动，或采用全新直驱风机开展小规模测试。本次试验盘活存量风电场资源，大幅降低了场站改造投入，扩充黑启动电源类型，可与水电站、抽水蓄能电站形成互补，实现多电源并行启动，显著缩短全域停电恢复周期。

本次试验拓展了构网型技术落地场景，形成了可复制、可推广的解决方案。项目不仅可推动主动支撑型风电装备全产业链升级，提升行业构网型技术应用水平，还大幅增强了高风电占比电网的灾害自愈能力，为新型电力系统灾后应急恢复提供了关键技术支撑。