电力市场辅助服务黑启动

发电机的自励磁现象：指当发电机所带的容性负荷达到某一指标后，回路中容性电 流所产生的助磁会使得发电机的端电压逐渐增大，而升高的发电机电压又引起容性电流 的增长，机端电压因助磁作用再度增加，如此循环下去，使机端电压自发增大，越来越 高的现象。
（三）低频振荡
根据分析，系统之间联系电抗过大，系统的阻尼性能变差
注意：径流式水电机组由于受丰枯水影响，可能在某些时候无
法启动。
2.火电机组也可以作为启动电源。
如燃油发电机可以在自备柴油发电机启动的
情况下实现快速启动。此外，某些火电厂在外部
电网失电时可实现自保厂用电。这些电厂均可以
作为黑启动电源。
它可在无厂用电的情况下快速启动，其从冷
态到启动约需要30分钟，其中包括15分钟的预热，
网经营企业统计各部门实际产生的费用并核实。参考计量
系统的记录，估计系统负荷恢复的时间（用负荷恢复的百 分比来衡量），计算分时段的黑启动电价。 • E.g. 从黑启动机组开始到启动负荷恢复75%之间的时间执 行黑启动电价，将实际产生的费用分摊到使用这些电能的
用户上。
定，大规模接带负荷困难。
三、黑启动的关键问题
黑启动方案的基本原则：一旦电网解列乃至崩溃，便迅速采
取有效措施，尽量延缓黑状态时间，尽可能长的维持最低可启
动状态，用最短的时间将电网恢复运行。 （一）黑启动电源的选择 1.水电机组（包括抽水蓄能电厂）作启动电源最为方便。水 轮发电机组没有复杂的辅机系统，厂用电少，启动速度快，是 方便、理想的黑启动电源。水电厂还具备良好的调频和调压能 力。
中埠 富 中 2 2 3 7 富春江
萧中2315
萧牌2310
牌头 凤 牌 4 3 2 1 凤仪 仪 王 4 3 2 5 宾王
乌溪江区域 （包括500KV 双龙变）
双衢2382 (可能同期并列) 黄村
金华 双 华 2 3 7 3 双龙 双王2378
76 23 龙 黄
乌溪江 开#5机 仙 乌 2 3 9 3 仙霞
衢乌2282
衢州
双衢2382
(可能同期并列)
74 23 云 龙
云山
仙航2395
航埠
双航 2381
五、黑启动服务的形式
• 电网有足够黑启动能力——自行恢复系统供电； • 电网黑启动能力不够，但同地理区域非本网范围内有满足 条件的黑启动机组——电网间签订双边合同，约定提供方
式和计费方法；
• 本电网和邻网都无足够的黑启动能力——只有在其他电网 区域部分恢复，系统有能力向本区域提供黑启动的紧急功 率支持的情况下，才能逐步地 恢复系统的供电。 • 方式：电网间签订黑启动服务合同，内容为： 约定提供黑启动紧急功率支持的时间＋相应的费用。
Ci ——分摊的黑启动服务费用 NLi ——用户网络负荷的总数
• 系统实际黑启动过程的费用 ——分时段的黑启动电价计算。 • 希望在事故情况下优先恢复负荷的用户
——可事先签订黑启动服务Baidu Nhomakorabea同。
• 在系统运行条件允许的情况下，按所付费
用享受不同的恢复优先权。
（二）黑启动服务支付方式
• 支付维持黑启动能力的服务费用——电费结算时计算，采 用月结或年结的方式来支付。 • 系统实际黑启动过程的费用——在系统安全恢复后，由电
电力市场辅助服务分析
—— 黑启动
目录
• 一、黑启动的基本概念
• 二、黑启动的原则
• 三、黑启动的关键问题
• 四、黑启动启动实例 • 五、黑启动服务形式
一、黑启动的基本概念
• 何谓“黑启动”大面积停电后的系统自恢复俗称为黑启动。 • 是指整个系统因故障停运后，系统全部停电(不排除孤立 小电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网 络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带 动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最 终实现整个系统的恢复。 • 黑启动方案就是如何合理利用这部分自启动的电力，迅速 使电网恢复正常。 • 形象的比喻：黑启动就是在漆黑的夜里，如何利用仅有的 一根火柴去点亮万家灯火。
（四）空载线路合闸过电压问题
在空载情况下，分布电容所产生的无功功率
还会引起线路末端的电压升高
黑启动过程中必然有对空载线路充电，而后
又有轻载线路，大量线路充电功率导致系统电压
升高。为防止高电压，发电机应高力率运行甚至
进相运行，双回路只投一回，投低抗、切电容，
调节变压器分接头，增带具有滞后功率因数的负
二、黑启动的原则
（一）黑启动的关键是电源点的启动 • 大面积停电后，系统的启动电源必须是无需外来电源 即能自启动的机组，能在停运后快速恢复发电，并通过输 电线输送启动功率至其他机组，带动其他机组启动。这是 黑启动过程中首先需要确定的重要问题。 • 自启动能力——在没有外部电网支持的情况下有自启动的 能力，启动速度快。 • 在电网中的位置——离大容量机组近，启动的路径短，电 压等级变换少，离重要负荷中心近。 • 带负荷的能力——有足够容量带动非黑启动机组厂用负荷。 负荷调整、频率控制、电压控制能力强，供电时间长。
，当整体呈现负阻尼，则导致低频振荡。黑启动初期，系统
联接薄弱，易出现低频振荡。为防止低频振荡，黑启动时应
尽量不用发电机的快速励磁，而尽可能投入PSS（励磁控制装 置）；为减小系统联系电抗，应尽可能先给附近机组供电； 如仍出现低频振荡，则通过调整网络结构来调整潮流以平息 低频振荡。
PSS:发电机自动电压调节器中的一种附加励磁控制装置。它的主要作用是给电压调节器提 供一个附加控制信号，产生正的附加阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能产 生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发生， 加速功率振荡的衰减。
1.华北电力调度局在1999～2000年三次在北京十三陵抽
水畜能电厂及周边电网进行了黑启动试验
2.2003年11月云南电网全面模拟了黑启动的整个恢复过程
3.贵州电网于2004年以乌江和东风电厂进行黑启动试验
4.江苏电网于2006年4月以电厂作为黑启动电源进行试验 5.浙江电网如全停后，分为5个分区，分别进行试验 乌溪江区域（包括500KV双龙变） 紧水滩（包括珊溪）区域； 浙北区域（包括500KV瓶窑变） 宁波溪口区域 舟山区域
（一）黑启动服务的计费方式
1.维持系统黑启动能力的费用
2.实际系统黑启动过程的费用 燃料费用＋实际黑启动劳力成本＋设备损害费用
• 体现在电价中，取决于用户用电量
CBSSC
• 其中：
C NL
CBSSC —输电用户单位电量的服务费用； NL —网络负荷的总数 C—每年服务的费用
• 用户的费用计算： Ci =CBSSC ×NLi • 其中：
在紧急情况下的热态启动只需15分钟。
（二）发电机自励磁问题
由于输电线路具有分布电容，特别是500kV及
以上的超高压线路，其分布电容可能使得作为黑
启动电源的发电机产生自励磁现象，从而使发电
机端和线路上出现很高的电压。
为了避免因出现自励磁而使发电机和其他设
备遭到破坏，在确定黑启动过程时应进行自励磁
计算，确保自励磁不会发生。
荷，等。电压应尽可能控制在0.95~1.052额定值U 之间。
(五)稳定性问题
1.无功功率平衡问题 2.有功功率平衡问题 3.有功功率协调
4.保护系统的调整
5.机组启动顺序
考虑所以厂站的母差、高频、主变纵差等快速保
护必须全部投运。重合闸停用。
四、黑启动的启动实例
（一）启动方案提前筹划 1.使系统的重启动过程处于事先预定的可控状态下。事先制订出 详尽的恢复步骤，避免迫使运行人员在事故发生后临时研究和 提出操作顺序，才能保证做到临危不乱，按步就班把系统恢复 正常。 2.在恢复系统的最初阶段，安排现场值班人员按照启动方案独立 操作，而不必通过调度中心统一协调，减少事故处理过程中可 能出现的信息系统失灵等问题，以加速系统的恢复。 3.根据系统的结构特点，将系统划分为二个或更多的子系统独立 地进行恢复，然后通过调度中心实现并列，以加速全系统的恢 复过程。 4.对系统恢复过程中可能遇到的影响设备安全和系统恢复的各种 问题，必须事先进行全面的研究和分析，确保规定的操作顺序 正确无误，避免遗漏和颠倒重要的操作步骤。
（二）启动实例
当某地区系统全停事故后，在直流电源消失前，在确认设 备正常后，具有黑启动电源厂站的现场运行人员应自行拉开 所有220kV出线开关； 省调黑启动厂站保留开关表中提及的厂站应按要求保留 一个指定的可能来电和一台可恢复所（厂）用电的主变，其 它开关全部拉开； 省调黑启动厂站保留开关表中未提及的其它220kV厂站， 应拉开母联开关或母分开关，并自行在其中一组母线上保留 一个可能来电的电源开关和一台可恢复所（厂）用电的主变， 其它开关全部拉开。这样有助于简化网络结构和实现快速恢 复。 110kV及以下母线由各地区调度根据各自地区电网的情况 确定是否采取以上类似策略。
（二）恢复的方式：
1.“自上而下”的主网恢复后小网恢复，优点是提 供了更稳定的电源，它使重新启动的发电机组并 网(或同步)及带负荷相对容易,但用户恢复供电过
程时间太长。
2.“自下而上”局部网络恢复后联网恢复主网络运
行，局部网络恢复后，发电机组可接待部分负荷
，用户停电时间短，但初期主系统恢复过程不稳