更新时间：2022-08-25 15:45
黑启动服务是指发电机组在系统大停电时，在无外来电源情况下进行自启动，为恢复系统供电而向电力系统提供的辅助服务。
随着电力市场研究和实践的深入电力系统辅助服务对于系统安全的重要性越来越引起人们的关注。当电力系统运行时可能发生的最严重的故障是整个系统全停。一旦系统全部停电电力系统安全措施的最后一条就是如何快速恢复系统给用户供电。近年来世界范围内发生的几起大停电事故提醒我们研究电力系统事故后的恢复问题即黑启动服务问题具有重要的理论和实际意义。所谓的电网黑启动服务指的是：整个系统因故障停运后不依赖别的网络的帮助通过系统中具有自启动能力机组的启动带动无自启动能力的机组逐步扩大电力系统的恢复范围最终实现整个电力系统的恢复。黑启动服务作为辅助服务中的一种是电力系统安全运行的重要措施之一。
在电力市场的竞争机制下对于黑启动服务机组充裕的电网和黑启动服务机组不足的电网希望黑启动服务服务能达到的目标是不同的：黑启动服务机组充裕的电网在事故情况下能获得足够的黑启动服务电源通过选择合适的电源减少黑启动服务完成的时间降低电网或用户承担的黑启动服务服务费用尽量减少因为大面积断电引起的供电方和用户的损失；黑启动服务机组不足的电网可以通过签订长期辅助服务合同等方式使用邻网合适的机组作为黑启动服务机组在本网出现大停电事故时能有效利用这些机组自启动实现本网供电的恢复也可通过从邻网获得一定的黑启动服务紧急功率支持的方式实现本网供电的恢复避免为了满足系统黑启动服务的要求而增加大量的投资去引入黑启动服务机组。
根据各个电网黑启动服务能力的不同黑启动服务可以分为3种形式：
a.电网内有足够的黑启动服务能力在系统大停电时能根据黑启动服务的恢复计划自行恢复系统供电这是一般系统常用的形式。
b.电网内没有能够满足黑启动服务要求的机组或黑启动服务机组的数量不能满足系统恢复的需要而在本地理区域内有满足条件但不属本电网的黑启动服务机组。本电网必须与黑启动服务机组及机组所属电网的经营者签订合同约定黑启动服务服务的提供方式和费用计算方法。
c.电网内没有能够满足黑启动服务要求的机组或黑启动服务机组的数量不能满足系统恢复的需要也没有其他电网的黑启动服务机组可以利用。这种形式的恢复过程相对较为被动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服务的紧急功率支持的情况下才能逐步地恢复系统的供电。这种形式不需要维持黑启动服务能力的费用只需要支付黑启动服务紧急功率支持的费用所以费用较少代价是供电恢复的时间延长并具有一定的不确定性。这种形式的系统恢复方案必须与相邻的电网区域签订黑启动服务的服务合同约定提供黑启动服务紧急功率支持的时间及相应的费用。
系统维持黑启动服务能力~提供黑启动服务服务需要以下个方面的资源：
a.黑启动服务机组2能在没有外部电源的情况下自启动，并给输电线充电，带动其他没有自启动能力的机组启动，最终对全网的用户重新提供服务；
b.非黑启动服务机组2在厂用电恢复时能快速恢复供电，并参与以后的系统供电恢复过程；
c.输电系统的设备~控制和通信：大范围停电发生时监控和重建电力系统。
在停电后的系统恢复过程中，首先应有可靠的启动电源，即黑启动服务机组。黑启动服务机组的选择[2]标准如下：
a.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。
b.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。
c.带负荷的能力：有足够容量带动非黑启动服务机组厂用负荷。负荷调整~频率控制~电压控制能力强，供电时间长。
一般选择水电机组作为黑启动服务机组，因为水电机组有自启动能力，且启动速度快。
系统崩溃后，恢复过程必须以有序~安全的方式进行，优先向电站和输电系统供电，在发电机和输电系统可以承受的情况下尽量恢复用户的供电。出现大停电的时间无法预知，而且系统恢复过程很迅速，系统操作者必须避免因不正确的行为而导致系统重新崩溃。这就需要制定一个详尽并且有一定灵活性的黑启动服务计划，通过试验来验证方案和设备的有效性，同时还必须对人员进行操作培训。具体而言，为保证系统有足够的黑启动服务能力，各个部门需要做如下工作。
电网调度部门应事先制定黑启动服务计划，并校验其可行性。在系统崩溃的情况下，无法预知系统设备的状态，所以制定的计划必须能够灵活地适应可能出现的意外情况，不至于因为某一设备的故障而导致黑启动服务过程无法进行。
电力调度部门必须每年根据黑启动服务机组、传输线路、非黑启动服务机组、负荷以及黑启动服务计划的信息对系统的黑启动服务过程进行至少一次的仿真，通过仿真来分析各个部分在恢复过程中可能采取的行为，并确认每项操作能够达到期望的效果，以保证该黑启动服务计划有很高的成功率。
组织协调整个系统的黑启动服务试验和训练，使有关人员在大停电事故时能胜任比平时更为紧张~复杂的操作，避免因为人员的误操作造成系统恢复进程的延误或人身、设备的伤害。培训的人员应包括调度人员、输电系统运行人员、黑启动服务和非黑启动服务机组运行人员。练习过程中指挥所使用的通信工具必须是实际黑启动服务过程中能得到的。
黑启动服务机组有一些技术上的限制，例如自启动能力、响应速度、控制能力和电压调节能力等，这些能力与黑启动服务的成功与否有直接的联系，因此除了对通信和计量仪表的统一要求外，黑启动服务电厂应根据黑启动服务计划，进行单独的机组黑启动服务试验~线路充电试验和带负荷试验：
a.机组黑启动服务试验，每年至少进行一次，将机组从系统中独立出来，在规定的时间内自启动，并且至少保持30min的电压和频率的稳定。试验中，交流厂用电中断的情况下，黑启动服务机组的主辅设备性能应满足黑启动服务的需要，即机组仅靠本厂备用电源，能从静止状态转为发电状态；还需检验黑启动服务机组的进相运行能力。对于不符合要求的设备，需要投入一定的资金进行改造。
b.线路充电试验，每3年至少进行一次，以证明发电机对线路的充电能力，保证至少30min稳定。
c.带负荷试验，每6年至少进行一次，以证明它能带起输电线远端的足够负荷至少30min。
黑启动服务电厂应根据黑启动服务计划，调整本厂的操作规程和人员配置；应定期或不定期地进行黑启动服务演习，提高有关人员的业务水平，使之能胜任黑启动服务过程中比平时更为紧张~复杂的操作。
非黑启动服务机组必须向调度部门提供它的恢复计划，指明非黑启动服务机组从厂用电供电开始到与系统同步并带起负荷所需的时间，以及每台机组恢复供电对厂用电有功和无功功率的要求。计划还需指明机组的特性参数，如最小负荷、最大负荷、负荷增加速度、在最大和最小负荷时的无功能力等。
输电系统必须保证其传输能力来支持黑启动服务。输电系统要向调度部门提供输电系统所有与黑启动服务相关设备的能力和要求，包括：没有全网手动或自动控制支持时的控制能力、没有全网支持的通信能力、后备电源的使用时间、紧急反应的人员、同步能力及其他重建系统时使用的特殊设备等。通信、计量仪器和控制系统在没有电力系统支持的情况下，应有足够的工作能力来支持系统黑启动服务恢复过程。
费用分为2种：维持系统黑启动服务能力的费用及系统实际黑启动服务过程的费用。维持系统黑启动服务能力的费用是系统保证足够黑启动服务能力的固定费用，为了在大停电时能有效、快速地恢复供电，这种费用是必需的。系统实际黑启动服务过程中的费用由系统大停电发生后的供电成本及相关费用组成。