黑启动:委内瑞拉电网为何如此难以恢复?
作者:星期六, 三月 23, 20190

3月7日开始的委内瑞拉全国性大断电至今已造成至少40人死亡(截止到3月15号),多起抢劫事件,食品停供,断水、断气,和全国3,100万国民的经济损失。

3月11日晚间,美国称其外交官因当地局势恶化而将离开驻加拉加斯大使馆。由于社会影响加重和委内瑞拉内部权力斗争持续,该国很明显难以重启其电网并实际恢复电力供应,年久失修的基础设施进一步恶化了该问题。

重激励电网,也就是所谓的黑启动,任何情况下都不是件容易的事。但委内瑞拉总统尼古拉斯·马杜罗( Nicolás Maduro )声称,反对派领导人胡安·瓜伊多( Juan Guaido )和其他官员基本上没有说明造成停电的具体原因或恢复计划。政府声明和报告表明,大断电的根源是委内瑞拉东部承担该国80%电力供应的古里大坝水电站。而已经很困难的电力恢复过程似乎还因多年来系统性的忽视而更加步履维艰。另外,委内瑞拉是否拥有足够的专家、劳动力和备用设备来快速诊断问题也尚未可知。

安全电网公司 Cybirical and Ampirical Solutions 网络运营总监兼工程师 Nathan Wallace 表示:黑启动的关键在于弄清到底发生了什么。这次似乎是因为缺乏维护和出现了某些管理错误。而系统缺乏维护,通常也意味着不具备实时了解系统状态所需的可视化设施。如果黑启动流程不能准确代表系统状态,就会出很多问题。

黑启动一般需要独立电源来带动电厂重启,比如小型柴油发电机或天然气涡轮机。该过程常被称作自举(bootstrapping)。水力发电厂在设计上就是可以自举的。以古里水电站为例,从大坝奔涌而出的水流推动涡轮机转动就能驱动发电机发电。因为只需要极少的独立能源就能打开进水闸,从而快速产生大量电力,水力发电厂应是很容易黑启动的。委内瑞拉古里水电站是否按该思路设计我们不得而知。

黑启动过程之所以特别复杂,是因为需要平衡系统负载,以便当电力骤增时发电机供电与电力需求相匹配。否则电厂就会过载或供电不足,导致系统再次宕机。

Context Industrial Security 公司创始人,电网安全工程师 Michael Toecker 称:

增加负载,增加发电量;增加更多负载,再增加更多发电量,直至系统达到足够的可靠性以进行到下一阶段的过程,是渐进式的。如果电厂有维护问题,或者一直以来运营不良,或者根本没有应急计划或计划老旧过时,又或者电厂员工缺乏对电网系统局限性的良好认知,那这个电厂想干任何事都只会更加艰难。

委内瑞拉电网是经典的大容量发电模式。变电站将中心电站,也就是古里水电站的低压电转换成高压电,输送到全国,然后再转换回低压电配送入户。小国家大多采用这种模式,但有些国家会增加其他发电方式或接入相邻电网以增加冗余。不过,黑启动研究人员和实际从业者表示,任何模式都有利有弊。虽然分布式系统没有单一故障点,但只要宕机就更难黑启动,因为要自举更多发电站,还要平衡更多负载。

如果设施维护不好,重激励电网系统是极端危险的。

无论设置如何,黑启动的关键部分都是了解断电原因,拥有修复的能力,以及系统能够处理电力恢复时的电涌及波动。如果没有这些关键部分,黑启动就是极端困难的。

专注工业控制危机模拟的伊利诺伊大学高级研究员 Tim Yardley 称:重激励电网某种程度上更像是对系统的一次冲击。如果基础设施老旧过时且缺乏维护,在你试图恢复电力和平衡负载时就可能发现无法恢复的东西,已经遭到物理损坏的基础设施,或者修复状况差到重激励只会导致其他问题的设备。

尝试黑启动脆弱电网的员工还面临着严重的安全问题,比如爆炸。不仅仅是维护问题,还有人力问题,因为如果设施维护不好,重激励电网系统是极端危险的。

2009年开始,委内瑞拉就面临电力不稳定的问题了,包括2013年的两次大断电和2016年的水电危机。有时候断电源自厄尔尼诺这样的气候原因,但总的来说还是由于政府规划不力、管理失误和缺乏投资。马杜罗总统反复监督可致电力不稳的电力配给计划,甚至调整时区让上班时间都在白天来节省电力。

委内瑞拉当前局势不明朗,混乱的局势似乎加重了电力恢复的迟缓情况。但同时,不断恶化的局势又进一步凸显出尽快恢复电力的重要性。

医院病童的呼吸器换由人工泵气的情况令人心忧,黑启动无疑压力巨大,但以往哪次黑启动都不像这次一般有一整个国家都在指望能尽快启动成功。

 

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