双碳研究 | 电网瘫痪！西葡大停电引爆可再生能源争议

Europe’s biggest blackout

电网瘫痪！西葡大停电引爆可再生能源争议

【 卫报 4月29日报道】

上周，西班牙和葡萄牙遭遇了欧洲有史以来最严重的一次大规模停电，约有5500万人受到影响，停电持续超过半天。有些人将矛头指向可再生能源和净零排放目标，因为这两个国家电网中风能和太阳能占比较高，并在相关技术方面处于欧洲领先地位。但这种说法正确吗？

事件回顾

初步事故报告指出，导致此次事故的可能是一种“罕见的大气现象”，并援引了葡萄牙电网运营商REN的一份声明。在如风暴、热浪等极端天气条件下，架空输电线路可能会发生振荡，尤其是在设备老旧或维护不善的情况下，尤其会给导体造成损耗。不过，西班牙4月28日的天气状况正常。到了29日，REN否认曾发表过相关声明，但并未提供更多细节。

葡萄牙政府将此次事故归咎于一个尚未查明的电力传输问题。政府发言人安东尼奥·莱唐·阿马罗（António Leitão Amaro）在接受CNN葡萄牙频道采访时表示：“目前我们没有收到任何关于网络攻击或恶意破坏的信息。”他指出，问题似乎出在西班牙的电力传输系统上。

西班牙则将矛头指向与法国之间的电力连接中断。专家表示，查明具体原因可能需要一些时间。

可再生能源该背锅吗？

西班牙和葡萄牙在可再生能源领域居欧盟前列，4月28日停电发生时，两国约有80%的电力来自太阳能和风能。

一些评论人士推测，电网可能因当时风能和太阳能的发电量过大而超负荷运行。由于可再生能源的间歇性较强，阳光或风力的突然变化可能会引发多种问题。

然而，事实似乎并非如此。标普全球（S&P Global）的高级欧洲电力分析师丹尼尔·穆尔（Daniel Muir）表示：“从停电的性质和规模来看，可再生能源发电量不太可能是诱因，西班牙电网通常可承受极大的可再生能源发电量。”

西班牙电网运营商4月29日表示，在发生了两次类似于发电中断的情况后，紧接着发生了大规模的可再生能源供电中断，致使电网不再稳定。运营商进一步表示，第一次事故“很可能”由太阳能突然中断引发。

以可再生能源为基础的电网更容易出问题吗？

无论电网用哪种类型的能源供电，停电都有可能发生。2003年，伦敦曾发生过一次严重的停电事故，当时电网主要依赖化石燃料供电。事故原因是一台变压器故障以及一个安装错误的保护继电器。

2019年，英国再次发生大规模停电事件，原因是由一座风电场和一座燃气发电站的设备故障所致。这两起故障都发生在伦敦以北一条输电线路遭遇雷击之后，而这两个案例，都是由工程故障所致。

2003年，意大利与瑞士之间的一条水力发电线路出现问题，导致意大利半岛发生了大规模停电，持续约12小时。

斯特拉思克莱德大学（the University of Strathclyde）电子与电气工程教授基思·贝尔表示：“这些年，世界许多地方都发生过类似规模的事故，不论是哪种能源类型——稳定的还是间歇性的，世界各地的电力系统都有可能出现问题，关键在于电网工程是否设计得当。”

专家表示，西班牙电网正在进行升级，虽然西班牙大量建设风电和太阳能设施，但电网升级却没有同步推进，导致现有电网难以承载新增的可再生电力。

Rystad Energy 高级分析师普拉蒂克莎·拉姆达斯（Pratheeksha Ramdas）表示：“我们不能说是风能和太阳能发电量高导致了这次停电——在事故发生的前几天，电网中接入的可再生能源甚至更多。但更多的可再生能源可能使电网更难应对频率扰动。导致这种情况的可能性有很多，比如系统故障或输电线路薄弱。对其他国家来说，这是一次经验教训：需要加大对组网型逆变器（grid-forming inverters）的投资力度，因为它们有助于稳定电网。”

电网的“抗震能力”——也就是电网惯性，也是判断电网稳定性的重要因素。

由燃气和核能驱动的电力系统具备较高惯性，（惯性是指电网抵抗频率变化的能力）。而可再生能源为主的电网则惯性较低，如果没有采取措施来弥补这种低惯性，在面对突发冲击时可能抗扰能力较弱。

雷丁大学（University of Reading）气候科学与能源气象学教授大卫·布雷肖（David Brayshaw）表示：“需要技术改进意味着系统现在的惯性较小，因此必须更快地修正电力失衡。一旦发生停电事故，情况可能会变得更严重并使损失波及更广。”

“值得注意的是，电力系统正在经历快速变革——由可再生能源、电气化和大规模投资推动。然而，关于气候变化将如何影响未来电力系统，或者如何设计真正稳健电网的相关研究却非常有限。”

这些问题如何得到缓解？

在电网遭遇频率突变等紧急情况时，像电池储能、超级电容器、飞轮这样的技术可以暂时提供支持，帮助电网操作员应对突发状况，争取时间来采取进一步措施，避免更严重的后果。

因此，如果要实现再生能源大规模并网，就需要对电网进行合理的设计和充裕的投资。

电网需要具备抗停电的韧性，但各国政府需要在成本和风险之间找到平衡点，因为让电网具备灾难防护能力非常昂贵。电力电网跨国互联可以降低成本并提高可靠性，但这也意味着一个地区的问题可能会导致整个区域的连锁反应。

伦敦帝国理工学院（Imperial College London）的詹纽什·比亚雷克（Janusz Bialek）教授表示：“通常的机制是，由于故障导致线路跳闸，这会导致另一条线路过载，进而导致该线路也发生跳闸，从而引发连锁反应，导致整个电网跳闸。为了防止这种情况发生，电力公司采用了所谓的(N-1)安全标准，这意味着单一设备（如输电线或发电站）的跳闸不会导致全网瘫痪。电力公司只考虑一个设备发生故障，因为两个或多个设备同时发生故障的概率非常低，而对这种情况进行保护是非常昂贵的。”

什么是 (N-1) 安全标准？

该标准要求电网在一个关键组件发生故障时（比如电力线路或发电站出现问题），系统能够继续稳定运行。也就是说，电网必须具备足够的冗余和韧性，以防单一设备失效引发更大的问题。

编译：崔 颖（新能源部）

审校：谢榕蓉（新能源部）

编辑：崔 颖（新能源部）

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