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西葡大停电:高比例新能源时代,除了装机还应关注什么

作者:蔡译萱 陈仪方 来源:南方能源观察 发布时间:2025-04-30 浏览:

中国储能网讯:当地时间4月28日12时30分左右,西班牙、葡萄牙突发大面积停电,法国部分地区亦受波及。据央视新闻报道,此次停电影响超过5000万伊比利亚半岛民众,交通、通信、医疗等关键领域一度瘫痪。根据欧洲输电系统运营商网络(ENTSO-E)数据,西班牙系统负荷从接近27吉瓦骤降至不足10吉瓦,约为峰值负荷的40%;葡萄牙更是一度几乎“全黑”

西班牙内政部宣布进入国家紧急状态,西班牙首相桑切斯在当地时间4月28日22点30分左右表示,全国50%的地区已恢复电力供应,但恢复全国供电所需时间可能比预期更长,目前仍无法确定停电原因。截至记者发稿前,葡萄牙政府宣布全国供水、医疗、交通体系正在陆续恢复,正与西班牙合作查明停电原因

本次事故的规模之大,在欧洲大陆电网历史上实属罕见。

ENTSO-E及当地电网公司的数据显示,事故发生于4月28日12:30左右,西班牙电力系统突然出现大规模负荷流失。5秒内超过1500万千瓦机组脱网,电网频率跌至47.5Hz,触发自动保护机制,引发多轮负荷脱落。随后,西法、西葡之间的跨境潮流迅速归零,伊比利亚半岛电网在12:38与欧洲大陆主网解列

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电网特点:新能源占比高,互联复杂

截至2024年底,西班牙电力总装机约1.29亿千瓦,其中光伏占比为25%、风电占比为24.4%、联合循环燃气轮机占比为20%、水电占比为13.3%、核电及其他机组占比为17.3%。德国华人新能源协会创始人廖宇认为,相比装机结构,此次事故或许与新能源设备本身的技术条件相关性更高。

据介绍,正常情况下,电网电压或频率出现小范围波动时,具备低压穿越和频率响应能力的新能源发电设备应能保持并网运行,并向电网提供必要的支撑。但西班牙很多新能源设备没有强制安装低电压穿越、低频解列装置或者电网稳定器,在频率震荡时只能“硬扛”,一旦波动超出承受范围,就容易导致机组大量脱网,进而电网功率失衡,引发连锁反应。

“原来的老设备在电网频率发生变化时,就把自己解列了。这使得电网频率震荡太激烈、正需要机组支撑时,产生多米诺骨牌效应,一个机组解列引发更多机组解列,最终导致电网崩溃。”廖宇解释。

事故发生前,西班牙光伏发电出力达到1934万千瓦,占比高达71.7%。英国牛津能源研究所研究员、中国碳中和五十人论坛特邀研究员秦炎提到,很多欧洲电力专业人士的分析认为,光伏及风电机组不具备旋转备用和惯量支撑能力,无法对频率扰动做出有效反应,是导致本次大停电发生的重要因素。当然,真正的事故原因还是要等西班牙电网公布。

截至目前,官方尚未给出正式的原因分析。停电发生后,葡萄牙国家电力公司(REN)表示,由于西班牙出现“罕见大气现象”,极端温度变化导致400千伏高压输电联络线出现异常振荡,引发电气系统之间的同步故障,最终导致整个伊比利亚半岛停电。葡萄牙总理路易斯・蒙特内格罗也一度称“停电起源于西班牙”。欧盟网络安全局表示,初步调查发现,事故可能与技术故障或电缆问题有关。

多位受访者认为,气温快速变化可能使输电线路的物理特性发生改变,影响线路电气间隙,引发短路等故障。但仅因气温变化导致如此大规模停电较为罕见,可能还有其他因素共同作用。

西班牙电网运营服务总监爱德华多・普列托称,西班牙和葡萄牙大部分地区停电是由于法国附近的欧洲互联电网中断,导致伊比利亚半岛系统频率急剧下降,迫使伊比利亚电网自动解列以保护其基础设施。

欧洲电网由5个同步电网通过直流输电系统互联,西班牙、葡萄牙、法国、意大利等均属于欧洲大陆同步电网。西班牙与葡萄牙电网通过7条高压输电线路(总容量500万千瓦)互联,通过8条高压输电线路(总容量280万千瓦)与法国互联,通过2条400千伏海底交流电缆(总容量140万千瓦)与摩洛哥互联,构成了伊比利亚电力市场。当互联电网某一环节出现故障时,可能引发功率潮流的大幅变化,影响其他地区电网稳定。

伊比利亚半岛电网结构较为独立,对德国等中欧国家影响有限。此次事故中,法国南部因与西班牙相连,部分区域受影响;但法国快速自行解列,且具备较强的调度和备用能力,恢复迅速。德国、瑞士、奥地利等国因距离较远、互联度低,未受波及。

反观葡萄牙,其电网高度依赖西班牙,通过7条线路(总容量500万千瓦)与之互联。事故发生后,葡萄牙并未及时解列,致使自身电网被拖垮,复电速度慢于西班牙。据廖宇推测,葡萄牙之所以几乎全境断电,是因为事故发生后未能及时解列,电网随之崩溃,相当于车祸事故中的追尾事件。

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黑启动困难:电源结构与调度经验双重制约

停电发生后,ENTSO-E和当地电网公司迅速开展复电工作,经历三次黑启动失败后才逐步重启电源。

多位受访人士认为,西、葡两国黑启动困难部分源于其电源结构。两国新能源占比高,而新能源机组大多不具备黑启动能力,传统电源又启动较慢。例如,燃气轮机启动可能需要数十分钟甚至更长时间,在紧急停电情况下,无法快速响应恢复电网供电。高比例新能源结构虽符合绿色发展趋势,但也暴露出系统调节能力不足的问题。事故发生时,可快速调节的燃气与水电机组比例低,核电还因厂用电不稳一度自动停堆,导致黑启动难以实施。

廖宇认为,调度经验也至关重要。黑启动要求发电与负荷精准匹配,否则容易再度崩溃。也就是说,调度需要精准匹配负荷与发电。在停电状态下,负荷情况难以准确估计,用户可能关闭部分电器,实际负荷与停电前规模相差可能较大。“黑启动的关键在于调度有没有经验,能不能把负荷和发电同步切过去。在停电状态下,负荷估计很难预测,因为用户可能都把电器电源拔了,调度员以为是5兆瓦,其实可能只有2兆瓦,如此电网可能又会崩溃。”

在此次事故中,葡萄牙调度在应对停电事故时可能存在不足,未能及时解列避免受影响,且在恢复过程中因经验欠缺导致恢复时间较长。而西班牙在事故发生后,由于电源结构和调度协调等问题,也经历了多次黑启动失败,导致电网恢复缓慢。

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提高系统性防御和应急能力

此次西班牙、葡萄牙大停电事故为其他地区,特别是新能源渗透率不断上升的国家提供了启示。

多位受访专家表示,提升电网韧性必须与新能源发展共同推进。既要推进设备端的技术改造,也要强化系统级的调控能力布局。另外,加强跨国电网间的协调防御体系、提升关键基础设施的能源保障水平,也是构建安全可靠电力系统不可或缺的环节。

廖宇建议,制定完善的黑启动预案与标准体系,确保应急恢复“有章可循”。在新能源富集、支撑能力薄弱区域,多点布局具备黑启动能力的电源,探索“风光储联合+虚拟同步机”等新型构网模式,将黑启动电源配置纳入强制性标准,在电力系统规划设计阶段同步考虑应急恢复能力,并定期组织实战化演练。

电网运营商的互相协调也十分关键。据秦炎介绍,发生事故后,西班牙电网第一时间就从欧洲同步电网解列,避免了影响范围继续扩大。在恢复电力供应的过程中,法国等周边国家也支援西班牙,显示了电网运营商的协调能力。

廖宇提到,构建适应高比例新能源特点的新型故障防御体系,需要加强在线安全稳定控制、解列判断与快速切换能力的研究部署,提升系统振荡抑制与连锁故障阻断能力。此外,本次事故中,西、葡调度经验不足成为电网重启的一大障碍。因此,还需强化调度系统的数据感知与响应能力,提升负荷预测与动态调控的精度,确保关键时刻稳得住。

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关键字:新能源

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