Europe’s biggest blackout
電網(wǎng)癱瘓！西葡大停電引爆可再生能源爭議
【 衛(wèi)報 4月29日報道】
上周，西班牙和葡萄牙遭遇了歐洲有史以來最嚴(yán)重的一次大規(guī)模停電，約有5500萬人受到影響，停電持續(xù)超過半天。有些人將矛頭指向可再生能源和凈零排放目標(biāo)，因為這兩個國家電網(wǎng)中風(fēng)能和太陽能占比較高，并在相關(guān)技術(shù)方面處于歐洲領(lǐng)先地位。但這種說法正確嗎？
事件回顧
初步事故報告指出，導(dǎo)致此次事故的可能是一種“罕見的大氣現(xiàn)象”，并援引了葡萄牙電網(wǎng)運營商REN的一份聲明。在如風(fēng)暴、熱浪等極端天氣條件下，架空輸電線路可能會發(fā)生振蕩，尤其是在設(shè)備老舊或維護(hù)不善的情況下，尤其會給導(dǎo)體造成損耗。不過，西班牙4月28日的天氣狀況正常。到了29日，REN否認(rèn)曾發(fā)表過相關(guān)聲明，但并未提供更多細(xì)節(jié)。
葡萄牙政府將此次事故歸咎于一個尚未查明的電力傳輸問題。政府發(fā)言人安東尼奧·萊唐·阿馬羅（António Leit?o Amaro）在接受CNN葡萄牙頻道采訪時表示：“目前我們沒有收到任何關(guān)于網(wǎng)絡(luò)攻擊或惡意破壞的信息?！彼赋?，問題似乎出在西班牙的電力傳輸系統(tǒng)上。
西班牙則將矛頭指向與法國之間的電力連接中斷。專家表示，查明具體原因可能需要一些時間。
可再生能源該背鍋嗎？
西班牙和葡萄牙在可再生能源領(lǐng)域居歐盟前列，4月28日停電發(fā)生時，兩國約有80%的電力來自太陽能和風(fēng)能。
一些評論人士推測，電網(wǎng)可能因當(dāng)時風(fēng)能和太陽能的發(fā)電量過大而超負(fù)荷運行。由于可再生能源的間歇性較強(qiáng)，陽光或風(fēng)力的突然變化可能會引發(fā)多種問題。
然而，事實似乎并非如此。標(biāo)普全球（S&P Global）的高級歐洲電力分析師丹尼爾·穆爾（Daniel Muir）表示：“從停電的性質(zhì)和規(guī)模來看，可再生能源發(fā)電量不太可能是誘因，西班牙電網(wǎng)通?？沙惺軜O大的可再生能源發(fā)電量?！?/p>
西班牙電網(wǎng)運營商4月29日表示，在發(fā)生了兩次類似于發(fā)電中斷的情況后，緊接著發(fā)生了大規(guī)模的可再生能源供電中斷，致使電網(wǎng)不再穩(wěn)定。運營商進(jìn)一步表示，第一次事故“很可能”由太陽能突然中斷引發(fā)。
以可再生能源為基礎(chǔ)的電網(wǎng)更容易出問題嗎？
無論電網(wǎng)用哪種類型的能源供電，停電都有可能發(fā)生。2003年，倫敦曾發(fā)生過一次嚴(yán)重的停電事故，當(dāng)時電網(wǎng)主要依賴化石燃料供電。事故原因是一臺變壓器故障以及一個安裝錯誤的保護(hù)繼電器。
2019年，英國再次發(fā)生大規(guī)模停電事件，原因是由一座風(fēng)電場和一座燃?xì)獍l(fā)電站的設(shè)備故障所致。這兩起故障都發(fā)生在倫敦以北一條輸電線路遭遇雷擊之后，而這兩個案例，都是由工程故障所致。
2003年，意大利與瑞士之間的一條水力發(fā)電線路出現(xiàn)問題，導(dǎo)致意大利半島發(fā)生了大規(guī)模停電，持續(xù)約12小時。
斯特拉思克萊德大學(xué)（the University of Strathclyde）電子與電氣工程教授基思·貝爾表示：“這些年，世界許多地方都發(fā)生過類似規(guī)模的事故，不論是哪種能源類型——穩(wěn)定的還是間歇性的，世界各地的電力系統(tǒng)都有可能出現(xiàn)問題，關(guān)鍵在于電網(wǎng)工程是否設(shè)計得當(dāng)?！?/p>
專家表示，西班牙電網(wǎng)正在進(jìn)行升級，雖然西班牙大量建設(shè)風(fēng)電和太陽能設(shè)施，但電網(wǎng)升級卻沒有同步推進(jìn)，導(dǎo)致現(xiàn)有電網(wǎng)難以承載新增的可再生電力。
Rystad Energy 高級分析師普拉蒂克莎·拉姆達(dá)斯（Pratheeksha Ramdas）表示：“我們不能說是風(fēng)能和太陽能發(fā)電量高導(dǎo)致了這次停電——在事故發(fā)生的前幾天，電網(wǎng)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電網(wǎng)更難應(yīng)對頻率擾動。導(dǎo)致這種情況的可能性有很多，比如系統(tǒng)故障或輸電線路薄弱。對其他國家來說，這是一次經(jīng)驗教訓(xùn)：需要加大對組網(wǎng)型逆變器（grid-forming inverters）的投資力度，因為它們有助于穩(wěn)定電網(wǎng)?！?/p>
電網(wǎng)的“抗震能力”——也就是電網(wǎng)慣性，也是判斷電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要因素。
由燃?xì)夂秃四茯?qū)動的電力系統(tǒng)具備較高慣性，（慣性是指電網(wǎng)抵抗頻率變化的能力）。而可再生能源為主的電網(wǎng)則慣性較低，如果沒有采取措施來彌補這種低慣性，在面對突發(fā)沖擊時可能抗擾能力較弱。
雷丁大學(xué)（University of Reading）氣候科學(xué)與能源氣象學(xué)教授大衛(wèi)·布雷肖（David Brayshaw）表示：“需要技術(shù)改進(jìn)意味著系統(tǒng)現(xiàn)在的慣性較小，因此必須更快地修正電力失衡。一旦發(fā)生停電事故，情況可能會變得更嚴(yán)重并使損失波及更廣?！?/p>
“值得注意的是，電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷快速變革——由可再生能源、電氣化和大規(guī)模投資推動。然而，關(guān)于氣候變化將如何影響未來電力系統(tǒng)，或者如何設(shè)計真正穩(wěn)健電網(wǎng)的相關(guān)研究卻非常有限。”
這些問題如何得到緩解？
在電網(wǎng)遭遇頻率突變等緊急情況時，像電池儲能、超級電容器、飛輪這樣的技術(shù)可以暫時提供支持，幫助電網(wǎng)操作員應(yīng)對突發(fā)狀況，爭取時間來采取進(jìn)一步措施，避免更嚴(yán)重的后果。
因此，如果要實現(xiàn)再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，就需要對電網(wǎng)進(jìn)行合理的設(shè)計和充裕的投資。
電網(wǎng)需要具備抗停電的韌性，但各國政府需要在成本和風(fēng)險之間找到平衡點，因為讓電網(wǎng)具備災(zāi)難防護(hù)能力非常昂貴。電力電網(wǎng)跨國互聯(lián)可以降低成本并提高可靠性，但這也意味著一個地區(qū)的問題可能會導(dǎo)致整個區(qū)域的連鎖反應(yīng)。
倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的詹紐什·比亞雷克（Janusz Bialek）教授表示：“通常的機(jī)制是，由于故障導(dǎo)致線路跳閘，這會導(dǎo)致另一條線路過載，進(jìn)而導(dǎo)致該線路也發(fā)生跳閘，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個電網(wǎng)跳閘。為了防止這種情況發(fā)生，電力公司采用了所謂的(N-1)安全標(biāo)準(zhǔn)，這意味著單一設(shè)備（如輸電線或發(fā)電站）的跳閘不會導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。電力公司只考慮一個設(shè)備發(fā)生故障，因為兩個或多個設(shè)備同時發(fā)生故障的概率非常低，而對這種情況進(jìn)行保護(hù)是非常昂貴的?！?/p>
什么是 (N-1) 安全標(biāo)準(zhǔn)？
該標(biāo)準(zhǔn)要求電網(wǎng)在一個關(guān)鍵組件發(fā)生故障時（比如電力線路或發(fā)電站出現(xiàn)問題），系統(tǒng)能夠繼續(xù)穩(wěn)定運行。也就是說，電網(wǎng)必須具備足夠的冗余和韌性，以防單一設(shè)備失效引發(fā)更大的問題。
編譯：崔 穎（新能源部）
審校：謝榕蓉（新能源部）
編輯：崔 穎（新能源部）
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