中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月28日，西班牙和葡萄牙遭遇歐洲近年來(lái)最嚴(yán)重的停電事件，中午12點(diǎn)30分左右，西班牙全國(guó)電力負(fù)荷在5秒內(nèi)急劇下降約15吉瓦，降幅約60%，西班牙本土電力供應(yīng)瞬間癱瘓，同時(shí)引發(fā)跨國(guó)輸電網(wǎng)絡(luò)連鎖反應(yīng)。該事件影響超過(guò)5000萬(wàn)人口，導(dǎo)致交通癱瘓、通信中斷、醫(yī)療系統(tǒng)告急，甚至波及法國(guó)部分地區(qū)，停電事件持續(xù)10小時(shí)以上，部分地區(qū)長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)。該停電事件發(fā)生在西班牙剛剛慶祝其國(guó)家電網(wǎng)“首次在工作日實(shí)現(xiàn)100%可再生能源運(yùn)行”僅僅6天之后，引發(fā)國(guó)際社會(huì)對(duì)能源轉(zhuǎn)型穩(wěn)定性和可行性的質(zhì)疑。
■■西班牙停電事件原因分析
西班牙停電事件可能由以下多方面因素導(dǎo)致。
一是能源波動(dòng)與系統(tǒng)慣量雙危機(jī)。一方面，西班牙可再生能源占比高且波動(dòng)性大。截至2024年底，光伏和風(fēng)電在西班牙電力總裝機(jī)中的占比分別達(dá)到25%和24.4%，但儲(chǔ)能容量?jī)H為需求的0.3%。西班牙高度依賴可再生能源，受氣候沖擊顯著，無(wú)法緩沖發(fā)電量的驟降平抑功率突變。停電當(dāng)日，西班牙南部受極端氣溫與氣象擾動(dòng)，氣溫驟升，風(fēng)速驟降疊加云層遮擋，導(dǎo)致風(fēng)光發(fā)電量在數(shù)小時(shí)內(nèi)銳減30%，暴露出可再生能源波動(dòng)性缺陷。另一方面，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的缺失導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力下降。太陽(yáng)能發(fā)電沒有慣性無(wú)法幫助穩(wěn)定頻率，也無(wú)法啟動(dòng)已斷開的電網(wǎng)。因此，必須依賴天然氣和煤炭發(fā)電廠自行啟動(dòng)，這是一個(gè)緩慢且資源密集型的過(guò)程，然而傳統(tǒng)火電和核電占比的下降（僅23%），導(dǎo)致電網(wǎng)缺乏以旋轉(zhuǎn)慣量支撐頻率穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)頻率驟降至48.8Hz（低于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的49.5Hz下限）時(shí)，風(fēng)光設(shè)備因保護(hù)機(jī)制自動(dòng)脫網(wǎng)，引發(fā)連鎖崩潰。此外，西班牙全國(guó)符合標(biāo)準(zhǔn)的新能源機(jī)組不到30%，風(fēng)光機(jī)組未普遍安裝“低電壓穿越”功能，對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)敏感，電壓輕微振蕩即觸發(fā)保護(hù)性停機(jī)。
二是基礎(chǔ)設(shè)施老化與跨國(guó)互聯(lián)短板。一方面，輸電網(wǎng)絡(luò)存在結(jié)構(gòu)性隱患。西班牙40%的輸電線路使用超過(guò)30年，未經(jīng)及時(shí)翻新存在設(shè)備老化問(wèn)題。近年來(lái)，西班牙電網(wǎng)公司的資本支出多用于建設(shè)新線路以滿足南部連接需求，對(duì)現(xiàn)有資產(chǎn)的維護(hù)投入不足，導(dǎo)致電網(wǎng)在面對(duì)外界干擾時(shí)抗風(fēng)險(xiǎn)能力較弱。另一方面，電網(wǎng)互聯(lián)薄弱與跨國(guó)協(xié)調(diào)不足。伊比利亞半島被稱為“能源孤島”，與法國(guó)僅通過(guò)3條總?cè)萘?800MW的線路互聯(lián)，遠(yuǎn)低于歐盟2030年8GW的目標(biāo)，嚴(yán)重制約跨區(qū)域調(diào)節(jié)能力。西班牙電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商表示，停電由“電網(wǎng)的強(qiáng)烈振蕩觸發(fā)保護(hù)性解列”引發(fā)，異常振蕩存在多重誘因：該振蕩導(dǎo)致西班牙電力系統(tǒng)與歐洲電網(wǎng)斷開。西班牙極端高溫導(dǎo)致電纜熱容量下降，疊加法國(guó)因核電機(jī)組檢修減少跨境輸電，致使負(fù)荷分配失衡突破臨界值。盡管法國(guó)電網(wǎng)在事件后緊急啟動(dòng)支援，但受限于電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異與跨境輸電容量限制，嚴(yán)重削弱電力支援效果。這一系列技術(shù)壁壘暴露出歐洲電力市場(chǎng)一體化進(jìn)程中的深層矛盾。
三是保護(hù)系統(tǒng)失配與社會(huì)韌性缺失。停電當(dāng)天，西班牙電網(wǎng)負(fù)荷5秒鐘內(nèi)驟降1000萬(wàn)千瓦，遠(yuǎn)超常規(guī)容錯(cuò)范圍。傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)新能源時(shí)代的波動(dòng)，引發(fā)全網(wǎng)級(jí)聯(lián)跳閘，導(dǎo)致危機(jī)迅速蔓延——軌道交通全面癱瘓，機(jī)場(chǎng)依賴備用電源但登機(jī)橋失效，通信中斷引發(fā)金融系統(tǒng)停擺，民生領(lǐng)域出現(xiàn)超市搶購(gòu)潮，醫(yī)療機(jī)構(gòu)被迫推遲非緊急手術(shù)，馬德里網(wǎng)球公開賽等公共活動(dòng)被迫中止。這一系統(tǒng)性崩潰既暴露出應(yīng)急預(yù)案失效，更揭示了新型電力系統(tǒng)“荷隨源動(dòng)”調(diào)節(jié)能力的結(jié)構(gòu)性缺陷。對(duì)此，西班牙官方已啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攻擊嫌疑調(diào)查，國(guó)家情報(bào)中心專項(xiàng)工作組介入。
四是調(diào)節(jié)能力缺失與恢復(fù)體系孱弱。歐盟早在2014年就制定了《能源安全法案》，但西班牙直到2024年仍未建立國(guó)家級(jí)應(yīng)急電力儲(chǔ)備，2025年第一季度統(tǒng)計(jì)顯示，西班牙和葡萄牙兩國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)容量?jī)H占新能源發(fā)電總量的8%，遠(yuǎn)低于國(guó)際能源署建議的20%安全閾值，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)失去“減震器”。同時(shí)，這次西班牙電網(wǎng)的“黑啟動(dòng)”過(guò)程暴露其技術(shù)缺陷——新能源機(jī)組缺乏自啟動(dòng)能力，無(wú)功功率支撐不足使電壓控制困難，有功功率平衡耗時(shí)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)機(jī)組。西班牙耗時(shí)16小時(shí)完成黑啟動(dòng)，葡萄牙因儲(chǔ)能布局更弱耗時(shí)更長(zhǎng)，凸顯了新型電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能的高度依賴與現(xiàn)有體系的嚴(yán)重不匹配。
■■西班牙電力系統(tǒng)可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)
西班牙電力系統(tǒng)面臨多維度挑戰(zhàn)，供給側(cè)新能源出力受極端氣象擾動(dòng)加劇；用電負(fù)荷受極端高溫、政策變量與新興負(fù)荷特征影響，不確定性明顯；電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷供需互動(dòng)方面，跨國(guó)輸電瓶頸突出，需要進(jìn)一步挖掘靈活性資源，突破源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化協(xié)同調(diào)度技術(shù)。
一是新能源出力波動(dòng)與系統(tǒng)慣量不足的疊加風(fēng)險(xiǎn)。一方面，火電機(jī)組強(qiáng)化基礎(chǔ)保障作用。西班牙傳統(tǒng)火電占比降至23%，但長(zhǎng)周期頂峰運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備故障率上升，其檢修周期與極端高溫用電高峰重疊，加劇了電力缺口風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，復(fù)合氣象導(dǎo)致新能源出力波動(dòng)，無(wú)法提供有效可靠的電力支撐。光伏發(fā)電受晝夜特性影響顯著，風(fēng)力發(fā)電則因臺(tái)風(fēng)過(guò)境引發(fā)停機(jī)避險(xiǎn)，持續(xù)高溫推升負(fù)荷峰值，疊加干旱、靜風(fēng)、陰天等持續(xù)異常天氣導(dǎo)致風(fēng)機(jī)、光伏、水電出力受限，短時(shí)供需平衡波動(dòng)率提升。同時(shí)，水電調(diào)節(jié)能力受限。盡管西班牙水電占比不足10%，但持續(xù)干旱導(dǎo)致水庫(kù)蓄能不足，進(jìn)一步削弱了電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力。
二是用戶負(fù)荷突變與應(yīng)急響應(yīng)能力不足。一方面，極端高溫天氣呈現(xiàn)不可預(yù)測(cè)性。在氣候系統(tǒng)臨界點(diǎn)加速突破背景下，超預(yù)期高溫事件發(fā)生頻率、持續(xù)時(shí)間及影響范圍均存在顯著不確定性，西班牙停電當(dāng)天南部氣溫驟升至45℃，空調(diào)負(fù)荷激增，電網(wǎng)瞬間超載，用電需求達(dá)歷史峰值；另一方面，新型負(fù)荷隨機(jī)性加劇調(diào)度難度。電動(dòng)汽車充電樁與數(shù)據(jù)中心負(fù)荷快速增長(zhǎng)，其用能行為難以預(yù)測(cè)，導(dǎo)致日內(nèi)負(fù)荷波動(dòng)率提升；同時(shí)，社會(huì)應(yīng)急體系脆弱性凸顯。停電后電子支付系統(tǒng)癱瘓、備用電源不足、通信中斷等問(wèn)題的出現(xiàn)，暴露用戶側(cè)儲(chǔ)能與需求響應(yīng)機(jī)制的缺失。
三是電力系統(tǒng)調(diào)度資源復(fù)雜多樣，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行困難。一方面，跨國(guó)輸送能力受限。西班牙“能源孤島”的屬性，需要跨國(guó)外送實(shí)現(xiàn)電力電量平衡，但是跨國(guó)通道存在物理傳輸極限，部分負(fù)荷缺口或調(diào)節(jié)需求還需進(jìn)一步探索靈活性資源；另一方面，系統(tǒng)靈活性資源挖潛不充分。負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源尚未形成規(guī)?；憫?yīng)能力，用戶側(cè)儲(chǔ)能配置與電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻需求存在時(shí)空錯(cuò)配，分布式光伏與儲(chǔ)能的協(xié)同消納機(jī)制缺失，難以實(shí)現(xiàn)跨主體協(xié)同優(yōu)化與雙向互動(dòng)。同時(shí)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化仿真調(diào)度體系缺乏。現(xiàn)有源網(wǎng)荷儲(chǔ)存在分而治之現(xiàn)象，缺乏互聯(lián)互通，導(dǎo)致各類設(shè)備呈現(xiàn)孤島化特征，無(wú)法捕捉真實(shí)交互中的復(fù)雜交互效應(yīng)。
■■對(duì)電力系統(tǒng)安全韌性的啟示
第一，平衡電力系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性，將“事件損失”轉(zhuǎn)化為“資源儲(chǔ)備”。據(jù)西班牙商業(yè)組織聯(lián)合會(huì)初步統(tǒng)計(jì)，此次大規(guī)模停電對(duì)該國(guó)經(jīng)濟(jì)的總體影響約為16億歐元。事件造成的一次性損失遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)安全保供與靈活性資源儲(chǔ)備的常態(tài)化成本支出，這就需要全面的風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，探索經(jīng)濟(jì)與安全間的平衡點(diǎn)。在中國(guó)，能源安全是國(guó)家安全的重要組成部分，是能源系統(tǒng)運(yùn)行的紅線。大規(guī)模新能源接入對(duì)我國(guó)新型能源體系帶來(lái)較強(qiáng)不確定性，仍需探索如何將“事件損失成本”合理轉(zhuǎn)化為“資源儲(chǔ)備成本”的有效路徑，落實(shí)能源供給安全與能源價(jià)格安全等多維安全目標(biāo)。
第二，打造多能互補(bǔ)能源安全體系，提升煤電兜底作用和存續(xù)能力。在我國(guó)新型電力系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，還需構(gòu)建多能互補(bǔ)能源體系，保障電力系統(tǒng)安全韌性。適當(dāng)保留燃?xì)鈾C(jī)組、燃煤電站等靈活調(diào)節(jié)電源作為系統(tǒng)穩(wěn)定器，在高壓節(jié)點(diǎn)部署大型飛輪和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“虛擬慣量”在線支撐，而非全權(quán)依靠新能源裝機(jī)，新能源裝機(jī)規(guī)模應(yīng)與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力匹配。同時(shí)，還需進(jìn)一步關(guān)注煤電機(jī)組、儲(chǔ)能機(jī)組的建設(shè)與收益方式，統(tǒng)籌投資回報(bào)需求與高調(diào)峰、低電量調(diào)度方式的矛盾，合理配置容量補(bǔ)償、輔助服務(wù)市場(chǎng)收益等多重收益模式，提升煤電等靈活性調(diào)節(jié)機(jī)組的兜底作用和存續(xù)能力。
第三，發(fā)揮多級(jí)電力市場(chǎng)調(diào)節(jié)作用，保障調(diào)峰機(jī)組的優(yōu)先發(fā)電權(quán)。通過(guò)中長(zhǎng)期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)的多級(jí)電力市場(chǎng)交易體系，從電力電量角度實(shí)現(xiàn)發(fā)電資源統(tǒng)籌，明確新型電力系統(tǒng)源荷供需主體的發(fā)用電責(zé)任，并通過(guò)執(zhí)行情況設(shè)定偏差考核。同時(shí)，考慮煤電、氣電等調(diào)峰機(jī)組的基礎(chǔ)發(fā)電量需求，明確市場(chǎng)化主體優(yōu)先發(fā)電規(guī)模，采用“保量保價(jià)”和“保量競(jìng)價(jià)”相結(jié)合的方式，推動(dòng)優(yōu)先發(fā)電參與市場(chǎng)，保障調(diào)峰機(jī)組的基礎(chǔ)出力空間。
第四，提升新興負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，發(fā)揮負(fù)荷側(cè)資源靈活互動(dòng)能力。融合氣象數(shù)據(jù)、新能源出力特性和負(fù)荷變化規(guī)律，加強(qiáng)風(fēng)光出力變化預(yù)測(cè)跟蹤，引入AI與大數(shù)據(jù)分析，對(duì)頻率、電壓、功率波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)模型預(yù)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整保護(hù)閾值；同時(shí)，推行“區(qū)域微網(wǎng)隔離”策略，局部故障即時(shí)孤立，結(jié)合政策、產(chǎn)業(yè)鏈等環(huán)境要素影響，提升新能源預(yù)測(cè)與負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，降低預(yù)測(cè)偏差導(dǎo)致的突發(fā)性調(diào)節(jié)需求，保障用電可靠性。此外，持續(xù)深化建立綜合平臺(tái)，通過(guò)建立統(tǒng)一的綜合平臺(tái)，整合各類需求響應(yīng)主體，實(shí)現(xiàn)資源集中管理和調(diào)度，提高協(xié)同效應(yīng)。通過(guò)電力需求側(cè)管理結(jié)合各種技術(shù)手段應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力消費(fèi)智能化、提升電力利用效率、革新電力利用方式，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和規(guī)模化調(diào)節(jié)提供支持。
（王永利系華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心副主任；董煥然系華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心研究員）
