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4月28日,在西班牙(ya)巴塞罗那,一家小超市点着烛炬(zhu)营业。 本文图均为 新华社 图
4月28日,一场突如其来的大停电让西班牙(ya)和葡萄牙(ya)陷入黑暗,超过6000万人(ren)的生存被(bei)按(an)下暂停键。这场欧洲史上最严重的电力事故发生在西班牙(ya)可再生能源进展的重要节点——就在停电前六天,该国刚(gang)刚(gang)庆祝国家电网初次实现工(gong)作日完全由可再生能源供电的里程碑。
作为欧洲能源转型的“模范(fan)生”,西班牙(ya)风电和光伏发电占比已突破50%。然(ran)而,这场庞大事故将(jiang)能源转型中的挑战暴露无遗:在寻求清洁能源的同时,如何确保电网的稳定运行?
截至目前官(guan)方尚未公布此次事故的调查报(bao)告,但舆论场已出现将(jiang)矛头指向可再生能源的声浪(lang)。多位接(jie)受澎(peng)湃新闻(www.thepaper.cn)采访的全球(qiu)电力和能源专家对此持(chi)谨(jin)慎态度,他们一致认为在目前情况下,尚不克不及做出归罪于可再生能源本身的结论。有关部门的数据显示,事故发生前当地既无极度天气,风电着力也处于正(zheng)常水(shui)平,而历史履历表明,庞大停电事件(jian)往往是多重复杂因素叠加(jia)的效果,包含设计规划缺(que)陷、设备老(lao)化、人(ren)为失误等。
展开剩余 91 %西班牙(ya)宰衡(xiang)桑切斯在5月7日的议会报(bao)告中强调,事故缘故原由仍需(xu)松散(jin)调查,但明确透露表现不会转变可再生能源进展战略(lue)。“没有证据表明事故源于可再生能源过剩或核电不足。”他答应将(jiang)继承投资支持(chi)能源转型的基础办法。
尽管如此,此次大停电的确给正(zheng)在进行中的全球(qiu)能源转型带(dai)来深刻(ke)启(qi)示:这究竟是不是完全不可预见的未知事件(jian)?为何电网的故障断绝机制未能阻止问题蔓(man)延至全国?更重要的是,如何在加(jia)速能源清洁化转型的同时,确保电网的安全与韧性?
这场大停电不应(ying)被(bei)视(shi)作否定可再生能源的理由,而应(ying)是一次深思的契机。在气候危机迫近的本日,退回到化石时代并(bing)非选(xuan)项,但如何“转”得更好,值(zhi)得所有人(ren)思考。
4月28日,在西班牙(ya)巴塞罗那,人(ren)们坐在一家缺(que)乏(fa)照明的咖啡店前。
系统崩溃仅用5秒
4月28日中午12时33分,一场大停电席卷伊比利亚半岛,西班牙(ya)和葡萄牙(ya)两国陷入黑暗。据西班牙(ya)政府(fu)过后表露,此次事故在短短5秒内致使西班牙(ya)60%电力供应(ying)中断,由于邻国葡萄牙(ya)依赖西班牙(ya)入口(kou)电力而同步断电,法国南部及意大利部份地区也受到短暂波及。
彭博社猎取的西班牙(ya)电网运营商电话会议记录显示,这场欧洲历史上最大规模的停电过程呈现出复杂的动态特征。初次断电后系统曾短暂自我(wo)稳定,但约1.5秒后出现二次断电,随(sui)后西班牙(ya)加(jia)泰罗尼亚地区与法国东北部之间的互联线路因电网不稳自动断开,终究引发系统性崩溃。
停电造(zao)成的社会影响(xiang)疾速显现。西班牙(ya)内政部随(sui)即宣布进入全国紧(jin)急状态,部署3万名警察保持(chi)秩序。据西班牙(ya)通讯社EFE报(bao)道,全国地铁和通勤列车(che)服(fu)务全面瘫痪,100余列火(huo)车(che)滞留致使3.5万名乘客被(bei)困,公路因信(xin)号灯失灵出现超过120公里的拥堵。马(ma)德里机场约200架航班被(bei)迫取消。固然(ran)主(zhu)要医疗机构(gou)启(qi)用了应(ying)急电力系统,但民用通信(xin)网络中断超过8小时,上百起(qi)电梯困人(ren)事件(jian)因救援热线占线而延迟处置惩罚。
在葡萄牙(ya),全国学校停课、银行关闭(bi),民众日常生存陷入混乱。《纽约时报(bao)》描述了一幅颇具戏剧性的场景:大量居民涌入商店抢购食(shi)品,却(que)因没法使用电子领取系统面临困难,店员不克不及不使用纸(zhi)笔记录现金交易。
经过紧(jin)急抢修,停电地区在6~10小时内逐步恢复供电。但这场危机不仅暴露出现代社会中被(bei)人(ren)们忽(hu)视(shi)的电力保障的重要性,还引发了政治信(xin)任危机,极右翼政党借机攻击政府(fu)的可再生能源政策。西班牙(ya)宰衡(xiang)桑切斯不克不及不公然澄清,强调创纪(ji)录的可再生能源水(shui)平并(bing)非事故缘故原由。然(ran)而,这场欧洲史上最严重的停电事件(jian),无疑给正(zheng)在促进能源转型的欧洲各国敲(qiao)响(xiang)了警钟。
4月28日,在西班牙(ya)巴塞罗那,一条大街(jie)仍未完全恢复照明。
多重因素交织的复琐事故
目前,网络黑客攻击和极度天气已被(bei)官(guan)方排除作为此次大停电的直(zhi)接(jie)缘故原由。而澎(peng)湃新闻采访了多位电力专家从电力系统设计、技术故障及可再生能源影响(xiang)等角度深入分析了这一欧洲史上最严重的停电事件(jian)的一些可能缘故原由。
能源基金会清洁电力项目主(zhu)任张永平指出,尽管电力系统故障是相(xiang)对常见的现象,但像此次这样(yang)造(zao)成大面积停电的情况并(bing)不寻常,历史上的大停电平常是由多个因素共同作用的效果。
例如,2019年的英国大停电因雷击引发次同步振荡致使风机电组脱网;2003年北美大停电则由高温线路故障和控(kong)制系统失灵引发连锁反应(ying);1987年由于空调负荷过载致使的东京(jing)大停电。这些案例都表明电网崩溃往往是多重因素共同作用的效果。
张永平透露表现,初(chu)步迹象表明,此次停电可能是由于电力系统的频次(lu)或电压失稳而至。当电力供需(xu)出现显著不均衡时,无论是发电能力骤(zhou)降还是用电需(xu)求激增,都会引起(qi)频次(lu)偏差,进而可能致使连锁反应(ying)式(shi)的系统失稳。在某些情况下,即便是小规模的初(chu)始扰动也可能触发更大范(fan)围内的电力供应(ying)中断。
值(zhi)得注意的是,固然(ran)高比例可再生能源(如风能和太阳能)的接(jie)入为电力系统带(dai)来了额外的不稳定性因素,但直(zhi)接(jie)将(jiang)其归结为此次停电的根来源根基因仍需(xu)谨(jin)慎。张永平认为,电力系统发生大面积停电的过程和事故归因非常复杂,当前阶段尚没法确切判(pan)断具体成因,需(xu)要守候官(guan)方公布的事故调查报(bao)告以(yi)猎取更详尽的信(xin)息,任何预置立场的、缺(que)乏(fa)事实依据的“结论判(pan)断”都可能是误导性和不负责任的。
英国能源研究中央(xin)联合主(zhu)任、卡迪夫大学工(gong)程学院院长(chang)、综合能源系统传授吴建中则对澎(peng)湃新闻更深入地分析了除了目前讨论较多的均衡频次(lu)稳定性问题以(yi)外,大停电的另外三(san)种主(zhu)要类型缘故原由。
起首是暂态稳定性问题的可能性。这类问题平常发生在电力系统碰到突发的庞大故障时,例如大型发机电突然(ran)失效或重要输电线路中断等情况下。然(ran)而,鉴(jian)于现代电力系统设计时遵(zun)循(xun)n减一原则(即系统应(ying)能承受任何一个组件(jian)的失效),单纯因一个故障引发如此大规模停电的情况较为罕有。
其次,电压稳定性问题也是潜在缘故原由之一。吴建中解释道,当无功(gong)功(gong)率(lu)(用于创建和保持(chi)电场/磁场的能量)贮备不足或斲丧过多时,可能致使全部电力系统的电压支持力下降,进而引发电网崩溃。例如1987年的东京(jing)大停电就是一个典型的例子,当时的高温致使空调大量斲丧无功(gong)功(gong)率(lu),从而引发电压不稳定问题。但气象部门证实,此次西班牙(ya)停电时并(bing)没有发生极度高温。
此外,吴建中还提出了第三(san)种可能性——小扰动稳定性问题。在可再生能源比例较高的电力系统中,若是系统缺(que)乏(fa)足够的阻尼能力来应(ying)对颠簸性电源(如风能和太阳能)、负荷转变或小范(fan)围系统故障带(dai)来的瞬时功(gong)率(lu)变更,则可能会致使能量在电网内震(zhen)荡,终究造(zao)成系统崩溃。迥殊是当风速突变或云层遮挡光伏电站或光伏电站发生故障时,这种现象更简单发生。吴建中认为,基于现有信(xin)息来看,这种可能性最大,但尚未得到官(guan)方证实。
芬兰能源与清洁空气研究中央(xin)研究院(CREA)研究员秦旗和柳力也认为,此次大规模停电事故可能是多重风险因素共同作用的效果,而系统规划不足可能是更深层的缘故原由。
然(ran)而,对于有看法将(jiang)此次停电归罪于西班牙(ya)电网中可再生能源的比例太高,特别是太阳能和风能的颠簸性,秦旗和柳力认为这种看法是对电力系统运行原理的误会。现实上,问题的核心(xin)在于电网如何应(ying)对这些颠簸以(yi)及是否具备足够的预案来响(xiang)应(ying)突发状况,而非颠簸本身。
“将(jiang)责任推给太阳能颠簸性,就像怪(guai)罪水(shui)管爆裂是水(shui)的错。”秦旗和柳力说(shuo),“事实上,西班牙(ya)已采取多项措施增强系统稳定性,包含保留传统电源、投资同步电容器等设备。”
上述专家都呼(hu)吁,应(ying)守候更详细的调查效果,并(bing)经过理性分析来寻找改进空间,而不是简单地指责某一种能源来源。
4月28日,在西班牙(ya)马(ma)德里,街(jie)头的红绿灯因停电熄灭。
可再生能源电网的挑战
尽管目前确切的致使停电缘故原由还不分明,但这场大停电毋庸置疑凸显了电力系统在能源转型中面临的复杂性。如何在促进清洁能源进展的同时确保电网稳定,已成为全球(qiu)电力行业必需(xu)面对的重要课题。
间歇性问题是可再生能源最大的挑战之一。与传统能源分歧,风能和太阳能等可再生能源的发电量是不确定且不稳定的,这使得电网难以(yi)预测并(bing)管理电力供应(ying)。当天气条件(jian)不利于发电时(如一连阴天或无风),电力供应(ying)可能会大幅下降,这对依赖稳定电力输入的电网构(gou)成了庞大考验。
其次,在传统的电网中,主(zhu)要由重型旋转发机电(例如燃煤电厂或核电厂的蒸汽轮机、或燃气发电厂的燃气轮机)构(gou)成,纵然是恶劣(lie)天气造(zao)成的巨大滋扰,也会被(bei)系统的物理惯性吸收和腻滑。发机电沉重的旋转就像一个减震(zhen)器,可以(yi)抵抗(kang)频次(lu)的快速变更并(bing)稳定电网。
但在以(yi)太阳能电池板、风力涡轮机和电子逆变器为主(zhu)导的可再生能源电力系统中,几乎没有物理惯性,这意味着一旦电网遭(zao)遇扰动,它可能没法像过去那样(yang)依靠大容量发机电提供的惯性来缓冲冲击,从而添加(jia)了系统失稳的风险。
不过,吴建中透露表现,对于这类问题是有办理要领的,比如经过虚拟惯量、负荷响(xiang)应(ying)和储能技术来缓解这些问题。他认为,为了适应(ying)可再生能源的颠簸性,未来电网需(xu)要更加(jia)注重需(xu)求侧管理,即调整用户的用电模式(shi)以(yi)匹配发电情况。同时,大规模长(chang)时储能系统的部署也是相当重要的,它们可以(yi)在发电过剩时储存能量,并(bing)在需(xu)求高峰或发电不足时释放能量,帮(bang)助均衡供需(xu)差异。
张永平也认同,随(sui)着可再生能源比例添加(jia),迥殊是风能和太阳能等颠簸性电源的接(jie)入,的确会给传统电网带(dai)来新的挑战,这也是电力系统实现高比例可再生能源目标要办理的核心(xin)问题。
“在电力系统的电源结构(gou)越来越清洁化、终端部门越来越电气化的趋向下,中间环节的电网也需(xu)要转型。由于现有电网并(bing)非为适应(ying)高比例可再生能源特性而设计,传统电网更适用于稳定、可控(kong)的电源类型,如煤炭(tan)发电。是以,当前电力系统需(xu)要进行庞大调整,包含升级基础办法及自动化技术设备,以(yi)更好地整合和管理新型能源资源。”张永平说(shuo)。
他还指出,固然(ran)存在一些技术手段,如构(gou)网型技术,可以(yi)模拟传统发机电的惯量特性,从而弥(mi)补系统因高比例可再生能源接(jie)入而致使的转动惯量减少问题,但这些技术的大范(fan)围应(ying)用尚需(xu)光阴,仍需(xu)大量投资。电力系统需(xu)要确保足够的容量裕度和系统天真性,以(yi)便在分歧场景下确保系统的安全稳定。
同时,张永平也认同,在当前技术装备水(shui)平下,保持(chi)一定比例的传统调节性电源对于保障电网稳定性相当重要。这些传统电源不仅能在日常运行中提供支持(chi),还能在极度情况下作为最后防线,确保电力供应(ying)的安全性。他举例说(shuo)明,像水(shui)力发电、燃气机组这样(yang)的资源由于其良好的调节性能,可以(yi)在高比例可再生能源接(jie)入时发挥重要作用。
芬兰能源与清洁空气研究中央(xin)专家也透露表现,当前在很多市场中,这些资源缺(que)乏(fa)参与和补偿机制,限制了它们发挥更大作用。
此外,专家还指出,能源转型不单单是转变发电结构(gou),更重要的是要重视(shi)电网运行逻辑和规则的更新。随(sui)着电力系统从依赖化石能源转向主(zhu)要依靠风能和太阳能,系统的运行方式(shi)发生了根本变更,这就要求系统规划和调控(kong)机制也要随(sui)之演进,以(yi)适应(ying)新的运行环境。
面对未来,专家们一致认为,需(xu)要更加(jia)开放的态度和理性的分析,而不是把复杂问题简化成“都是太阳能惹(re)的祸”。吴建中传授强调:“我(wo)们需(xu)要用发现的眼(yan)光对待,技术和机制需(xu)要根据系统参与方的特性进行演进,增强系统韧性。”这不仅涉及技术层面的创新和进展,还需(xu)重视(shi)相(xiang)关政策和市场机制的设计与实施。
4月28日,在西班牙(ya)马(ma)德里,人(ren)们因停电地铁停运在地铁站外等候。
能源供应模式(shi)的转型
在全球(qiu)能源转型加(jia)速的背景下,任何电网故障都可能被(bei)放大为“可再生能源的失败”。然(ran)而,真(zhen)正(zheng)负责任的做法是守候调查效果、分析系统机制、寻找改进空间,而不是制作(zao)恐慌和流传误导。专家们普遍认为,办理问题的关键不在于否定可再生能源,而在于构(gou)建更具韧性的新型电力系统。
吴建中指出,当前全球(qiu)能源系统正(zheng)处于一个关键的转型期,从传统的化石燃料向可再生能源转变的过程中,不仅面临着技术上的挑战,还需(xu)要重新审阅(shi)现有的能源供应模式(shi)。
吴建中提到,过去电力系统主(zhu)要依赖于大型中央(xin)化的发电站,如燃煤电厂、燃气电厂等,经过长(chang)距离高压输电网络将(jiang)电力输送至负荷中央(xin)。然(ran)而,随(sui)着可再生能源比例的添加(jia),特别是分布式(shi)能源资源(DERs)的进展,这种传统模式(shi)正(zheng)在受到挑战。
“我(wo)们现在有很多邃密的可再生能源,”吴建中解释道,“这让我(wo)们不克不及不思考庞大而集中的电网供电模式(shi)是否仍然(ran)适用。固然(ran)我(wo)们可能在未来很长(chang)时间仍需(xu)大型电网,但该模式(shi)肯定需(xu)要深思和变革。”
比如,丹麦的一些区域(yu),接(jie)入配电系统的当地发电量已超过了集中式(shi)发电。这意味着未来的电网设计应(ying)当更加(jia)注重局部均衡,采用微网或智(zhi)能区域(yu)能源系统概念,让各个小范(fan)围内的发电,减少对大电网的依赖。
在新的能源格局下,仅仅依靠扩大电网规模并(bing)不克不及办理问题。相(xiang)反,吴建中透露表现,还需(xu)要进展天真的电力电子接(jie)口(kou)技术、负荷集成策略(lue)以(yi)及大规模长(chang)时储能技术,以(yi)便更好地适应(ying)可再生能源的间歇性和颠簸性特征。
“我(wo)们要镇定处置惩罚能源转型过程中的种种挑战,不克不及因噎废食(shi)。无论是核能还是其他形式(shi)的低碳(tan)能源,在未来的能源组合中都应(ying)占有一席之地,而不是一味寻求保守的转型目标。合理的退出计划和谐和进展的策略(lue)将(jiang)是确保能源安全与稳定的关键。”他说(shuo)。
张永平也提醒,尽管分布式(shi)能源系统可以(yi)增强当地的能源安全,但在供电能力和稳定性方面可能不及大型电网。是以,需(xu)要加(jia)强输电主(zhu)网、配电网和微电网的协同进展,共同提升电力系统韧性和事故恢复能力。
IGDP绿色创新进展研究院能源转型项目主(zhu)任、高等分析师李鑫(xin)迪则指出,为了应(ying)对这些挑战,进展储能技术、柔性负荷或虚拟电厂、构(gou)网型电源以(yi)及增强跨地区电网互联等措施显得尤其重要。这些建议旨在经过技术创新和系统优化,确保纵然在无风无光的情况下,也能疾速填(tian)补电力需(xu)求空缺(que),保持(chi)电网的稳定性。
或许此次停电事件(jian)更大的意义是提醒我(wo)们,尽管可再生能源在全球(qiu)范(fan)围内取得了显著进展,但构(gou)建一个既能满意环境可持(chi)续性要求又能保障能源安全的未来,依然(ran)面临着诸多技术和政策上的挑战。
这场大停电促使各国重新审阅(shi)能源转型的节奏(zou)与途径。在应(ying)对气候变更的紧(jin)迫性与保障能源安全的稳定性之间,人(ren)类需(xu)要找到更智(zhi)慧的均衡点。毕竟,真(zhen)正(zheng)的能源革命,不仅要清洁,更要靠得住。
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