中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“一只亞馬遜雨林中的蝴蝶扇動(dòng)幾下翅膀，可以在兩周后引起得克薩斯州的一場(chǎng)龍卷風(fēng)”，這句關(guān)于“蝴蝶效應(yīng)”的描述用來形容當(dāng)今全球的電力系統(tǒng)并不為過。
近期，突如其來的大停電讓位于歐洲南部的伊比利亞半島超5000萬人口受到影響，政府宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)。西班牙國家電網(wǎng)公司將其定性為“伊比利亞電力網(wǎng)絡(luò)的全面崩潰”。西班牙大停電不是孤例，近幾年來世界范圍內(nèi)的大規(guī)模停電不斷：2019年英國8·9大斷電，影響超100萬人；2021年，美國得克薩斯州2·15大停電，影響人口達(dá)450萬人……近幾年，我國一些地區(qū)也曾啟動(dòng)有序用電，2022年四川省電力供需形勢(shì)由電力“緊缺”轉(zhuǎn)變?yōu)槿祀娏﹄娏俊半p缺”的局面……
大大小小的停電事故都指向同一只“蝴蝶”：在復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，初始條件的微小變化可以通過一系列的反饋和相互作用，最終導(dǎo)致結(jié)果的極大變化。正如《禮記·經(jīng)解》中有言：“君子慎始，差若毫厘，謬以千里?！蔽靼嘌来笸ｋ姡o全球敲響的不僅是技術(shù)警鐘，更是關(guān)于能源政策抉擇的深刻詰問。各國奔跑在碳中和的賽道上，如何系好“能源安全帶”，將成為一項(xiàng)緊迫的生存課題。
政策向左or向右
我們先回顧西班牙停電的時(shí)間線。
4月28日12:30 光伏發(fā)電量占西班牙總發(fā)電量的半壁江山，電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)價(jià)格跌至-1歐元/兆瓦時(shí)，核電機(jī)組以50%容量運(yùn)行，運(yùn)營商抱怨在負(fù)電價(jià)情境下的經(jīng)營不易，過剩電力正通過三條跨國線路外送。抽水蓄能接近滿負(fù)荷，這個(gè)“巨型充電寶”已無多余儲(chǔ)能空間。
當(dāng)日12：33 西班牙電網(wǎng)光伏出力從17.8GW在15分鐘內(nèi)暴跌至6GW（單次波動(dòng)幅度達(dá)700MW），西班牙電網(wǎng)負(fù)荷驟降60%。法國切斷與西班牙的電網(wǎng)互聯(lián)線路，仍在運(yùn)行的核電站緊急停機(jī)。水電調(diào)節(jié)能力觸及天花板，系統(tǒng)失去最后“緩沖墊”。頻率跌至48.8Hz，全國停電。
當(dāng)日13：10 抽水蓄能電站啟動(dòng)，提供3GW初始出力。15：30南部安達(dá)盧西亞電網(wǎng)樞紐因變壓器冷卻系統(tǒng)故障引發(fā)爆炸，觸發(fā)連鎖跳閘。同時(shí)，摩洛哥直流輸電反向支援0.3GW。次日03：30停電15小時(shí)后，99.95%負(fù)荷恢復(fù)。西班牙大停電過去已兩周有余，盡管最終原因尚未公布，但各種分析已層出不窮。除了黑客攻擊、天氣原因等分析外，目前呼聲最高的是西班牙過度依賴可再生能源，政府過早削弱了基荷電源的保障能力。日前，西班牙政府排除了電網(wǎng)遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊導(dǎo)致停電的可能，西班牙第三副首相兼生態(tài)轉(zhuǎn)型與人口挑戰(zhàn)大臣阿格森表示，“目前仍在繼續(xù)確認(rèn)具體斷電地點(diǎn)，本次斷電不是電網(wǎng)覆蓋范圍或能源儲(chǔ)備的問題?！?/span>
歐洲輸電系統(tǒng)運(yùn)營商聯(lián)盟（ENTSO-E）成立的調(diào)查小組于5月9日公布了初步分析結(jié)果。ENTSO-E強(qiáng)調(diào)，盡管一些部門將停電與伊比利亞電力系統(tǒng)中的可再生能源滲透率高聯(lián)系起來，但目前沒有確鑿的證據(jù)支持這一假設(shè)。
光伏是否為西班牙大停電“背鍋”爭(zhēng)論再起，但ENTSO-E同時(shí)指出，“這一事件確實(shí)重新點(diǎn)燃了高度脫碳電網(wǎng)穩(wěn)定性以及加強(qiáng)防御和頻率控制機(jī)制必要性的辯論?！?/span>
從目前來看，傳統(tǒng)能源仍是電力系統(tǒng)不可或缺的“穩(wěn)定器”，其保障電網(wǎng)安全的關(guān)鍵在于“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，這是“風(fēng)光”發(fā)電所不具備的能力。
何為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量？假設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)是一輛自行車，騎行時(shí)突然遇到了小石子，車輪的慣性會(huì)幫你保持平衡，不會(huì)立刻摔倒。這里的“車輪慣性”就是“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，簡(jiǎn)而言之，就是電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)慣性的大小。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的巨大轉(zhuǎn)子，比如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)等就像車輪，它們旋轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)存了動(dòng)能，當(dāng)電網(wǎng)突然遇到問題，比如用電量飆升或暴跌，這些轉(zhuǎn)子的慣性會(huì)“扛住”短時(shí)間的沖擊，讓電網(wǎng)頻率不會(huì)瞬間崩潰，為其他輔助服務(wù)動(dòng)作提供緩沖時(shí)間，降低系統(tǒng)頻率崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。
但“風(fēng)光”依靠電力電子設(shè)備并網(wǎng)，像電動(dòng)滑板車，動(dòng)力完全靠電池和電機(jī)控制，天生缺乏這種機(jī)械慣性，如果突然斷電，比如電網(wǎng)波動(dòng)，電機(jī)就會(huì)直接停轉(zhuǎn)，滑板車上的你也會(huì)瞬間失去平衡而摔倒。
缺少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，系統(tǒng)頻率崩潰風(fēng)險(xiǎn)加劇。如上文所示，西班牙電網(wǎng)頻率達(dá)到48.8Hz意味著什么？
簡(jiǎn)單來說，電網(wǎng)頻率就是電流的“轉(zhuǎn)動(dòng)速度”，電流每秒鐘要從正向到反向切換50次，每秒鐘要完成50次“擺動(dòng)”，這就是50Hz。類似我們跳舞的“節(jié)奏”，如果節(jié)奏不對(duì)，整個(gè)系統(tǒng)就可能癱瘓。其實(shí)，頻率偶爾小幅度波動(dòng)是正常的，但波動(dòng)幅度不能太大，尤其是超過1Hz。如果頻率偏高，設(shè)備因?yàn)檗D(zhuǎn)速過快而“過熱”，如果頻率偏低，設(shè)備轉(zhuǎn)不起來就會(huì)停擺。
此次西班牙電網(wǎng)引發(fā)的大停電事件，再次證明化石能源依然是電力系統(tǒng)所依賴的重要能源基礎(chǔ)。5月2日，2025巴菲特股東大會(huì)召開，巴菲特的接班人阿貝爾在談及西班牙大停電時(shí)直言，“我們不能出現(xiàn)西班牙、葡萄牙那樣的情況，目前仍然需要燃煤機(jī)組來維持穩(wěn)定的電力供應(yīng)。”
英國8·9大斷電，直接原因是雷暴天氣致使兩個(gè)天然氣電站跳閘，同時(shí)風(fēng)電因無風(fēng)期出力不足，系統(tǒng)頻率驟降，觸發(fā)自動(dòng)切負(fù)荷。根本原因是英國新能源占比快速攀升至40%，而傳統(tǒng)煤電裝機(jī)大幅退役，僅占12.5%，且儲(chǔ)能及需求響應(yīng)資源匱乏，致使靈活性調(diào)節(jié)能力缺口擴(kuò)大。事件后，英國完善了容量電價(jià)機(jī)制，強(qiáng)制要求發(fā)電企業(yè)提供備用容量，以增強(qiáng)電力系統(tǒng)韌性。
近年來，全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生的電力中斷事件，都在揭示一個(gè)事實(shí)：化石能源仍是確保能源安全的關(guān)鍵支撐要素。今年，美國能源政策發(fā)生了大逆轉(zhuǎn)，其宣布國家進(jìn)入“能源緊急狀態(tài)”，并提出了大幅放松石油行業(yè)管制的計(jì)劃。據(jù)彭博社報(bào)道，美國能源部長(zhǎng)克里斯·賴特3月早些時(shí)候表示，政府正在制定一項(xiàng)“基于市場(chǎng)”的計(jì)劃，以阻止美國燃煤電廠的關(guān)閉。
新能源VS老電網(wǎng)
此次西班牙停電也凸顯老舊電網(wǎng)接入高比例新能源的挑戰(zhàn)。
根據(jù)南網(wǎng)能源院的研究，西班牙和葡萄牙部分電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行年限長(zhǎng)，老化嚴(yán)重，未能及時(shí)跟上新能源發(fā)電快速發(fā)展的步伐，電網(wǎng)的輸電能力和可靠性難以滿足高比例新能源接入后復(fù)雜多變的電力傳輸需求。新能源出力的間歇性致使系統(tǒng)慣性不足，靈活性配置滯后，難以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行需求。此次事件凸顯區(qū)域能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與電網(wǎng)升級(jí)改造、靈活性資源建設(shè)、黑啟動(dòng)能力提升協(xié)同的重要性，為其他區(qū)域電力系統(tǒng)的安全建設(shè)敲響了警鐘。
其實(shí)，全球都在上演“新能源”與“老電網(wǎng)”的競(jìng)賽。美國能源部2020年的一組數(shù)據(jù)顯示：美國70%的輸電線路和電力變壓器運(yùn)行年限在25年以上，60%的斷路器運(yùn)行年限超過30年。由于聯(lián)邦政府資金不足，滯后的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不僅無法滿足民眾日益增長(zhǎng)的用電需求，在遭遇突發(fā)狀況時(shí)，電網(wǎng)設(shè)備老化的問題也一覽無余。以加州最大的公用事業(yè)公司太平洋電氣公司為例，其業(yè)務(wù)涵蓋加州三分之二的地區(qū)。近年來，加州北部接連發(fā)生重大的森林火災(zāi)，太平洋電氣公司因“電力設(shè)備老化”“電線短路”等問題，一度被外界視為“火災(zāi)元兇”。
四年后，這一幕又在美國上演。2024年12月，美國南加州發(fā)生大火，加州有超5.3萬名用戶停電。有聲音認(rèn)為，除了季節(jié)性強(qiáng)風(fēng)氣候，電力部門在管理方面的疏忽是導(dǎo)致這次火情的主要原因，起火前仍在運(yùn)作的高架輸電線路被大風(fēng)吹倒，點(diǎn)燃了干燥的植被，由此引發(fā)了災(zāi)難。3月17日，《華爾街日?qǐng)?bào)》獨(dú)家報(bào)道，前段時(shí)間加州大火事件的罪魁禍?zhǔn)?，可能是一條廢棄的輸電線。
全球可再生能源的占比日益增加，要求電網(wǎng)作出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，而現(xiàn)存電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施老化問題嚴(yán)重，亟待更新改造。
通用電氣（GE）旗下的電力設(shè)備業(yè)務(wù)部門GE Vernova負(fù)責(zé)人斯科特·斯特拉齊克（Scott Strazik）認(rèn)為，當(dāng)前正在形成一個(gè)“超級(jí)周期”。各類電力設(shè)備的需求，從變壓器、開關(guān)設(shè)備到高壓輸電電纜，都在迅猛增長(zhǎng)。根據(jù)國際能源署（IEA）的估算，2024年全球電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投資已接近4000億美元，相較于2020年的略超3000億美元有所增加。IEA預(yù)計(jì)，到2030年，這一支出將升至每年約6000億美元左右。
彭博全球環(huán)境基金（BNEF）發(fā)布的《2024年新能源展望》顯示，根據(jù)“凈零情景”模式測(cè)算，到2030年，每年將需要8110億美元的投資，以使電網(wǎng)為清潔電力、電動(dòng)汽車和其他低碳技術(shù)的快速增長(zhǎng)做好準(zhǔn)備，這幾乎是去年流入該行業(yè)的投資額的三倍。
然而，“風(fēng)光”的建設(shè)速度與漫長(zhǎng)而復(fù)雜的電網(wǎng)改造形成了鮮明對(duì)比，新建風(fēng)電場(chǎng)只需3年，電網(wǎng)改造項(xiàng)目動(dòng)輒耗時(shí)10年，歐盟需在26年內(nèi)投入2.3萬億美元升級(jí)電網(wǎng)，但當(dāng)前新能源投資在15年內(nèi)翻番，電網(wǎng)改造預(yù)算卻不及預(yù)期。
在我國，電網(wǎng)升級(jí)改造建設(shè)工作正持續(xù)發(fā)力。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議多次提及的“兩重”“兩新”，這是2025年經(jīng)濟(jì)工作的重要發(fā)力點(diǎn)，也是擴(kuò)大內(nèi)需、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手?！皟芍亍奔磭抑卮髴?zhàn)略實(shí)施、重點(diǎn)領(lǐng)域安全能力建設(shè)，筑牢發(fā)展與安全根基；“兩新”即大規(guī)模設(shè)備更新、消費(fèi)品以舊換新，激活市場(chǎng)活力與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。國家能源局發(fā)布的《2025年能源工作指導(dǎo)意見》中明確，強(qiáng)化新型電力系統(tǒng)建設(shè)與“兩重”“兩新”政策有效銜接。
在新能源消納、新型電力系統(tǒng)等多重因素的影響之下，我國迎來新一輪電網(wǎng)大投資。國家電網(wǎng)公司各省公司紛紛成立配電部，部署相關(guān)工作。今年一季度，國家電網(wǎng)加快推進(jìn)一批重大工程建設(shè)，完成固定資產(chǎn)投資超900億元，同比增長(zhǎng)近三成，創(chuàng)歷史同期新高。南方電網(wǎng)公司正全面推進(jìn)電網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模更新，預(yù)計(jì)2024年至2027年，大規(guī)模設(shè)備更新投資規(guī)模將達(dá)到1953億元。配電網(wǎng)升級(jí)改造是其中的“重頭戲”，步入了一場(chǎng)前所未有的革新。
新能源高占比≠能源安全
此次西班牙大范圍停電事故猶如一記警鐘，為我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供了極具價(jià)值的鏡鑒。
2025年一季度，全國可再生能源新增裝機(jī)7675萬千瓦，同比增長(zhǎng)21%，約占新增裝機(jī)的90%。截至2025年3月底，全國可再生能源裝機(jī)達(dá)到19.66億千瓦，同比增長(zhǎng)24%，約占我國總裝機(jī)的57.3%，其中，風(fēng)電光伏發(fā)電合計(jì)裝機(jī)達(dá)到14.82億千瓦，歷史性超過全口徑的火電裝機(jī)（14.5億千瓦），今后也將成為常態(tài)。
一是新能源高占比≠能源安全，西班牙光伏風(fēng)電裝機(jī)量歐洲領(lǐng)先，卻因缺乏“同步支撐”淪為弱點(diǎn)，保留必要傳統(tǒng)電源作“穩(wěn)定錨”，為建立新型電力建設(shè)“免疫系統(tǒng)”。二是政策制定需敬畏技術(shù)規(guī)律，西班牙《國家綜合能源計(jì)劃》過度強(qiáng)調(diào)可再生能源目標(biāo)，卻未預(yù)留電網(wǎng)適應(yīng)性改造的投資空間。
由于太陽能和風(fēng)能發(fā)電場(chǎng)波動(dòng)性、間歇性，電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是電網(wǎng)升級(jí)，還包括備用發(fā)電的需求。西班牙計(jì)劃在2035年前關(guān)閉全部七個(gè)核反應(yīng)堆，而葡萄牙僅依靠?jī)蓚€(gè)備用發(fā)電廠，這都凸顯了電力供應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
這也深刻暴露了在可再生能源占比超過50%的背景下，電力系統(tǒng)對(duì)快速變化出力的脆弱性。與2019年2019年英國8·9大斷電時(shí)，風(fēng)電和天然氣機(jī)組失效導(dǎo)致頻率驟降的情形相似，此次事件亦因高比例新能源接入下的慣性支撐不足和快速出力波動(dòng)，令系統(tǒng)在數(shù)秒內(nèi)失去大部分負(fù)荷并出現(xiàn)電壓頻率劇烈波動(dòng)，體現(xiàn)出傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)在應(yīng)對(duì)大規(guī)?？稍偕▌?dòng)時(shí)的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。
從電價(jià)結(jié)構(gòu)來看，西班牙用戶電價(jià)中僅約38.8%的收入用于輸配電網(wǎng)絡(luò)和可再生能源支持，而德國和英國在同類撥款上分別超過70%和50%，通過高比例的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用、政策性附加費(fèi)與容量市場(chǎng)機(jī)制，為電網(wǎng)升級(jí)、儲(chǔ)能部署和靈活調(diào)節(jié)能力建設(shè)提供了更充足的資金來源。相對(duì)而言，西班牙電價(jià)中對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和儲(chǔ)能投資的直接激勵(lì)不足，長(zhǎng)期來看削弱了電網(wǎng)擴(kuò)容、儲(chǔ)能項(xiàng)目及快速響應(yīng)資源的規(guī)?；ㄔO(shè)，難以為高可再生滲透提供足夠的穩(wěn)定支撐。
對(duì)我國而言，業(yè)內(nèi)人士建議推動(dòng)構(gòu)建多元電源結(jié)構(gòu)，形成“核電基荷+煤電應(yīng)急+風(fēng)光主力”的互補(bǔ)體系，構(gòu)建“傳統(tǒng)電源核心+儲(chǔ)能支撐+需求響應(yīng)補(bǔ)充”的靈活性調(diào)節(jié)資源體系建設(shè)，同時(shí)持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、適時(shí)更新老舊設(shè)備的基礎(chǔ)上，豐富投資方向，注重與電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型相匹配。
西班牙的教訓(xùn)，為全球能源轉(zhuǎn)型敲響警鐘。新能源是未來，但絕不能讓電網(wǎng)在“裸奔”中冒險(xiǎn)。無論是政策落地的時(shí)間節(jié)點(diǎn)把控、配套實(shí)施保障體系的構(gòu)建，還是多維度風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制的完善，都關(guān)乎新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展。唯有系統(tǒng)性補(bǔ)足規(guī)劃、執(zhí)行、預(yù)防等環(huán)節(jié)的潛在短板，方能筑牢新型電力系統(tǒng)的安全防線，穩(wěn)步提升其應(yīng)對(duì)極端情況的韌性與可靠性，為我國能源高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。畢竟，可靠的電力供應(yīng)，才是所有美好愿景的前提。
