因罕见大停电进入国家紧急状态 西班牙脆弱电网令人堪忧
商业周刊
因停电而宣布国家进入紧急状态的情况十分罕见。4月28日,欧洲南部遭遇严重的大规模停电事件,西班牙政府宣布紧急状态,交通瘫痪、通信中断,数万人被困,随着夜幕降临整个国家陷入黑暗。4月29日西班牙国家电网公司在社交媒体上说,截至当天7时,西班牙所有输电网和变电站均已恢复运行,全国电力供应已接近完全恢复。
目前,导致这场灾难性大停电的具体原因仍未查明,又恰恰发生在西班牙刚刚庆祝其国家电网“首次在工作日实现100%可再生能源运行”仅仅6天之后,这不免引发对欧洲能源转型脆弱性的担忧。
西班牙近年来大力发展绿色经济,并于2021年通过了《气候变化和能源转型法》。该法规定,计划在2021-2030年间调动超过2000亿欧元的投资用于能源转型,到2030年全国电力系统将至少有74%的发电量来自可再生能源,且最迟在2050年达到气候中和,建立100%可再生电力系统。
相比其他欧洲国家,西班牙在新能源发展中展现了独特的地理优势。地处温暖南欧的西班牙是欧洲太阳能辐射率最高的国家之一,年辐射量达到2150 kWh/kWp,远高于德国(1070 kWh/kWp)和英国(950 kWh/kWp)。此外,西班牙各地区人口密度相差极大,除首都马德里外,巴塞罗那、瓦伦西亚等其他沿海大城市人口密集,但伊比利亚半岛内陆地区气候炎热干燥、地广人稀,有广袤的土地用于发展新能源。
世界银行于2020年发布的《各国太阳能光伏发电潜力》研究报告显示,如果综合考虑光伏发电实际潜力(包括影响光伏转换效率和土地使用的其他因素),西班牙的光伏发电实际潜力排名为欧洲第一,高于意大利、希腊等其他南欧国家。
如此大面积的断电在欧洲极为罕见,在该地区日益依赖可再生能源的时候暴露出了其电网的脆弱性。西班牙淘汰核电站的决定可能因此面临质疑,目前核电占其电力结构的20%。西班牙还势将在2025年关闭最后一个燃煤火力发电厂,转而采用天然气发电厂支持的可再生能源。
有专家称,风能和太阳能的快速扩张可能给两国电网带来了越来越大的压力,需要升级以处理创纪录的间歇性发电的可再生能源。但欧洲电力专家米乌斯称,绿色能源并不是大停电的罪魁祸首,欧盟已更新电网连接规范,以防止可再生能源的波动危及整个电力系统。
据英国媒体29日报道,葡萄牙国家能源网络公司给出的一种解释是,“由于西班牙内陆地区极端的气温变化,超高压线路出现异常振荡。振荡导致电力系统之间同步故障,导致互联的欧洲电网相继出现故障”。报道引述专家的话称,当电网频率降至标准的50赫兹以下时,系统会遭遇“发电厂连锁断电”。
西班牙长期以来因电网与法国等邻国连接薄弱,被称为“能源孤岛”。目前该国43%的电力来源于风能和太阳能,但电网和储能系统的建设速度未能跟上可再生能源的快速发展。能源数据机构Montel的Phil Hewitt指出,西班牙可再生能源比例高、邻国连接有限,可能加剧了本次电网震荡带来的后果。
西班牙光伏联盟(UNEF)储能、氢气及新兴业务主管Ainhoa Jiménez表示,“鸭子曲线”是西班牙需要亟待解决的问题之一。可部署更多储能系统,应对可再生能源技术带来的技术挑战。
“鸭子曲线”以其独特形状而命名,它描绘了净电力需求在一天之内的波动情况。这一曲线出现在电力需求显著减少的白天中午时段,形成一个明显的“低谷”。而在傍晚时段,随着太阳能发电量减少,电力需求却仍然很高,导致“鸭子曲线”快速攀升。
这种现象最初在美国加利福尼亚州显现,“鸭子曲线”现象目前在西班牙愈发显著。据2030年预测显示,它甚至可能进一步演变为更为陡峭的“峡谷曲线”,在太阳能发电设施发电高峰与电力需求高峰之间的差异将变得更加突出。相关研究表明,净电力需求的变化幅度将持续扩大,这对电力系统灵活性提出了更高要求。
Ainhoa Jiménez表示,储能系统能够在太阳能发电场发电量充足时充电,并在电力需求峰值期间放电,这对于解决“鸭子曲线”问题至关重要。这种灵活性不仅优化了可再生能源利用,还稳定了市场价格,并减少了备用发电厂的需求。在电网稳定性方面,储能系统同样发挥着举足轻重作用,特别是在电网遭遇停电时,它能提供综合惯性支持及自主启动能力,这些能力在传统同步发电机退出运行的情况下显得尤为重要。
进入21世纪后,如此大规模的停电在欧洲并不常见。2003年,意大利和瑞士之间的水力发电站线路出现故障,导致整个意大利半岛停电半天。2006年11月,德国能源公司意外切断高压线电力,造成部分西部国家电力输入严重不足,波及超1000万人口。此次大停电事件凸显欧洲电网对可再生能源波动性的适应挑战,以及强化电网韧性的必要性。