<p class="ql-block">我們的主人公L先生，虛歲四十，頭頂光亮，遠遠看去，像一只亮著的燈泡。眉眼間刻著多年值守留下的疲倦與冷靜，鏡片中總映著屏幕的反光，不留神還以為他戴的是蘋果眼鏡。</p><p class="ql-block">他常穿一件灰藍色夾克，喜歡和同事開幾句玩笑，語氣輕松，眼神卻總像鎖定在一條頻率曲線上，從不移開。他一身上下仿佛都帶著電——簡直就是電網控制的化身：表面線條色彩紛飛，內里卻是一套變形金剛般靈活、有序、充滿張力的拓撲結構。</p> <p class="ql-block">2025年4月28日</p><p class="ql-block"><b>8:30</b></p><p class="ql-block">西班牙上空幾乎晴空萬里。只有一片厚厚的云，像幽靈一般，在高空中緩緩游走。它無聲、無形，仿佛沒人察覺它的存在——至少，現(xiàn)在沒人在意。</p><p class="ql-block">在馬德里郊外的輸電網調度中心，L先生的心情格外輕松。他剛接到上司P先生的電話，說德國一家光伏行業(yè)雜志的記者要再次采訪他。對方說，他們對西班牙的“清潔能源奇跡”深感興趣。</p><p class="ql-block">L先生笑了笑，靠在椅背上，任由記憶拉回十幾天前。</p><p class="ql-block">2025年4月16日。那是西班牙電力史上刻下濃墨重彩的一天——全國范圍內，所有電力負荷整整24小時都由可再生能源提供，滴水未沾化石燃料。</p><p class="ql-block">那天，P先生親自來電，語氣罕見地興奮：“我們終于把德國人干掉了。他們去年5月14日不過短短一個小時100%新能源，而我們——一整天！Yes, we can?！?lt;/p><p class="ql-block">L先生記得自己當時沒說話，只是微笑。他知道這不是終點，而只是戰(zhàn)役的開端。</p><p class="ql-block">而今天，那片厚重的云還在移動，像什么都沒發(fā)生過，也像一切都已悄然開始。</p> <p class="ql-block"><b>9:00</b></p><p class="ql-block">天氣晴朗。天邊卻悄然浮現(xiàn)一抹異樣——那團幽靈般的云正在無聲逼近，像是兇手悄悄靠近毫無防備的受害者。它加快腳步，悄然越過田野，重重壓在一大片陽光普照的光伏板上。片刻之間，西班牙電網仿佛被刺中了動脈，驟然失血——功率直墜2吉瓦。</p><p class="ql-block">城市依舊熱氣騰騰，咖啡店里人聲鼎沸，街道上車流如常?？删驮谶@日常背后，電網開始向危險邊緣滑行。頻率，一點點下探，逼近49.850赫茲——那是一道熟悉而又危險的紅線，報警系統(tǒng)幾乎已握緊扳機。</p><p class="ql-block">所幸，城市的用電負荷拖住了這場滑坡的腳步。頻率下降的速度尚在掌控之中，暫時未觸發(fā)西法之間那根敏感的聯(lián)絡線保護閾值。調度中心里，墻上的屏幕靜靜閃爍，L先生死死盯著曲線，眼神如鷹，掌心卻已有薄汗。</p><p class="ql-block">那片云團像完成了一樁任務，悄無聲息地離開，陽光重新灑落，光伏電站恢復出力。頻率緩緩回升，系統(tǒng)仿佛什么都沒發(fā)生?？蒐先生知道，不，這不是“沒發(fā)生什么”。</p> <p class="ql-block">太陽開始發(fā)力。</p><p class="ql-block">光伏出力像子彈上膛，一發(fā)接一發(fā)地打出十環(huán)。9:15，電網扛住了10吉瓦的光芒；9:30，飆到13吉瓦；9:45，是15吉瓦；到了10點整，17吉瓦正面壓來，像仿佛要再創(chuàng)奇跡。</p><p class="ql-block"><b>10:00</b></p> <p class="ql-block"><b>11:00</b></p><p class="ql-block">L先生記得那天，2021年7月24日。也是晴空萬里，也是在這個時間點。頻率曲線先是輕輕顫抖，隨后如墜懸崖。49.850赫茲——只是開始，緊接著過流保護啟動。法國聯(lián)絡線保護機制觸發(fā)，電網瞬間斷聯(lián)。西班牙，成了歐洲大陸上的孤兒。</p><p class="ql-block">那時他還只是個新人，站在控制室的角落里，不敢出聲，只能眼睜睜看著系統(tǒng)脫軌。幸運的是，那時候還有旋轉慣量和瞬時備用撐著。老牌火電機的轉子靠著慣力硬是把崩潰從邊緣拉了回來。</p><p class="ql-block">他輕輕吐出一口氣，起身走到窗前。外面的光伏板在陽光下靜靜運轉，仿佛什么都沒發(fā)生。</p><p class="ql-block">可L先生心里明白——下一次，也許就指望不上傳統(tǒng)慣量和備用了。</p> <p class="ql-block"><b>12:00</b></p><p class="ql-block">那團幽靈般的云并沒有散去，它像個執(zhí)著的殺手，朝下一個目標潛行而去。它不急，卻異常精準，像是心中早有名單。</p><p class="ql-block">它的下一個獵物，是一座新建的大型光伏電站——孤零零地坐落在空地上，還沒來得及在地圖上留下什么痕跡。云團悄然逼近，然后猛地撲了上去。</p><p class="ql-block">陽光被掐斷，毫無預警地。那片光伏板像突然熄了火的引擎，失去了光的供養(yǎng)，輸出歸零。</p><p class="ql-block">控制室里的頻率曲線再一次下墜。又是2吉瓦，就像一拳砸進電網的腹部。</p> <p class="ql-block">調度員L先生咬緊牙關。這不像天氣，更像一場伏擊。屏幕前出奇地安靜，沒有警報，沒有人聲，只有那條頻率曲線，在幽深的綠色背景上緩緩墜落——像一支冷酷的筆，正無聲地簽署一份尚未命名的死亡報告。</p><p class="ql-block">時間是12:33。L先生的目光釘在監(jiān)控畫面上，盯著那第一次“沖擊”的痕跡——專業(yè)術語叫它“云穿越效應”，云影迅速掃過光伏電站，瞬間掐斷了數百兆瓦發(fā)電輸出。他也注意到了頻率曲線那短暫而神秘的低頻振蕩，但沒有顧得上回放9點鐘的曲線，分析是否有同樣的現(xiàn)象。電網像被人從后背推了一把，踉蹌一下，又勉強站住了。</p><p class="ql-block">但L心中那股不祥的預感越發(fā)沉重。這不像自然現(xiàn)象，更像某種編排過的預演，只是臺詞剛剛開始。</p> <p class="ql-block">然后，第二擊到了。</p><p class="ql-block">第一次沖擊之后僅1.5秒。電壓劇烈振蕩，接著又發(fā)生了光伏掉網，但這一次，像是一記蓄力已久的重拳，將電網頻率推向深淵，觸發(fā)保護動作解列法國聯(lián)絡線，<span style="font-size:18px;">像一個不堪重負的朋友突然抽身離場</span>。西班牙電網頓時成為孤網，大片光伏系統(tǒng)瞬間失步脫網，內部電網解列，同時觸發(fā)同步崩潰。</p><p class="ql-block">L先生看著那條功率曲線像瀑布般墜落——5秒不到，15吉瓦的發(fā)電量消失得無影無蹤，占了負荷的六成。西班牙電網像被一記悶棍敲在脊柱上，當場癱瘓。大屏幕上的拓撲圖開始閃紅，節(jié)點一個個熄滅，像病人的心電圖在變成一條直線。</p><p class="ql-block">他屏住呼吸，不敢眨眼。他知道——真正的問題，現(xiàn)在才開始。</p><p class="ql-block">13:00</p><p class="ql-block">值班室的電話響了。</p><p class="ql-block">鈴聲刺耳，像是一種緊急傳喚。L先生抓起電話。</p><p class="ql-block">“怎么回事？！”電話那頭，上司P先生的怒吼壓著顫音，“電網是不是崩潰了？”</p><p class="ql-block">L先生咽了口唾沫，“是的，在急診室里?！?lt;/p><p class="ql-block">“為什么？”那頭幾乎是在咆哮。</p><p class="ql-block">“光伏……連鎖脫網。”L的聲音低沉，“就像2021年那次?！?lt;/p><p class="ql-block">“但那次沒崩?。 盤先生怒吼，“那次撐住了！”</p><p class="ql-block">“那次新能源占比才45%?！盠先生幾乎是低聲說出真相，“這次是62%。咱們不是早就知道——旋轉慣量和瞬時備用的富裕度都不夠理想嗎？”</p><p class="ql-block">電話那頭忽然沉默，隨后一陣混亂的背景嘈雜傳來。</p><p class="ql-block">“總理府來電話了。”P先生低聲道，聲音像是卡在喉嚨，“總理辦公室主任問怎么回事！”</p> <p class="ql-block"><b>14:00</b></p><p class="ql-block">電話響了，是P先生的聲音，低沉、急促。</p><p class="ql-block">“按照既定方案，爭取五小時內恢復供電?！?lt;/p><p class="ql-block">L先生皺起眉頭，盯著屏幕，語氣里透出疑惑：“我們不是跟總理府報的是六到十個小時的窗口嗎？”</p><p class="ql-block">P先生在那頭輕輕哼了一聲：“我留了足夠富余時間?！?lt;/p><p class="ql-block">頓了頓，他壓低聲音，又補了一句：“你不是不知道，我們后面根本沒有實操經驗?！?lt;/p><p class="ql-block">L先生的手指停在鍵盤上。他當然知道。他們都知道。整個恢復計劃不過是一套演練劇本，從來沒人真的演過。</p><p class="ql-block">可現(xiàn)在，舞臺已經點燈，觀眾席上坐滿了人，而臺詞，還沒排練過。</p> <p class="ql-block"><b>15:00</b></p><p class="ql-block">L先生后背已被汗水浸透。他一邊盯著五塊屏幕，一邊同時接入六個電話會議窗口。聲音聽起來平穩(wěn)——至少表面如此。</p><p class="ql-block">“摩洛哥那邊情況怎么樣？”</p><p class="ql-block">通話里傳來沙啞的英語：“只有700兆瓦，先生。”</p><p class="ql-block">L先生眉頭微蹙：“什么？合同上寫的是2吉瓦?！?lt;/p><p class="ql-block">“那只是意向書，”對方語氣冷靜，“剩下的1.3吉瓦還要等新建輸電線路。而貴方承諾的資助，至今未到賬。”</p><p class="ql-block">L先生吸了口氣，沒再爭辯。他掛斷電話，切入法國線路。</p><p class="ql-block">“對不起，”他開口，“sorry，我們剛才賣給你們的那3吉瓦，現(xiàn)在……得買回來?！?lt;/p><p class="ql-block">那頭沉默了一秒，傳來一聲短促的“C’est pas possible”，隨后是一聲疲憊的嘆息。</p><p class="ql-block">L先生將注意力轉回國內調度，接通六個恢復區(qū)的協(xié)調會話。</p><p class="ql-block">“1區(qū)怎么樣？”</p><p class="ql-block">“聯(lián)合循環(huán)電廠啟機流程已全部就緒，按時執(zhí)行?！?lt;/p><p class="ql-block">“OK?！?lt;/p><p class="ql-block">“2區(qū)抽水蓄能已開始調度，運行計劃穩(wěn)定推進?！?lt;/p><p class="ql-block">“OK?！?lt;/p><p class="ql-block">“3區(qū)風電大部分仍在?！?lt;/p><p class="ql-block">“虧得我們當初給風電插上了旋轉慣量和瞬時備用這把雙刃劍。” L先生點頭，</p><p class="ql-block">“其實新能源運行范圍很寬”，L先生表示同意，并接著問，“總共多少？”</p><p class="ql-block">“大約10.4吉瓦?！?lt;/p><p class="ql-block">“點個贊?！?lt;/p><p class="ql-block">“4區(qū)風光儲已完成接入準備，隨時待命?！?lt;/p><p class="ql-block">“5區(qū)風電系統(tǒng)同步完畢?！?lt;/p><p class="ql-block">“6區(qū)呢？”</p><p class="ql-block">對面遲疑了一下：“6區(qū)是戶用光伏，分布在配電網，準確數量目前不詳。”</p><p class="ql-block">L先生盯著圖表，語氣驟冷：“平常是數字古典主義，今天成了數字抽象派？”</p><p class="ql-block">“您這不明知故問嘛。”對方嘆了口氣，“那只是估算數據。而且現(xiàn)在是孤網運行，等1區(qū)并網后我們再報修改值。”</p><p class="ql-block">L先生沉默一秒，抬頭望向控制中心外陽光灼灼的藍天。</p><p class="ql-block">他很清楚，此刻真正的問題，不在陽光。</p><p class="ql-block">而在那張網——那張將國家、市場、技術與政治緊緊纏繞在一起的電網。</p> <p class="ql-block"><b>16:00</b></p><p class="ql-block">調度中心。</p><p class="ql-block">4區(qū)來電，語氣急促，“黑啟動（不需要外部電源）反復失敗?！?lt;/p><p class="ql-block">此刻P先生正好坐在調度室督陣。他抬起頭，聲音低沉而有力：“為什么？”</p><p class="ql-block">“風電功率預測不準，”電話那頭答得干脆。</p><p class="ql-block">空氣一滯。</p><p class="ql-block">L先生側過身來，挑了挑眉：“德國弗勞恩霍弗的預測系統(tǒng)不是很準嗎？”</p><p class="ql-block">P先生頓了一下，像是要說什么，但最終只是抬起手，擋在嘴邊，語氣盡量低：“太貴……沒買。”</p><p class="ql-block">一瞬間，調度室里鴉雀無聲。誰也沒說話，只聽得見主控臺上風電出力曲線的抖動聲——那是一種幾乎讓人窒息的節(jié)奏，像心跳在混亂中逐漸失控。</p><p class="ql-block">L先生盯著屏幕，心里閃過一句話：有時候，電網不是被技術擊垮的，而是被預算。</p> <p class="ql-block"><b>17:00</b></p><p class="ql-block">調度中心的空氣像被烘干了一整天，沉悶而焦躁。每一通電話都像一次心跳，而L先生已經不記得自己第幾次看表了。</p><p class="ql-block">就在這時，3區(qū)來報：“風光儲孤網運行成功，頻率穩(wěn)定，電壓合格。”</p><p class="ql-block">L先生一瞬間沒有說話，仿佛沒聽清。隨即，他靠在椅背上，緩緩吐出一口氣。</p><p class="ql-block">“確認了嗎？”</p><p class="ql-block">“確認。同步穩(wěn)定，備用調節(jié)能力在15%以上。”</p><p class="ql-block">L先生點了點頭，臉上第一次浮現(xiàn)出真正的放松。他沒說出來的話，藏在心里：</p><p class="ql-block">——幸虧那時候自己咬牙堅持，讓3區(qū)風電強制配上旋轉備用和黑啟動。不然今天這個局面，怕是直接坍了。</p><p class="ql-block">有時候，一個技術人的固執(zhí)，比任何政策都更能救命。</p> <p class="ql-block"><b>18:00</b></p><p class="ql-block">6區(qū)與1區(qū)同步失敗。</p> <p class="ql-block"><b>19:00</b></p><p class="ql-block">3區(qū)反復掉網。</p> <p class="ql-block"><b>20:00</b></p><p class="ql-block">各區(qū)聯(lián)網。</p> <p class="ql-block"><b>21:00</b></p><p class="ql-block">4區(qū)風光儲終于聯(lián)網成功。</p> <p class="ql-block"><b>22:00</b></p><p class="ql-block">L先生站在調度中心高樓的落地窗前，望著夜色中的城市漸漸復蘇。一盞盞燈像被悄悄點燃的星星，把黑暗擦亮，宛如棋盤上重新歸位的棋子。</p><p class="ql-block">電話接通，是P先生。</p><p class="ql-block">“沒問題，您可以放心向總理府匯報，”L先生的語氣終于松快了一些，“現(xiàn)在，已有60%的地區(qū)恢復供電?！?lt;/p><p class="ql-block">那頭傳來一聲長長的呼氣聲。</p><p class="ql-block">“是的，老板，”L先生繼續(xù)說，“新能源救了我們的命。等明早太陽升起，光伏一覺醒來，我們就解放了?！?lt;/p><p class="ql-block">P先生輕笑了一聲，帶著幾分疲憊，也帶著一種遲來的肯定：“是啊。說到底，過去恢復慢，是因為我們還被老電廠的節(jié)奏拴著。大型煤電黑啟動，少說六小時，有時甚至拖到十二個小時?！?lt;/p><p class="ql-block">他頓了頓，像在翻一本舊賬，“而且那時候要從上往下——主干電網到配電網，一層層來。可今天，我們是反著來的，從底部點起，一路合圍?！?lt;/p><p class="ql-block">L先生沒有回應。他在心里“天啊”地嘆了口氣：老板又忘了那句“上下合圍，里應外合”。</p><p class="ql-block">他轉頭望向遠處那片剛剛恢復照明的居民區(qū)。燈光在夜色里跳動，像城市的心跳重新被喚醒。</p><p class="ql-block">但他心里清楚，今天這一切，其實是在敲響一記無聲的警鐘：系統(tǒng)設計，早已落后于能源技術的節(jié)奏。未來，誰還愿意等那些慢吞吞的老電廠慢悠悠地蘇醒？</p><p class="ql-block">他忽然想起那個舊日場景——巴塞羅那那次區(qū)域性故障，整整花了78個小時才完全恢復。</p><p class="ql-block">那是另一個時代的速度。</p><p class="ql-block">而今晚，黑夜尚未過去，城市已經重新亮起。</p> <p class="ql-block">第二天早上7點，西班牙電網的供電恢復率已達99.5%。</p><p class="ql-block">L先生凝視著現(xiàn)貨市場的手機屏幕出神。西班牙和葡萄牙的電價，穩(wěn)居歐洲大陸最低。</p><p class="ql-block">他感到一種難得的安寧，像一場極限演出終于順利謝幕。</p><p class="ql-block">他望向窗外。城市正在蘇醒，咖啡機在廚房里咕嚕作響，街燈一盞盞熄滅，白晝如常歸來——仿佛什么都未曾發(fā)生。</p><p class="ql-block">而那片神秘的云團，早已無影無蹤。</p><p class="ql-block">沒人知道它此刻身在何處。</p><p class="ql-block">也沒人知道——它，還會不會回來。</p> <p class="ql-block">下午，CNN記者將清稿發(fā)來，請L先生審閱。</p> <p class="ql-block">西班牙—葡萄牙大停電的全過程，僅在幾秒之間發(fā)生。第一次沖擊發(fā)生于2025年4月28日12:33 CEST（10:33 UTC），電網突現(xiàn)異常，雖短暫恢復，但隱患已埋。僅1.5秒后，系統(tǒng)再次發(fā)生斷連，引發(fā)運行參數劇烈惡化，觸發(fā)大規(guī)模發(fā)電單元脫網，并切斷了與法國的互聯(lián)線路。</p><p class="ql-block">總損失速率：不到5秒，西班牙電網失去約15吉瓦的發(fā)電能力，占當時總負荷的60%，引發(fā)全國性電網崩潰。</p><p class="ql-block">“一秒半的時間，對任何人類行為來說幾乎是眨眼之間；但在電力系統(tǒng)中，足以打破平衡，引發(fā)級聯(lián)故障?！?lt;/p><p class="ql-block">—— 西班牙輸電運營商“紅電公司”（Red Eléctrica）運營服務總監(jiān) 愛德華多·普列托（Eduardo Prieto）</p> <p class="ql-block">本技術小說由作者與AI共同創(chuàng)作完成，基于真實系統(tǒng)邏輯演繹虛構情節(jié)，以向能源系統(tǒng)背后那些無名英雄致敬。</p> <p class="ql-block"><b>后記：西班牙大停電另類維基</b></p><p class="ql-block"><u>有不少朋友問此次事件會對新能源的發(fā)展發(fā)生什么影響？</u></p><p class="ql-block">西班牙這次大停電可能會有正反兩方面的影響。俄烏戰(zhàn)爭使分布式電源備受關注，大電廠極易被炸毀。</p><p class="ql-block">西班牙這次的大停電還讓人看到快速恢復的可能，從圖中可以看出，核電（紅色）和煤電（黑色）第三天才開始發(fā)電。也就是說，新能源使全面恢復供電提前了一天半的時間。事故后仍然有很大一部分新能源仍然在發(fā)電。<span style="font-size:18px;">另一個值得注意的點是，這次風電似乎也展現(xiàn)出了不錯的韌性。</span>所有島嶼的微網也一個沒停電。</p><p class="ql-block">當然，這次西班牙大停電也給反新能源者提供了巨型炮彈。在他們看來這次恢復供電主要是靠法國和摩洛哥的外電，可是他們連圖都沒有仔細看就人云亦云。從圖中可以看出，黑色負荷曲線的空白處就是法摩兩國聯(lián)絡線的功率數，約占當時恢復總量的百分二十左右。也就是說，不過幾吉瓦，而西班牙的風光約占四分之三左右，起了決定性的作用。</p><p class="ql-block">當然，燃氣（桔紅色）對電壓支撐和同步頻率也至關重要。</p><p class="ql-block"><u style="font-size:18px;">還有不少朋友問為什么此次大停電恢復較快？</u></p><p class="ql-block">西班牙此次大停電能在極短時間內恢復，主要得益于三大因素：1）完善的應急預案與演練——故障發(fā)生后，相關部門可以立刻按預案啟動恢復程序；2）大規(guī)模風電與光伏并網——在黑啟動機組搭建起電壓／頻率基準后，可再生能源瞬時釋放數十吉瓦電能，成為恢復的“強力推進器”；3）跨境電源支援——除法國輸電網外，還引入了摩洛哥約700 MW的外部電力，進一步加快了重建速度。相比之下，2007 年巴塞羅那地區(qū)那次大停電則整整耗時 78 小時才全面恢復。</p><p class="ql-block"><u>朋友問應該吸取什么教訓？</u></p><p class="ql-block">在高比例新能源系統(tǒng)中，其他類型電源的在線數量本就有限（否則便不能稱為高比例新能源系統(tǒng)），傳統(tǒng)的備用系統(tǒng)難以實現(xiàn)秒級響應。因此，新能源系統(tǒng)本身必須具備必要的調節(jié)能力；若不具備，則需配套構網型儲能，或通過快速頻率響應機制來補充傳統(tǒng)的一次調頻。</p><p class="ql-block">當然，西班牙自己也需要加強電網互聯(lián)，減少形成孤網。事實上，西班牙已與摩洛哥達成電網合作協(xié)議。不過連接摩洛哥的三條線路的合計的上限將達到 2.1?GW?？墒?，這仍然不足以應付這次的危機。</p> <p class="ql-block"><u>關于一次調頻問題</u></p><p class="ql-block">根據西班牙輸電公司周二提出的初步假設，伊比利亞半島西南部的兩座光伏電站可能發(fā)生了某種異常事件，這或許是導致發(fā)電量驟降的幕后原因。同時有報道稱，這次光伏功率劇降是否由云穿越效應引起，還需進一步分析光伏逆變器的運行記錄。</p><p class="ql-block">根據當時的頻率下降記錄，電網第一次大約損失了約50兆瓦凈缺口，第二次西班牙境內損失了吉瓦級<span style="font-size:18px;">的光伏發(fā)電功率</span>，1.5秒后又出現(xiàn)吉瓦級光伏脫網，<span style="font-size:18px;">并在隨后3.5秒內進一步演化為功角失步，最后</span>導致西班牙與法國之間的聯(lián)絡線保護動作啟動，使西班牙電網被迫解列，形成孤網運行。</p><p class="ql-block">事實上，當天上午9點左右也曾發(fā)生過一次類似事件，但并未觸發(fā)聯(lián)絡線跳閘。該次事件后頻率迅速恢復正常，但媒體分析并未關注這一細節(jié)。這一現(xiàn)象表明，光伏出力的劇烈下降是暫時性的，很可能與云穿越效應有關；其他原因則往往會導致光伏缺口持續(xù)存在。</p><p class="ql-block">德國研究人員事后注意到9點出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，但認為這屬于不同電廠交替運行時產生的跳躍效應。然而，從頻率歷史曲線來看，近期僅事故當天連續(xù)出現(xiàn)過兩次類似現(xiàn)象。如果這真是所謂計劃發(fā)電引起的階梯式跳躍，那么類似情形理應反復出現(xiàn)。</p><p class="ql-block"><u>關于旋轉慣量和瞬時備用</u></p><p class="ql-block">西班牙電網的旋轉慣量和瞬時備用能力明顯不足。根據德國輸電公司的研究，只要約三分之一的風電和光伏自身提供瞬時備用，就足以滿足系統(tǒng)需求。目前，德國已開始在市場上采購瞬時備用。如果逆變器性能足夠優(yōu)良（例如采用高端逆變器），通過軟件升級即可實現(xiàn)這一功能。也就是說，需要增量風電和光伏應該提供瞬時備用，也需要增加由構網型儲能提供的旋轉慣量。輸電公司已頒布相關規(guī)定。相應成本可納入系統(tǒng)輔助服務費用，由所有用戶共同承擔。</p><p class="ql-block"><u>關于振蕩現(xiàn)象</u></p><p class="ql-block">事故發(fā)生前，電網曾出現(xiàn)短暫的低頻振蕩，屬于一次調頻可控范圍，且振蕩在事故發(fā)生前已消失。</p> <p class="ql-block">根據目前掌握的數據，德國研究人員認為此次事故更可能是由電壓振蕩引發(fā)，而非由穩(wěn)定性振蕩造成。由于不同地區(qū)的電壓波動幅度存在差異，這一判斷仍需進一步分析確認。下圖為2016年的電壓振蕩記錄，與頻率振蕩波形并無明顯相關性。由于事故起因是線路跳閘，因此研究人員推測電壓振蕩的可能性更大。</p> <p class="ql-block">盡管如此，德國研究人員指出，事故發(fā)生前又出現(xiàn)過一次幅度較高的低頻振蕩，仍需進一步研究其成因與影響。</p> <p class="ql-block">然而，事故期間的頻率變化率 （RoCoF）依然符合規(guī)程要求，低于2Hz/s及0.5 s窗口，表明初始失衡幅度并不極端，也沒有觸發(fā)并網規(guī)范的“強制脫網”閾值。不過，如果振蕩模態(tài)本身阻尼差，只要有持續(xù)激勵（如功率交換波動、勵磁控制不當），仍可能在 RoCoF 很小的情況下逐步放大。這還需要進一步的研究。</p> <p class="ql-block">從頻率圖上可以看出，事故發(fā)生前低頻震蕩的幅度已被控制在一定范圍內，但仍未完全消除。同時可以觀察到，事故瞬間電網出現(xiàn)了約50?MW的功率凈缺口，對應頻率斜率為2?GW/Hz。</p> <p class="ql-block">歐洲電網長期存在小幅度低頻振蕩，主要表現(xiàn)為兩種模式：0.12?Hz 和 0.25?Hz。本次振蕩頻率為 0.2175Hz，低于后者。類似現(xiàn)象曾在2016年發(fā)生，彼時的反演研究持續(xù)了近六個月。</p> <p class="ql-block"><u>故障穿越（FRT）功能</u></p><p class="ql-block">低電壓穿越LVRT（Low Voltage Ride Through）</p><p class="ql-block"> ? 要求逆變器在電壓跌落時保持并網不中斷，并可提供一定的無功支撐。</p><p class="ql-block"> ? 例如：在電壓跌至 0.5 p.u. 且持續(xù)不超過 0.2 秒時，應保持不脫網。</p><p class="ql-block">高電壓穿越HVRT（High Voltage Ride Through）</p><p class="ql-block"> ? 類似要求逆變器在電壓短時上升（如達 1.20 p.u.）時不應立刻斷開，而應具備滯后處理能力。</p><p class="ql-block"><span style="font-size:18px;">動態(tài)電壓支撐（</span>Dynamic Voltage Support）</p><p class="ql-block"> ? 要求逆變器在電壓異常時主動輸出/吸收無功，以幫助恢復并網點電壓，不只是被動等待回到正常區(qū)間。</p><p class="ql-block">EPRI 白皮書 《光伏電站輸出與云穿越引起的波動性》里提到：</p><p class="ql-block">云層引起的輻照波動為光伏并網帶來了特殊挑戰(zhàn)。</p><p class="ql-block">由于光伏組件對輻照變化反應極快，云層遮擋時可能在數秒內引發(fā)發(fā)電功率的大幅波動，幅度甚至超過電站額定容量的50%，且這種變化可能反復出現(xiàn)。</p><p class="ql-block">相比之下，風力發(fā)電由于旋轉部件具備慣性，其輸出變化相對平緩。</p><p class="ql-block">而光伏發(fā)電的快速波動則更容易引發(fā)電壓調節(jié)困難和負載跟蹤失衡。</p><p class="ql-block">當多個光伏系統(tǒng)集中接入同一配電線路時，云穿越現(xiàn)象可能引發(fā)局部電能質量問題，甚至因電壓異常等不穩(wěn)定因素觸發(fā)逆變器的保護機制，導致光伏系統(tǒng)脫網，瞬時損失大量發(fā)電能力。</p><p class="ql-block">據西班牙電網公司（Red Eléctrica）稱，調查集中在位于半島電力系統(tǒng)西南區(qū)域的兩座光伏發(fā)電廠的斷開情況。有人在文章下面評論，光伏脫網的地區(qū)一直有電壓問題。白皮書是2011年頒布的，德國一般認為這一問題已被解決。在大停電發(fā)生24小時之后，西班牙電網公司的技術人員正在分析一種最可能的解釋：光伏電站發(fā)生了連鎖式的跳閘事故。</p> <p class="ql-block"><u style="font-size:18px;">“防孤島”保護</u></p><p class="ql-block">2021年法西聯(lián)絡線解列后西班牙成為“孤網”，并沒有任何“防孤島”保護動作，因為那一概念僅適用于分布式逆變器在配電網中的孤島檢測；在西班牙，60%以上的光伏安裝在輸電網上，其安全機制則依賴線路保護、頻率／電壓保護和負荷切除。</p> <p class="ql-block"><u>構網型儲能尚難以完全承擔大規(guī)模慣量模擬的系統(tǒng)責任（性能、響應速度）？</u></p><p class="ql-block">德國研究人員利用一個簡化模型對西班牙大停電事件進行了反演研究，發(fā)現(xiàn)構網型儲能在解列后的性能優(yōu)于傳統(tǒng)機組，見下圖節(jié)點（1）和節(jié)點（2）</p> <p class="ql-block">西班牙官方最新消息：沒有任何告警和保護跳閘信息，格拉納達變電站失去了（光伏）發(fā)電功率，幾秒鐘后巴達霍斯和塞維利亞地區(qū)也失去了（光伏）發(fā)電功率。</p> <p class="ql-block"><b>德國光伏研究所（Fraunhofer ISE）5月8日信息：</b></p><ol><li>12:03 — 12:08 — 0.653赫茲低頻振蕩</li><li>12:19 — 12:22 — 0.215赫茲低頻振蕩</li><li>12:29:50 — ～650兆瓦發(fā)電功率中斷</li><li>12:32:57.2 — 50兆瓦損失（核實信息）</li><li>波爾圖上出現(xiàn)的頻率變化率峰值RoacoF：接近-2赫茲/秒</li></ol><p class="ql-block"><b>之前ISE有一個評論：</b></p><p class="ql-block">真正的故障則是在大約中歐夏令時間12:33開始的。</p><p class="ql-block">特別有趣的是：來自西班牙和葡萄牙的頻率測量顯示，其振幅明顯高于其他電網。這非常有力地表明伊比利亞半島內部存在本地振蕩——其周期約為5秒（相當于0.2 Hz）。</p> <p class="ql-block">INESC TEC是葡萄牙乃至歐洲領先的科研機構之一，在人工智能、能源系統(tǒng)、機器人技術等多個領域具有深厚的研究基礎和廣泛的國際合作網絡。其在技術轉移和產業(yè)化方面的積極實踐，使其在學術界和工業(yè)界都享有高度聲譽。</p><p class="ql-block">2025年5月7日，<span style="font-size:18px;">INESC TEC對西班牙大停電進行了全面地復盤：</span></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>頻率驟降與事件演化</b></p><p class="ql-block">在12:33:16，西班牙東南部發(fā)生了第一次發(fā)電損失，緊接著在12:33:18發(fā)生了第二次發(fā)電損失。這構成了一次極為罕見的n-2 發(fā)電故障事件。</p><p class="ql-block">從 12:33:18 起，系統(tǒng)頻率開始顯著下降。<u>為保護設備，多個光伏電站根據其保護協(xié)議自動脫網，以防止損壞</u>。</p><p class="ql-block">在最初的 5 秒內，西班牙約有15吉瓦的發(fā)電能力損失。伊比利亞電力系統(tǒng)頻率急劇下跌，最終導致葡萄牙和西班牙所有仍在運行的發(fā)電機組停機。葡萄牙測得的頻率下降速率超過每秒1.5赫茲，突顯出系統(tǒng)失穩(wěn)的速度之快。</p><p class="ql-block"><u>各類保護裝置按設計動作</u>，進一步引發(fā)發(fā)電損失，并導致法西互聯(lián)線路解列。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>頻率振蕩及其演變</b></p><p class="ql-block">當天上午約 11:20，伊比利亞電網出現(xiàn)了異常的頻率波動。這些波動由**相量測量單元（PMU）**探測到，該設備可精確測量電力系統(tǒng)中電壓和電流的幅值與相角。</p><p class="ql-block">位于馬拉加（Málaga）和波爾圖（Porto，INESC TEC）的 PMU 記錄顯示，這些頻率振蕩與里加（Riga）的 PMU 所記錄的頻率波動不同步，而且阻尼較差，表明系統(tǒng)存在穩(wěn)定性問題。</p><p class="ql-block"><u>這些頻率振蕩的范圍在 0.7 赫茲至 0.2 赫茲之間，在主事故發(fā)生之前一直存在于系統(tǒng)中，盡管其振幅有所減弱</u>。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>事故分析</b></p><p class="ql-block">與所有大停電事件一樣，理解事故發(fā)生的經過至關重要——尤其是需要明確導致西班牙發(fā)電機組停機的觸發(fā)原因，這是造成后續(xù)一系列事件的起點。通過對各類保護裝置動作的時間記錄、以及電壓和頻率隨時間變化的回顧性分析，有助于澄清此次事故的具體情況。此外，可能還需要進行進一步研究，以模擬事故前的運行狀態(tài)，從而查明事件的根本原因。</p><p class="ql-block">盡管具體原因仍在調查中，過去對類似事件的評估表明，可能有三項關鍵因素共同導致此次事故：<u>一是突發(fā)的發(fā)電損失（n-2故障情形）；二是在高比例可再生能源并網的背景下，系統(tǒng)慣量較低（這使得頻率對功率失衡更加敏感）；三是電壓偏移及其控制問題</u>。</p><p class="ql-block">在伊比利亞系統(tǒng)與波羅的海國家之間觀測到的頻率振蕩，屬于文獻中所稱的“小信號穩(wěn)定性”問題。這類問題表現(xiàn)為電力系統(tǒng)中的功率振蕩，引發(fā)顯著的頻率和電壓波動。在短路容量低的弱系統(tǒng)中，即使是輕微的相角擾動，也可能引發(fā)較大的電壓振蕩。</p><p class="ql-block">這些振蕩現(xiàn)象通常被稱為低頻振蕩（Low Frequency Oscillations，LFOs），頻率范圍通常在 0.1 至 2.0 赫茲之間，表現(xiàn)為不同區(qū)域內的同步機群之間相互振蕩。<u>這類振蕩源于同步發(fā)電機的旋轉部件之間的機電相互作用，涉及激勵系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、以及電力電子變換器的控制器等多個環(huán)節(jié)</u>。如果不能得到有效阻尼，這種振蕩可能會損壞設備、導致發(fā)電機組解列，最嚴重時甚至可能引發(fā)級聯(lián)故障，最終導致全網斷電。</p><p class="ql-block">因此，可以合理推測，這類物理機制可能在本次大停電中發(fā)揮了作用。</p><p class="ql-block">此外，還不能排除另一種不穩(wěn)定性來源：<u>風電和光伏電站中的電力電子變換器之間可能產生的相互振蕩。這類振蕩由電力電子設備的控制行為引起，同樣具有引發(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)定的潛在風險</u>。</p><p class="ql-block">需要指出的是，這次事故并不是伊比利亞電網首次經歷的大規(guī)模穩(wěn)定性事件。2021年7月24日，由于一系列連鎖故障，葡萄牙和西班牙所在的伊比利亞半島一度與歐洲大陸電力系統(tǒng)解列。事故起因是一場發(fā)生在法國南部穆克斯（Moux）地區(qū)的森林火災，火災導致Baixas–Gaudière輸電線路故障，使法西之間的其他互聯(lián)線路超載，最終引發(fā)系統(tǒng)分裂。</p><p class="ql-block">伊比利亞電網因此出現(xiàn)嚴重的頻率下降（最低至48.65赫茲），啟動了基于頻率的負荷切除措施，包括抽水負荷及其他負載，<u>同時還造成部分分布式可再生能源的脫網</u>。但在那次事件中，最終避免了全面停電。當時的頻率下降速率為0.7赫茲/秒，相對較緩。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>經驗教訓</b></p><p class="ql-block">在這一系列事件中，必須得出若干關鍵結論，以指導<u>如何運行一個高比例電力電子變換器并網的系統(tǒng)</u>——在英語術語中通常稱為“跟網型（grid-following）”系統(tǒng)，目前西班牙該類發(fā)電已占比約 80%。</p><p class="ql-block">包括西班牙國家電網運營商 REE 在內的多家歐洲輸電系統(tǒng)運營商（TSO），已經部署了廣域監(jiān)測系統(tǒng)（WAM, Wide Area Monitoring）。該系統(tǒng)通過 PMU（同步相量測量單元）來監(jiān)測電網穩(wěn)定狀態(tài)并檢測干擾（如 4 月 28 日觀察到的現(xiàn)象），從而為系統(tǒng)調度員發(fā)出預警。這類設備的廣泛部署對于當今電力系統(tǒng)至關重要，因為它們不僅支持詳細的事件分析，還能為制定糾正措施提供依據。</p><p class="ql-block">目前，這些系統(tǒng)正向廣域監(jiān)測保護與控制系統(tǒng)（WAMPAC, Wide Area Monitoring, Protection, and Control）演進，集成了保護與控制功能，結合了自動控制操作（如發(fā)電機調度或斷開國家間互聯(lián)線，例如法西邊界線）。這些功能有助于保持系統(tǒng)完整性，防止級聯(lián)故障。通過觀察系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征，WAMPAC 可以在無需預設事件組合或順序的前提下，簡化復雜事件的分析、檢測和緩解過程。</p><p class="ql-block">因此，系統(tǒng)運營商應部署動態(tài)安全監(jiān)測工具，以便及時識別關鍵運行條件，制定相應的預防性和糾正性控制措施。在系統(tǒng)運行規(guī)劃階段（例如日前市場階段），可以結合仿真與機器學習來制定對嚴重故障情形的應對措施。</p><p class="ql-block">這類工具可視為電力系統(tǒng)的“數字孿生”，模擬系統(tǒng)對擾動的預期響應過程。雖然人工智能（AI）被視為應對這類事件的有前景方案，但這類故障事件通常具有極低的發(fā)生概率，因而缺乏足夠的歷史數據支撐機器學習訓練；且其響應時間常常處于毫秒至秒級別，有時甚至比現(xiàn)代AI算法的推理時間還要短，甚至快于人類的反應時間。</p><p class="ql-block">因此，只有當AI模型與電力系統(tǒng)運行的物理方程相結合，確保與現(xiàn)有控制系統(tǒng)工具的互操作性，并維護良好的人機交互界面時，AI 才可能在決策過程中真正發(fā)揮積極作用。</p><p class="ql-block">從最終目標來看，相關軟件系統(tǒng)必須具備加速仿真能力，能夠在事件發(fā)生前進行影響評估，借助虛擬助手為調度人員提供支持。這些解決方案必須同時考慮系統(tǒng)內部的結構性因素（如系統(tǒng)慣量水平、設備老化）和外部威脅（如極端天氣、網絡攻擊）。因為此類事件往往具有跨時間與空間傳播性，并不總是首先影響地理位置相近的區(qū)域。</p><p class="ql-block">此外，還必須從確定性方法轉向概率性方法，以量化具體事件的發(fā)生概率和可能影響，從而進行風險評估，并評估預防性措施的有效性。</p><p class="ql-block">更重要的是，應對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的安裝與參數調校進行重新評估，或對現(xiàn)有設備重新標定。這些設備可關聯(lián)于同步發(fā)電機、FACTS裝置或運行在構網型（grid-forming）模式下的電力電子變換器。<u>構網型變換器在未來系統(tǒng)穩(wěn)定運行中扮演核心角色，因為它們可以模擬同步機行為，參與電壓與頻率控制</u>。此類設備可與電池系統(tǒng)聯(lián)合使用，應當在傳輸網中戰(zhàn)略性布置、規(guī)模適當，以確保其在各種運行狀態(tài)與穩(wěn)定性挑戰(zhàn)（暫態(tài)、頻率、電壓、小信號和變換器相關穩(wěn)定性）下的有效性。同時，它們還能通過提供合成慣量（synthetic inertia）來緩解同步慣量下降的影響。</p><p class="ql-block">未來伊比利亞半島的輔助服務市場必須引入新的服務內容，例如一次調頻儲備（FCR），除了已有的自動與人工二次調頻（aFRR 與 mFRR），這些服務可由儲能系統(tǒng)提供。葡萄牙電網運營商 REN 于今年 1 月宣布了一項<u>可再生能源參與 FCR</u> 的試點項目。同時，還應考慮部署更先進的服務，例如<u>快速頻率響應（FFR）</u>，可由基于電池或某些可再生能源變換器提供，具備快速響應頻率變化、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的能力。</p><p class="ql-block">與此同時，還應評估將部分同步發(fā)電機轉換為同步調相機的可行性。這些調相機在低功率運行（僅補償其自身損耗），可以提供電壓支撐和同步慣量，有助于應對頻率振蕩。</p><p class="ql-block">在調整策略方面，還需優(yōu)化保護系統(tǒng)參數以增強網絡韌性。ENTSO-E在其2018年文件《有限頻率靈敏模式（Limited Frequency Sensitive Mode）》中建議，擴大發(fā)電模塊的頻率運行范圍，即要求在 47.5Hz 至 51.5Hz 區(qū)間內保持并網至少30分鐘。同時應實施協(xié)調的頻率響應機制：過頻響應（LFSM-O，50.2Hz 啟動）和欠頻響應（LFSM-U，49.8Hz 啟動），響應時間應根據不同技術類型合理設定。此類措施旨在嚴重擾動事件（如系統(tǒng)解列）中避免不必要的發(fā)電設備脫網，為調度員爭取寶貴時間以實施應急措施并維持系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b>結語</b></p><p class="ql-block">技術手段是存在的，足以保障大規(guī)?？稍偕茉赐ㄟ^電力電子變換器并網情況下的系統(tǒng)安全運行。葡萄牙的馬德拉群島和亞速爾群島就是成功案例，它們已經接入高比例可再生能源，并通過構網型變換器實現(xiàn)了合成慣量、電壓與頻率的控制能力，從而可以快速抑制暫態(tài)擾動。這些島嶼系統(tǒng)的經驗應當加以轉化，應用于大陸電網的穩(wěn)定運行中。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/cV2Ip-qCuDh7enA9Zcu1Gg" target="_blank">西班牙大范圍停電的教訓和啟示：中、德對策比較</a></p><p class="ql-block"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/y8_53eJBY_b6iBoSw8VPVA" target="_blank" style="font-size:18px;">西班牙大停電啟示：面對高比例可再生能源，我們準備好了嗎</a></p>