【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 心智觀察所】
本周一,西班牙和葡萄牙發(fā)生了大規(guī)模、不明原因停電。
當天中午,西班牙電網(wǎng)崩潰并脫離歐洲主網(wǎng),最終波及葡萄牙及法國南部地區(qū),成為歐洲近二十年來最嚴重的電力事故。
盡管“沒有跡象”表明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)攻擊,但大停電的影響仍然是巨大的:在幾個小時內(nèi),伊比利亞半島數(shù)千萬人的現(xiàn)代生活儼然按下了暫停鍵。
到了當天晚間,西葡兩國部分地區(qū)的能源供應(yīng)正在逐步恢復(fù),不過可能仍需要幾天時間才能消除周一停電造成的損害。
盡管事件原委尚未浮出水面,但已經(jīng)有迫不及待的聲音開始痛批西班牙能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。聲稱“激進能源轉(zhuǎn)型”的深層風(fēng)險已無從掩蓋。
事實,真的如此么?
4月28日,在西班牙馬德里公開賽網(wǎng)球比賽場館內(nèi),觀眾在大停電期間閑逛。 圖自央視新聞
歷史如鏡:回顧2021年西班牙電網(wǎng)解列事故
的確,從時間上看,此次電網(wǎng)事故前有一個不大不小的新能源“flag”。
西班牙電網(wǎng)運營商Red Eléctrica不久前剛剛宣布,4月16日該國電網(wǎng)首次完全依靠可再生能源運行,風(fēng)能、太陽能和水力發(fā)電滿足了西班牙工作日的全部電力需求。五天后的4月21日,光伏發(fā)電又創(chuàng)下新紀錄,瞬時功率達20120兆瓦。
大規(guī)模停電事故后,這些亮眼的成績轉(zhuǎn)眼間成為批評者的標靶,部分聲音迅速將矛頭指向所謂"激進的能源轉(zhuǎn)型",批評者武斷地認為,西班牙左翼政府力推的"100%可再生能源"戰(zhàn)略,本質(zhì)上忽視了電網(wǎng)穩(wěn)定性的基本規(guī)律。可再生能源的間歇性特征會導(dǎo)致功率輸出劇烈波動,西班牙為追求減排目標過于激進地淘汰火電,導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰能力嚴重不足,釀成了此次“人禍”。
然而,這種簡單歸因是否經(jīng)得起歷史事實與技術(shù)邏輯的檢驗?
我們需要冷靜分析,避免在能源轉(zhuǎn)型這一關(guān)乎未來的重大戰(zhàn)略問題上陷入情緒化的陷阱。
回顧歷史,2021年歐洲電網(wǎng)也曾發(fā)生過兩次驚險的系統(tǒng)解列事故,尤其是當年7月24日西班牙事件,對于今天有極大的鏡鑒意義。
2021年7月24日,一架在法國西南部地區(qū)協(xié)助撲滅山火的水上飛機意外破壞了法國與西班牙之間的高壓輸電線,西葡兩國不得不啟動包括削減負荷在內(nèi)的應(yīng)急計劃,加泰羅尼亞、馬德里、安達盧西亞等半島大部分城市被迫停電。
事后分析表明,“7·24”事故中,由于西班牙、葡萄牙和法國南部系統(tǒng)慣量較小,頻率跌落幅度大、變化率大,頻率控制儲備(FCR)在30秒內(nèi)就達到額定備用容量,葡萄牙電網(wǎng)在頻率下降至49.2Hz時切除394MW可中斷負荷,最終觸發(fā)了低頻減載,切除了4.3GW終端負荷和2.3GW抽水蓄能機組。在頻率繼續(xù)下降至48.65 Hz的過程中,又觸發(fā)西班牙、葡萄牙和法國南部電網(wǎng)低頻減載,切除了4.3 GW終端負荷和2.3 GW抽水蓄能機組。由于低頻減載產(chǎn)生過切,西班牙、葡萄牙和法國南部電網(wǎng)發(fā)電功率過剩,造成過電壓,導(dǎo)致3689 MW電源脫網(wǎng)。
事件的關(guān)鍵點在于:2021年的解列事故根本原因并非能源結(jié)構(gòu)所致,而是電網(wǎng)本身的脆弱性。
分析這些事故的專家提出的解決方案也并非"放緩能源轉(zhuǎn)型",反而是加強電網(wǎng)建設(shè)與管理——包括完善調(diào)度員培訓(xùn)、加強電網(wǎng)安全穩(wěn)定管理、提升薄弱環(huán)節(jié)識別和連鎖故障控制能力等。
大停電的真正警示
回到當前西班牙的停電事件,我們有必要厘清幾個關(guān)鍵事實。
首先,將停電簡單歸因于“能源轉(zhuǎn)型過激”存在邏輯跳躍。西班牙電網(wǎng)運營商Red Eléctrica明確指出停電直接原因是"電網(wǎng)強烈振蕩",這種振蕩源于發(fā)電功率與負荷需求的劇烈失衡。而葡萄牙電網(wǎng)運營商REN則指出,極端氣溫波動導(dǎo)致400kV超高壓線路解列是直接誘因——這與2021年因高溫引發(fā)山火導(dǎo)致的線路故障幾乎如出一轍。
其次,西班牙作為“能源孤島”與歐洲主網(wǎng)連接薄弱的地理劣勢,才是導(dǎo)致其電網(wǎng)脆弱性的根本問題。伊比利亞半島電網(wǎng)僅通過少數(shù)跨國線路與歐洲大陸電網(wǎng)相連,抵御極端故障的能力本就較弱。這是一個結(jié)構(gòu)性問題,與新能源關(guān)系有限。
西班牙與歐洲大陸的電力互聯(lián)程度遠低于歐盟目標。盡管歐盟委員會設(shè)定了所有成員國到2030年應(yīng)達到15%的電力互聯(lián)水平目標,但西班牙的互聯(lián)容量僅占國內(nèi)峰值負荷的7.5%左右。西班牙一直呼吁增加與法國的跨境輸電容量,目前只有四條跨境線路連接兩國,遠低于其他歐洲國家之間的互聯(lián)程度。
第三,應(yīng)對極端天氣的能力不足是電網(wǎng)面臨的共同挑戰(zhàn)。隨著全球氣候變暖,未來一段時期極端天氣發(fā)生的頻度和強度均呈增大趨勢。考慮到西班牙正遭遇罕見熱浪,此次停電可以說同樣發(fā)生在極端氣溫條件下,這突顯了電網(wǎng)應(yīng)對極端氣候條件的準備不足。
值得注意的是,今天將西班牙停電歸咎于新能源,就像當年將2003年美國東北大停電歸咎于市場化改革、或者將2021年得克薩斯州大停電歸咎于風(fēng)電一樣,都是過度簡化復(fù)雜系統(tǒng)問題的表現(xiàn)。
2021年2月得克薩斯州大停電事件初期,許多人迅速將責任歸咎于風(fēng)力發(fā)電,但后續(xù)官方調(diào)查顯示,停電主因是天然氣基礎(chǔ)設(shè)施在極寒天氣下凍結(jié)失效,傳統(tǒng)能源設(shè)施的故障率遠高于風(fēng)電設(shè)備。這一教訓(xùn)告訴我們,在復(fù)雜系統(tǒng)中簡單歸因往往會誤導(dǎo)公眾認知和政策方向。
能源轉(zhuǎn)型與電網(wǎng)穩(wěn)定:解構(gòu)迷思
將西班牙停電事件簡單地解讀為“可再生能源過多導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定”的觀點,忽略了幾個關(guān)鍵技術(shù)事實。
首先,現(xiàn)代新能源電力系統(tǒng)完全有能力保持穩(wěn)定運行。丹麥2023年已實現(xiàn)全年發(fā)電量中70%來自可再生能源,愛爾蘭多次實現(xiàn)瞬時可再生能源滲透率超過75%的安全運行。廣泛實踐與行業(yè)共識表明,通過適當?shù)碾娋W(wǎng)投資和技術(shù)應(yīng)用,電力系統(tǒng)可以安全地容納高比例的可再生能源。
其次,電網(wǎng)穩(wěn)定性問題并非新能源獨有,傳統(tǒng)電網(wǎng)同樣面臨穩(wěn)定挑戰(zhàn)。大型燃煤和核電機組的突發(fā)故障往往會導(dǎo)致更嚴重的系統(tǒng)沖擊,因為單機容量大,故障影響集中。相比之下,分布式的可再生能源在單點故障時影響相對分散。
第三,技術(shù)解決方案已經(jīng)存在。電網(wǎng)穩(wěn)定性問題可以通過多種手段解決,包括:(1)加強區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián),增加系統(tǒng)韌性;(2)發(fā)展電力存儲技術(shù),平滑波動;(3)建設(shè)智能電網(wǎng),提高調(diào)度靈活性;(4)優(yōu)化市場機制,激勵靈活性資源參與。
在西班牙的案例中,問題不在于能源轉(zhuǎn)型的方向錯了,而在于電網(wǎng)現(xiàn)代化的步伐沒有跟上能源結(jié)構(gòu)變革的速度。這是一個協(xié)調(diào)和節(jié)奏的問題,而非方向問題。數(shù)據(jù)顯示,西班牙在電網(wǎng)投資方面確實存在不足,低于意大利乃至丹麥的投資水平。
當我們討論能源轉(zhuǎn)型時,常常忽視了氣候變化本身對電網(wǎng)安全運行帶來的挑戰(zhàn)。極端天氣事件增加了電網(wǎng)故障風(fēng)險,而氣候變化正是加劇這些極端事件的主因。從這個角度看,能源轉(zhuǎn)型不僅是應(yīng)對氣候變化的手段,也是降低未來電網(wǎng)風(fēng)險的必要舉措。
結(jié)語
西班牙停電事件無疑是一次嚴峻警示,但警示的是電網(wǎng)建設(shè)滯后于能源轉(zhuǎn)型的風(fēng)險,而非能源轉(zhuǎn)型本身的錯誤。正如2021年歐洲電網(wǎng)事故后反而加速的新能源轉(zhuǎn)型一樣,解決之道在于加強電網(wǎng)韌性,而非走回頭路。
面對氣候變化挑戰(zhàn),人類社會別無選擇,必須繼續(xù)能源轉(zhuǎn)型之路。但這條路不該是盲目的意識形態(tài)冒進,而應(yīng)是穩(wěn)健的系統(tǒng)性變革——加快輸電網(wǎng)架構(gòu)升級、發(fā)展電力存儲技術(shù)、完善電力市場機制、優(yōu)化調(diào)度控制策略——這些才是西班牙停電真正給我們的啟示。
歷史一再證明,能源轉(zhuǎn)型中的挫折往往成為推動相關(guān)技術(shù)與制度創(chuàng)新的契機。1965年美國東北大停電促成了現(xiàn)代電網(wǎng)安全標準的建立;2003年“8·14”停電推動了北美電力可靠性標準的法制化;2006年歐洲電網(wǎng)解列事故催生了歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯(lián)盟。相信這次西班牙停電也會成為歐洲,乃至全球能源轉(zhuǎn)型進程中的寶貴經(jīng)驗,促使我們建立更加智能、安全、靈活的現(xiàn)代電力系統(tǒng)。
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