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喝茶導致電網危機

2024年的歐洲杯決賽在西班牙隊和英格蘭隊之間展開，隨著中場休息的哨聲響起，數百萬英格蘭球迷為了平復45分鐘積蓄的緊張壓力，不約而同沖進廚房燒水泡茶。此時，英國電網的電力需求在幾分鐘內激增超過1000兆瓦。還好，英國的電力工程師對此早有預料，各種備用電源立馬滿負荷運行，保證電網安全運行。

這種因熱門電視節目導致電網用電量巨幅波動的情況是英國獨有的現象，電力工程師給它取了一個名字“TV pickup（電視激增）”，這是英國茶文化與電網平衡的共同結果。

英國人喜歡喝茶，當大型體育賽事和熱門電視劇到了廣告時間段或大結局時，英國人都要來一杯熱茶平復心情，而且他們用的開水壺功率也普遍較大，通常是2.5千瓦到3千瓦（我國的通常是1.5千瓦）。數百萬個電熱水壺同時開啟時，電力需求能短時間內激增數百甚至數千兆瓦。在其他歐美國家，由于生活習慣不同，類似的浪涌（電路中出現的瞬間過電壓或過電流現象）不太常見。

1990年世界杯半決賽英格蘭點球大戰中輸給德國，爆發了2800兆瓦電力需求

如果僅僅是“電視激增”，英國電網還能應對。但近些年新能源的推廣，給英國、乃至世界各國的電網都提出了新的挑戰，甚至引發了大型停電事故。

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更加脆弱的可再生能源電網

4月28日中午，一場大停電席卷歐洲伊比利亞半島。5秒鐘內西班牙60%電力（15GW）供應中斷，目前懷疑是西班牙西南部大型光伏電站脫網，繼而更多發電站連續脫網，西班牙加泰羅尼亞地區與法國西南部之間本就稀少的幾條互聯線路因電網不穩全部自動斷開。

此時，伊比利亞半島電網已成孤島（局部電網與主網脫離后發電設備仍為局部區域供電），失去外部電力支持后大雪崩已不可避免，接下來主要靠從西班牙進口電力的葡萄牙全國斷電，法國和意大利的部分地區也被牽連停電。

這是歐洲歷史上最大規模的停電事故,超5000萬民眾受影響，交通、通信、醫療等關鍵領域停擺。大量居民涌入商店搶購食品，卻因無法使用電子支付系統面臨困難，店員不得不使用紙筆記錄現金交易。

場歐洲史上最嚴重的停電事件，無疑給正在推進能源轉型的歐洲各國敲響了警鐘。這不單暴露了歐洲電網在建設和安全技術上的不足，還引發了政治信任危機，因為就在大停電前六天，西班牙剛剛慶祝首次實現工作日完全由可再生能源供電，這被當成政府可再生能源政策勝利的里程碑事件，在短短幾天后就成了在野黨攻擊的目標。

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電力平衡是一道難題

電力在電網中幾乎是瞬間傳輸的，我們用多少就需要發電廠生產多少，因此我們每臺用電設備在電網的另一頭肯定連著某臺或某幾臺發電設備，這些設備可能是傳統的燃氣輪發電機，也可能是風電、光電等新能源，還可能是各類儲能電站。

由于電力的生產和消費都是即時的。如果電網的電力需求突然超出電力供應能力，發電機組轉子受到的阻力會增大，轉速逐漸降低，連帶著整個電網的頻率也會降低。各國電網都是針對特定頻率的交流電設計的，對英國電網來說，交流電頻率只能在49.5赫茲到50.5赫茲之間波動（50±0.5Hz），如果頻率超出這個范圍，很多電網設備就無法正常運行，為了維持電網整體安全，這些故障設備通常會通過主動同主網解列（通過人工操作或保護及自動裝置動作，使電網中開關斷開，從而讓發電機脫離電網或使電網分成兩個及以上部分運行的過程。

當發電廠遇到事故時，為避免故障擴大或對主網造成更大影響，會采取解列操作，主動與主網脫離，成為“孤島”）。這種事故輕則導致局部停電，重則拖累整個電網崩潰。

在以重型旋轉發電機（火電廠或核電廠的蒸汽輪機或燃氣輪機）為主的傳統電網中，即使遇到電力供需不平衡時，質量龐大轉子具有的慣性也能吸收和平滑一部分波動，這被稱為電網的轉動慣量。

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一片云也可能崩潰電網

但這種電力波動問題是可再生能源最大的挑戰之一。太陽光中的光子激發光伏板中的電子會產生直流電。風速變化會影響風力發電機電流的頻率，為了避免這種頻率變化帶來的影響，通常風電會使用變流器將交流電轉換為直流電。

這些再生能源產生的直流電需要用逆變器通過快速開關電路將直流電調制為特定頻率的交流電才能接入電網。這種電子逆變器完全沒有物理慣性，一旦遭遇電網擾動，更容易造成系統失穩——新能源占比提高，電網整體轉動慣量下降，小幅波動更容易引發頻率的大幅波動，進而觸發電站自我保護，主動解列，發生更大的連鎖反應。

造成這次伊比利亞半島大停電的具體原因仍沒有公布，初步跡象表明，高占比的可再生能源發電，區域互聯不足、儲能短板、常規電源支撐不足等導致系統慣性缺失，基礎電路老化與智能化不足（40%以上的歐洲電路運行超過40年）都是引發此次停電事故的基礎因素。在電力供需出現顯著不平衡時，即便是一片烏云給光伏發電廠帶來小小的初始擾動也可能誘發更大的停電。

2025年一季度，我國風電光伏發電累計裝機達到14.82億千瓦（其中風電5.36億千瓦，光伏發電9.46億千瓦），歷史性的超過了火電裝機總量（14.51億千瓦）。

傳統電網是基于原有火、水、核電等穩定電源建立的，隨著新能源占比提高，電網整體的轉動慣量也在快速下滑，這對電網的穩定運行提出了更高的挑戰。因此，當前電力系統需要進行重大調整，使用包括虛擬慣量、錯峰綠電交易、負荷響應和儲能電站等措施來維持電網穩定運行。

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AI虛擬電廠

前不久，在深圳，只要把自己的電動汽車連在特殊的充電樁上就有錢拿，因為他們接了虛擬電廠的訂單，把電動汽車做了充電寶，一輛車1.5小時就能回饋電網30度電。

這種好事在上海、遼寧、廣東、江蘇、云南等地也有，今年，遼寧上線了首個全國產AI虛擬電廠，利用深度學習算法和多源數據融合技術，在毫秒級完成數據交互，實現電力價格精準預測與實時交易，并通過區塊鏈技術構建省間電力交易智能通道。接下來全國各地將會組建更多虛擬電廠。

虛擬電廠不是真正的發電廠，而是通過信息技術和軟件系統控制各類電源和分散的儲能資源，平衡電網供需的“智能管家”。

先進通信技術、快速測算能力、多種能源接口構建虛擬電廠

用電高峰到來時，虛擬電廠發出要電的訂單，電動汽車、各種儲能電站、屋頂光伏甚至5G基站（每個5G基站都配有不小的蓄電池）開始“接單”反向放電。

工廠和家庭雖然不能放電，但他們也能“接單”，通過關閉機器和空調少用一些電。到了用電低谷期，虛擬電廠又會發出電價優惠的通知，吸引電動汽車來充電。

去年夏天，上海虛擬電廠就實現了20多次“消峰填谷”，靈活供電的能力已經媲美一臺大型火電機組。

北京與新疆相隔3000多公里，光照時差有2個多小時，當北京華燈初上時新疆正沐浴在午后的陽光中。今年4月，新疆就通過錯峰綠電交易賣給北京1200萬度光電。

看出來了吧，虛擬電廠對外既可以作為“正電廠”向系統供電，也可以作為“負電廠”消納系統的富余電力。5年內，你我家中的空調、電動汽車都可能是這張電力大網中的“貢獻者”。

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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