WEN观察者网络思维观察者
那天中午,西班牙电力网崩溃了,并脱离了欧洲主要网络,最终影响了葡萄牙和法国南部,成为过去二十年来欧洲最严重的事故。
尽管“没有迹象”表明发生了网络攻击,但停电的影响仍然很大:在几个小时之内,伊比利亚半岛上数千万人的现代生活似乎已经按下了暂停按钮。
到那天晚上,西班牙和葡萄牙部分地区的能源供应逐渐恢复,但是消除周一停电造成的损害可能仍需几天。
尽管事件的整个故事尚未浮出水面,但已经有些不耐烦的声音开始批评西班牙的能源转型策略。声称“激进能量过渡”的深层风险不再能够被隐藏。
是真的吗?
历史就像镜子:对西班牙电网2021事故的评论
确实,从某个时间角度来看,在此电网事故发生之前,有一个大小的新能量“国旗”。
西班牙电网运营商RedEléctrica不久前宣布,4月16日,该国的电力网完全以可再生能源为基础,风,太阳能和水力发电生成满足了所有西班牙的电力需求。五天后,即4月21日,光伏发电创造了新的记录,瞬时发电为20,120兆瓦。
大规模停电后,这些令人印象深刻的成就已成为眨眼之间的批评家的目标。一些声音很快将手指指向所谓的“自由基能量转化”。批评家任意认为,西班牙左翼政府提出的“ 100%可再生能源”策略基本上忽略了电网稳定的基本定律。可再生能源的间歇性特征将导致功率输出的暴力波动。西班牙一直在彻底消除热力,以至于无法追求减排目标,从而导致电网的严重剃须能力不足,这导致了这一“人造灾难”。
但是,这种简单的归因能否对历史事实和技术逻辑进行考验?
我们需要冷静地分析并避免陷入与未来有关的主要战略问题的情感陷阱。
回顾历史,2021年的欧洲电力电网发生了两次激动人心的系统拆卸事故,尤其是当年7月24日的西班牙事件,这对今天至关重要。
2021年7月24日,一种水上飞机有助于扑灭法国西南部的野火,意外摧毁了法国和西班牙之间的高压传输线。西班牙和葡萄牙不得不启动紧急计划,包括减少负荷。加泰罗尼亚,马德里和安达卢西亚等半岛上的大多数城市被迫停电。
事后分析表明,在“ 724”事故中,由于西班牙,葡萄牙和法国南部系统的惯性少,频率下降幅度和较大的变化率,频率控制储备(FCR)在30秒内达到了额定的备份能力。当频率下降到49.2Hz时,葡萄牙电网切断了394MW,最终触发了低频负载,并删除了4.3GW端子负载和2.3GW的泵送存储单元。随着频率持续下降到48.65 Hz,在西班牙,葡萄牙和法国的南部电力网格中触发了低频负荷降低,切断了4.3 GW的终端负载和2.3 GW泵送存储单元。由于降低了低频负载,因此西班牙,葡萄牙和法国南部电网的发电电力导致过电压,导致过电压,从而导致3689兆瓦的电源断开连接。
事件的关键是,2021年事故的基本原因不是由能量结构引起的,而是电网本身的脆弱性。
分析这些事故的专家提出的解决方案不是“减慢能源转化”,而是要加强电网构建和管理 - 包括改善调度员培训,增强电网安全性和稳定性管理,改善弱环节识别和链断层控制能力。
大量停电的真正警告
回到当前的西班牙停电,有必要澄清几个关键事实。
首先,简单地归因于“能量过渡过冲”的逻辑跳跃。西班牙电网操作员RedEléctrica清楚地指出,停电的直接原因是“强烈的电网振荡”,这是由于发电和负载需求之间的严重失衡引起的。葡萄牙电网操作员REN指出,极端温度波动导致400kV超高电压线的脱钩是一个直接原因 - 这与2021年高温引起的野火造成的线路故障几乎相同。
其次,西班牙作为“能源岛”和欧洲主要网络的地理劣势是导致其电网脆弱性的基本问题。伊比利亚半岛电网仅通过几条跨国线连接到欧洲大陆的力量网格,其抵抗极端故障的能力本质上是弱的。这是一个结构性问题,与新能源的关系有限。
西班牙和大陆与电力的联系要比欧盟目标要小得多。尽管到2030年,欧洲委员会将所有成员国的电力互连水平的15%设定为目标,但西班牙的互连能力仅占国内峰值负荷的7.5%。西班牙一直在呼吁与法国的跨境传输能力增加,目前只有四个跨境线连接两国,远低于其他欧洲国家之间的互连。
第三,处理极端天气的能力不足是电网面临的普遍挑战。随着全球变暖,未来极端天气的频率和强度将会增加。考虑到西班牙正在经历罕见的热浪,可以说停电也发生在极端温度条件下,这突出了电网对极端气候条件的准备不足。
值得注意的是,如今,西班牙停电对新能源的责任,就像2003年中国东北部在市场面向市场的改革或2021年德克萨斯州的主要停电在风能方面一样,这也表现出了复杂系统问题的过度调节。
在2021年2月德克萨斯州停电的早期阶段,许多人迅速将责任归因于风力,但随后的正式调查表明,停电的主要原因是,在极端寒冷的天气中,天然气基础设施被冻结并失败,并且传统能源设施的故障率比风力发电设备高得多。本课程告诉我们,复杂系统中的简单归因通常会误导公众的看法和政策方向。
能量转化和网格稳定:解构神话
对西班牙停电的简要解释是“太多可再生能源会导致电网不稳定性”的观点忽略了几个关键的技术事实。
首先,现代的新能源系统完全能够保持稳定的操作。丹麦在2023年通过可再生能源实现了其年度发电的70%,爱尔兰在许多情况下以瞬态可再生能源渗透率超过75%,实现了安全的运行。广泛的实践和行业共识表明,电力系统可以通过适当的网格投资和技术应用安全地安全地容纳可再生能源。
其次,网格稳定性的问题不是新能源所独有的,传统的电网也面临着稳定的挑战。大型燃煤和核电单位的突然失败通常会导致更严重的系统影响,因为单个单元具有较大的容量,并且失败的影响集中。相反,在单个失败点,分布式可再生能源具有相对分散的效果。
第三,技术解决方案已经存在。网格稳定性问题可以通过多种手段解决,包括:(1)加强区域电网互连并提高系统的弹性; (2)开发电源储存技术以使波动波动; (3)建立一个明智的网格,以提高调度灵活性; (4)优化市场机制并鼓励灵活的资源参与。
在西班牙案件中,问题并不在于能量转化的方向是错误的,而是电网现代化的速度并没有跟上能量结构的变化。这是协调和节奏的问题,而不是方向问题。数据表明,西班牙确实存在电网投资的缺点,该投资低于意大利甚至丹麦的投资水平。
当我们讨论能源过渡时,我们经常忽略气候变化本身对电网安全运行构成的挑战。极端的天气事件增加了网格故障的风险,气候变化是这些极端事件加剧的主要原因。从这个角度来看,能源转化不仅是应对气候变化的一种手段,而且是降低未来电网风险的必要措施。
结论
西班牙的停电无疑是一个严重的警告,但是电网构造落后于能量转化的风险,而不是能量转化本身的错误。就像2021年欧洲电网事故发生后加速的新能源转换一样,解决方案是增强电网的弹性,而不是回去。
面对气候变化的挑战,人类社会别无选择,只能继续进行能量转变的道路。但是,这条道路不应该是盲目的意识形态进步,而是稳定而系统的变化 - 加快了传输网格架构的升级,开发电力存储技术,改善电力市场机制以及优化派遣和控制策略 - 这些是西班牙电力乘地的真正灵感。
历史反复证明,能源转型的挫折通常成为促进相关技术和机构创新的机会。 1965年,中国东北部的大量停电导致建立了现代电力电网安全标准; 2003年的“ 8.14”停电促进了北美电力可靠性标准的合法化; 2006年,欧洲电力电网开发事故诞生了欧洲传输系统运营商联盟。我认为,这次西班牙停电将成为欧洲甚至全球经济的能源转型过程中的宝贵经验,促使我们建立了一个更聪明,安全和灵活的现代电力系统。
来源|心灵观察