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4月28日,西班牙电网突发重大故障。这一事件不仅是欧洲近年来最严重的停电事故,更为全球能源转型中的电网安全敲响了警钟。西班牙作为可再生能源发展的先锋,其电网暴露出的脆弱性折射出新能源高渗透率下的系统性挑战,也为中国乃至全球的能源转型发出了警示。
可再生能源“成长痛”的全球共性
西葡大停电并非孤例。近年来,德国、美国加州等地均因新能源高渗透率遭遇电网稳定性危机。例如,2022年德国因静风天气导致风电出力骤降,被迫重启煤电机组;2021年美国得克萨斯州遭遇寒潮,当地一半的风力发电机被冻住,引发大面积停电。
这些事件揭示出能源转型中的共性挑战。其一,可再生能源发电的波动性与惯性缺失问题突出,其出力受天气影响而剧烈波动,且缺乏传统火电的旋转惯量支撑,极易引发电网频率失稳。其二,调节资源结构性短缺,储能、燃气发电等灵活性电源建设滞后,导致电网应对突发功率波动的“缓冲带”严重不足。其三,跨区域电力互济能力薄弱,现有输电通道容量难以匹配新能源时空分布不均的特性,“余缺互济”能力受限。这些问题共同构成了高比例可再生能源接入下的电网脆弱性根源。
西葡大停电进一步揭示了一个更深层次的矛盾——新能源装机快速扩张与电网适应性升级严重脱节。数据显示,西班牙2023年可再生能源发电占比已达51.5%,但同期电网投资却逐年下滑,调节电源建设、数字控制系统升级等关键领域投入不足。这种“重电源、轻电网”的发展模式,导致系统备用容量仅剩3%,在光伏突发脱网时毫无招架之力。
构建“更智慧、更弹性”的新型电网
西葡大停电警示我们,能源转型不能“一条腿走路”,必须同步推进电网韧性建设。紧扣能源安全与转型大局,我国需在四大核心环节协同突破。
强化灵活性资源的重要作用是提升电网韧性的核心路径。一方面,需加快储能规模化建设,重点推进构网型储能、抽水蓄能电站建设,为系统提供快速响应的调节能力。另一方面,需激活存量调节资源潜力,通过推动煤电机组灵活性改造、探索气电与新能源“打捆”运行模式,充分挖掘传统电源的调峰调频价值,形成多能互补的调节体系。
电网“神经系统”的智能化升级是应对复杂运行挑战的关键。通过构建基于数字孪生、智能传感技术的全景感知体系,实现风光出力与负荷变化的秒级监测与预警,可大幅提升电网态势感知能力。同时,推广虚拟同步机、构网型逆变器等主动控制技术,增强新能源机组对电网频率和电压的主动支撑能力,推动新能源从“被动并网”向“主动参与”转变。
织密跨区电力互济“安全网”需在国内与国际层面双向发力。国内层面,应加快特高压通道建设,提升跨省区输电能力,破解新能源富集区外送瓶颈。国际层面,可深化与中亚、东南亚等地区的电力互联合作,探索构建“亚洲超级电网”,通过跨国互济提升区域能源安全保障水平。
完善政策与市场机制是保障转型可持续的基石。需健全辅助服务市场,通过容量补偿、峰谷电价等市场化手段,激励灵活性资源参与调峰调频。同时,强化极端天气应对能力,建立新能源出力与气象数据的联动预警系统,制定分级应急响应预案,形成“预防—预警—处置”全链条管理体系,为新型电力系统筑牢制度防线。
(作者单位:南方电网能源发展研究院有限责任公司)
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