«电子设备几乎无法取代旋转部件！»
西班牙大停电访谈
目前尚不确定今年5月底西班牙发生大规模停电的具体原因。《Markt&Technik》采访了多特蒙德工业大学能源系统、能源效率与能源经济研究所所长克里斯蒂安·雷坦茨教授，了解调查进展及可能的成因。
Markt&Technik：2025年4月28日12:33发生在西班牙的这场轰动性大停电至今仅几周时间。此后，网络上流传着各种关于事故原因的猜测。专家们现在已经能够查明事情的真相了吗？
克里斯蒂安·雷坦茨教授，多特蒙德工业大学：目前这一事件仍在调查之中。在官方报告发布之前，一切都只能是猜测。
Markt&Technik：不过，对于欧洲电网的状况以及事故前西班牙的具体情况，目前已有一些事实可以确认吧？
雷坦茨：在格拉纳达、巴达霍斯和塞维利亚等南部省份，总共2.2吉瓦的发电能力在一分钟内突然中断。随后发生了连锁切断，包括负荷切除、西班牙与法国电网的断开，最终导致整个伊比利亚半岛的大停电。一个关键因素是，西班牙与法国之间的电网联络点较少，互助能力有限。这其中包括巴塞罗那附近的一条高压直流输电线路，该线路虽然支撑了更长时间，但最终也失效了。另一个现象是，欧洲电网联络系统中功率交换的振荡幅度日益加大，这与过去几年将波罗的海国家和乌克兰纳入电网有关。目前尚不清楚这些振荡是否是此次大停电的诱因之一。
Markt&Technik：但最终导致停电的直接原因还不明确吗？
雷坦茨：原因与结果之间的关系、振荡是否产生了影响、西班牙与法国之间连接数量较少的因素是否起到作用、可再生能源发电的损失是如何发生的，以及其他因素是否有影响，目前都还没有定论。
Markt&Technik：可能的诱因如此之多，还有希望查明大停电的具体成因吗？
雷坦茨：欧盟肯定会发布最终报告，目前所有参与调查的专家都非常谨慎，因为这是一个非常敏感的话题。保险公司也急于弄清原因和责任方，因为这涉及巨大的经济利益。这当然也是一个政治问题，最终报告公布后，能源转型的支持者和反对者都会从中寻找对自己有利的论据。但最重要的是，确保此类事件不再发生。
Markt&Technik：这次事故为何如此复杂？
雷坦茨：通常情况下，因果链条比较容易重建：一条线路故障后，引发后续故障。例如几年前克罗地亚曾发生过类似情况，一次误操作引发了一连串后果，但最终并未导致大停电。类似情况在2006年德国也发生过，当时为了让一艘新建船只通过埃姆斯河而临时切断了一条线路。这本是计划中的操作，但事先的计算不够充分，导致后续故障，欧洲电网被分割成几个不同频率的区域，险些造成大停电。
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尽管有计划——大停电是如何发生的 |
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2006年，一艘新造的船只需要从造船厂经埃姆斯河驶向公海。为此，必须临时关闭一条高压输电线路。这一操作已按规定申报并获得批准，线路并非意外中断，而是按计划断开的。负责调度的工作人员事先也检查了电网是否能够承受这次断线操作。由于操作发生在夜间，人们认为从计算到实际操作之间，电网负荷不会发生显著变化。 然而，他们没有将风力因素考虑充分。当天风力强劲，导致剩余的输电线路超负荷运行并接连跳闸，引发了典型的连锁反应。结果是：1050万人最多经历了一小时半的停电。 事情远未结束。整个欧洲电网被分裂成三个不同频率的子网。而处于突发形成的子网内的调度中心当时根本无法看到这一情况。这些子系统被较快地重新并网——但并不知道相角是否一致。ABB能源技术部门市场与销售负责人、VDE主席团成员约亨·克罗伊泽尔教授当时说：“幸好一切顺利，但结果本可能截然不同。毕竟，其中一个独立子网当时距离全面断电只差一步。” 更糟的是：风力发电机组为了自我保护（这是它们的设计要求），一旦检测到电网异常就立即脱网。而后，大量分布式发电单元试图自行、无协调地重新接入电网。 这两方面都极大地增加了恢复系统正常状态的难度。 UCTE（欧洲同步电网运营商协会）的事故调查报告也表明，大量“出乎意料”的分布式发电单元使得事故处理变得更加困难。而这些发电设施的数量实际上并不清楚，因为当时并没有关于接入此类设备的信息报告义务。(ha) |
在西班牙大停电发生前，光伏发电量很高。这是否与事故有关？
在大停电发生前，西班牙有很高比例的电力来自光伏发电。不过，光伏逆变器会向电网引入谐波，而这些谐波可能会影响其他逆变器。受到这些谐波干扰的逆变器可能会对其运行方式做出反应并发生变化。这种现象被称为“谐波相互作用”，它可能引发一些非常不希望看到的后果，例如当电流过大时引发火灾。但这种效应在此次事故中是否发生，目前尚不清楚。
逆变器数量越多，问题就越严重吗？
逆变器密度过高确实可能成为一个问题，这是众所周知的。我举两个例子：海上风电场的电力会在转换平台上被转换成高压直流电，通过海底电缆传输到陆地，再转换回交流电。2013年，一座转换站的滤波器就因谐波相互作用发生火灾。这一现象相对较新，直到2015年才被正式定义。
几个月前，德国北部的部分海上高压直流输电系统发生故障。虽然具体原因不明，但有迹象表明谐波相互作用可能也在其中起了作用。
是否关键不在于电力是来自可再生能源还是同步机，而是电网结构起决定性作用？
两方面都很重要。过去几年，大量可再生能源已经稳定接入电网，而同步机发电减少。要进一步提升可再生能源占比，还需要解决一些技术问题。不过，一旦发生大停电，电网及系统重建才是关键。伊比利亚半岛在这方面表现出色，在12小时内恢复供电。这得益于经过培训的专业人员和可用于黑启动的电厂或储能设施，这显然在此次事故中发挥了作用。
过去电网失稳的最初几秒是靠旋转部件稳定的。未来如果没有旋转部件，是否可用电子控制的储能设备代替？
旋转部件可以通过电子控制和软件几乎完全模拟，但太多控制器也可能——正如我们已见过的——带来不稳定性。目前欧洲大约有6000座传统电厂，但有数十万座光伏和风力发电设施。就惯性能量储备而言，这一比例并不理想。在这种情况下，如何精确地调控所有带逆变器的分布式电源以维持电网稳定，尚无定论。
西班牙有多少传统电厂？
大停电发生时，西班牙只有少数几座传统电厂在运行。这可能是引发停电的因素之一。尤其是当时西班牙传统同步机发电和光伏、风电发电的比例明显低于德国。
德国为何至今未发生过大停电？
大停电通常由多种因素共同导致，每个单独因素都不至于灾难性，但它们极少发生的组合却可能引发停电，尤其是如果还叠加不可预见的自然事件。任何技术系统都有极限。这些组合因素也会随时间变化，因此大停电几乎无法预测。当西班牙的事故调查清楚后，大家都可以从中吸取教训，防止类似事件再次发生，就像2006年埃姆斯事故后那样。但未来还会出现其他未知组合。随着可再生能源、储能设备及其电子控制和软件的大量应用，组合可能性增加，如果不对干扰机制和技术条件进行充分分析和研究，大停电的风险就会升高。
那么，是否应确保即便大规模发展光伏和风电，也要保留足够的旋转部件？
绝不能掉以轻心。如果电子控制不足以保证稳定性，例如可以安装旋转相位调节器，也就是所谓的旋转部件。
德国有这方面的规划吗？
联邦经济部已委托编制相关路线图，科学家、行业专家、VDE等都参与其中。目标是明确如何维持电网稳定，并制定相应的行动计划。