中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2025年4月28日發(fā)生的西班牙—葡萄牙大停電，從事故機(jī)理層面分析，并非傳統(tǒng)意義上的“電源不足”事件，而是一場(chǎng)由系統(tǒng)電壓快速升高及電壓控制失效觸發(fā)、并進(jìn)一步演化為級(jí)聯(lián)解列的系統(tǒng)性事故。專家組在最終報(bào)告中指出，事故當(dāng)日，伊比利亞系統(tǒng)在高比例可再生能源出力、高外送功率、局部振蕩以及一系列運(yùn)行方式調(diào)整的共同作用下，進(jìn)入了電壓安全裕度顯著收窄的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)后續(xù)有功變化、無(wú)功吸收能力下降以及保護(hù)動(dòng)作相互疊加后，系統(tǒng)在極短時(shí)間內(nèi)失去控制。[1]
對(duì)于未來光伏電站與儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)而言，該事故最重要的啟示在于，項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)不應(yīng)繼續(xù)停留于“滿足并網(wǎng)條件”和“提供計(jì)劃有功出力”這兩個(gè)傳統(tǒng)層面，而必須轉(zhuǎn)向“在動(dòng)態(tài)擾動(dòng)過程中持續(xù)參與系統(tǒng)電壓控制與穩(wěn)定支撐”。報(bào)告明確指出，西班牙可再生能源場(chǎng)站在事故當(dāng)日普遍采用固定功率因數(shù)控制方式，而這一方式正是導(dǎo)致事故鏈條惡化的關(guān)鍵因素之一。固定功率因數(shù)模式意味著場(chǎng)站無(wú)功輸出與有功出力呈比例耦合關(guān)系：一方面，任何快速有功變化都會(huì)同步轉(zhuǎn)化為快速無(wú)功變化，從而將電壓爬坡直接注入系統(tǒng)；另一方面，此類資源在電壓波動(dòng)時(shí)無(wú)法依據(jù)系統(tǒng)電壓狀態(tài)自適應(yīng)地提供支撐，因此不能承擔(dān)真正意義上的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)職責(zé)。[1]
因此，未來光伏電站的控制架構(gòu)應(yīng)當(dāng)由“功率因數(shù)合規(guī)”轉(zhuǎn)向“電壓控制優(yōu)先”。報(bào)告對(duì)無(wú)功控制方式作出了清晰區(qū)分，指出電站可采用無(wú)功設(shè)定值控制、電壓控制或固定功率因數(shù)控制，而電壓控制模式的本質(zhì)在于，由場(chǎng)站依據(jù)連接點(diǎn)或機(jī)端電壓目標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功注入與吸收，使電站成為系統(tǒng)電壓控制鏈條中的主動(dòng)節(jié)點(diǎn)，而非被動(dòng)響應(yīng)裝置。對(duì)于新建光伏項(xiàng)目而言，這意味著逆變器控制器、站級(jí)控制器、自動(dòng)電壓控制（AVC）邏輯、調(diào)度接口以及驗(yàn)收測(cè)試條款，均應(yīng)圍繞“可切換、可驗(yàn)證、可調(diào)度的電壓控制能力”進(jìn)行定義，不應(yīng)再將這一能力視為附加功能。[1]
對(duì)儲(chǔ)能電站而言，這一啟示具有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性意義。事故調(diào)查在振蕩與穩(wěn)定性分析部分專門指出，未來系統(tǒng)層面需引入針對(duì)發(fā)電機(jī)組與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）的協(xié)調(diào)檢查、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及認(rèn)證機(jī)制，以驗(yàn)證其是否真正具備電網(wǎng)規(guī)范所要求的穩(wěn)定性能與強(qiáng)制服務(wù)能力；同時(shí)，還應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)及更高頻率的監(jiān)測(cè)手段，持續(xù)識(shí)別并校核變流器驅(qū)動(dòng)型不穩(wěn)定現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。這表明，儲(chǔ)能項(xiàng)目的設(shè)計(jì)邊界已不應(yīng)局限于充放電功率、能量時(shí)長(zhǎng)及效率指標(biāo)，而應(yīng)將動(dòng)態(tài)支撐能力、控制器穩(wěn)定性、擾動(dòng)穿越行為及現(xiàn)場(chǎng)可驗(yàn)證性納入核心交付內(nèi)容。換言之，未來儲(chǔ)能電站不應(yīng)僅被視為能量管理設(shè)備，而應(yīng)被界定為可驗(yàn)證的系統(tǒng)穩(wěn)定控制資源。[1]
西葡事故同時(shí)表明，有功控制與無(wú)功控制已不能繼續(xù)割裂設(shè)計(jì)。事故發(fā)生前后，西班牙大于5 MW的可再生能源機(jī)組在12:32:00至12:32:48之間有功出力下降約500 MW，而此類機(jī)組維持固定功率因數(shù)運(yùn)行，導(dǎo)致有功變化同時(shí)引發(fā)無(wú)功輸出變化；與此同時(shí)，部分分布式風(fēng)光機(jī)組快速降出力或脫網(wǎng)，配電網(wǎng)凈負(fù)荷亦出現(xiàn)上升，進(jìn)一步削弱了系統(tǒng)在快速升壓階段所需的無(wú)功吸收能力。基于這一過程，專家組在建議中明確提出，應(yīng)避免出現(xiàn)與系統(tǒng)電壓控制響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)乃至更快的快速無(wú)功變化；在固定功率因數(shù)模式尚未完全退出之前，可通過連接要求、控制器參數(shù)或結(jié)算機(jī)制使有功變化更加平滑，從而約束由有功變化誘發(fā)的快速無(wú)功擾動(dòng)。[1]
這一結(jié)論對(duì)未來光伏與儲(chǔ)能項(xiàng)目提出了明確的工程要求。光伏場(chǎng)站在限發(fā)、恢復(fù)、計(jì)劃曲線切換、云影引發(fā)的出力重構(gòu)等情形下，不應(yīng)單純追求對(duì)調(diào)度曲線的“快速貼合”，而應(yīng)在控制器層面引入與系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)時(shí)間常數(shù)相匹配的有功變化率約束。儲(chǔ)能場(chǎng)站亦然，在充放電切換、功率反轉(zhuǎn)、一次調(diào)頻響應(yīng)或跟蹤調(diào)度指令時(shí)，不應(yīng)僅將最快跟蹤作為優(yōu)化目標(biāo)，而應(yīng)將功率爬坡限制、P-Q協(xié)同限幅及多機(jī)協(xié)調(diào)邏輯納入標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，以防止儲(chǔ)能自身成為快速電壓擾動(dòng)的放大源。[1]
保護(hù)定值與穿越能力的設(shè)計(jì)邊界亦須由“設(shè)備自保”轉(zhuǎn)向“系統(tǒng)協(xié)調(diào)”。報(bào)告指出，在12:32:57至12:33:19之間識(shí)別出的19次發(fā)電脫網(wǎng)中，有9次偏離適用要求，造成1866.7 MW功率損失；對(duì)已獲取的8組過電壓保護(hù)定值，專家組認(rèn)定其全部與適用要求不一致。報(bào)告特別強(qiáng)調(diào)，適用要求的含義在于設(shè)備至少應(yīng)保持并網(wǎng)至規(guī)定電壓閾值與持續(xù)時(shí)間，而非一旦達(dá)到該閾值便必須立即跳閘。這一結(jié)論對(duì)未來光伏與儲(chǔ)能電站的保護(hù)設(shè)計(jì)具有直接約束意義：過電壓、欠電壓、頻率及相位相關(guān)保護(hù)定值，必須與并網(wǎng)規(guī)范、系統(tǒng)暫態(tài)耐受要求及連接點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行邊界逐項(xiàng)校核，不得以保守定值侵蝕本應(yīng)用于系統(tǒng)安全防御的動(dòng)態(tài)裕度。[1]
此外，電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)再被視為與主網(wǎng)穩(wěn)定問題相互獨(dú)立的“站內(nèi)工程”。報(bào)告在分析部分指出，部分本地匯集網(wǎng)絡(luò)的電壓控制設(shè)計(jì)與系統(tǒng)需求并不一致，固定功率因數(shù)機(jī)組、快速有功爬坡、動(dòng)作較慢的分接頭變壓器以及不協(xié)調(diào)的保護(hù)設(shè)置疊加后，會(huì)放大局部過電壓風(fēng)險(xiǎn)并提高脫網(wǎng)概率。專家組明確認(rèn)為，部分連接點(diǎn)后方本地發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的電壓控制設(shè)計(jì)未能滿足系統(tǒng)需求，導(dǎo)致在快速電壓變化下，變壓器分接頭調(diào)整與固定功率因數(shù)控制的組合不足以承受擾動(dòng)。這意味著，未來大型光伏與儲(chǔ)能項(xiàng)目必須將集電系統(tǒng)、主變分接頭、站內(nèi)靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）/靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）、分層電壓控制及保護(hù)配合納入同一控制框架進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，而不能將站內(nèi)電壓?jiǎn)栴}簡(jiǎn)單交由慢時(shí)間尺度的主變調(diào)壓裝置處理。[1]
在無(wú)功裝備配置方面，西葡事故表明，傳統(tǒng)的“夠用即可”思路已難以滿足高比例電力電子化系統(tǒng)的安全需求。報(bào)告指出，西班牙系統(tǒng)中約有90組并聯(lián)電抗器，但在事故前后的快速電壓上升過程中，相當(dāng)部分無(wú)功吸收能力未能及時(shí)投入，其原因之一在于相關(guān)操作主要依賴人工決策。專家組因此建議，輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)探索并聯(lián)電抗器的自動(dòng)投切，并在技術(shù)設(shè)計(jì)中更多考慮可調(diào)電抗器、并聯(lián)電容器、STATCOM等更為靈活的動(dòng)態(tài)無(wú)功裝置。對(duì)電站側(cè)而言，這一結(jié)論同樣成立：未來大型光伏與儲(chǔ)能項(xiàng)目在弱網(wǎng)、高電壓、遠(yuǎn)距離外送或局部振蕩敏感場(chǎng)景下，應(yīng)將動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備與快速控制邏輯前置至方案設(shè)計(jì)階段，而不應(yīng)僅以最低并網(wǎng)門檻配置靜態(tài)無(wú)功能力。[1]
事故進(jìn)一步表明，未來電站設(shè)計(jì)必須關(guān)注振蕩阻尼功能，而不能僅關(guān)注穩(wěn)態(tài)潮流適應(yīng)性。專家組在振蕩分析中指出，隨著同步機(jī)比例下降、逆變器比例上升，歐洲同步區(qū)可能出現(xiàn)新的低阻尼模態(tài)；為改善振蕩阻尼，應(yīng)優(yōu)先研究與部署包括附加有功阻尼控制（POD-P）/附加無(wú)功阻尼控制（POD-Q）控制、增設(shè)STATCOM、電壓源型變流器（VSC）設(shè)備以及相關(guān)系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)模型共享在內(nèi)的措施。對(duì)儲(chǔ)能而言，這意味著其價(jià)值不應(yīng)僅體現(xiàn)于削峰填谷與頻率服務(wù)，還應(yīng)體現(xiàn)于通過控制器參數(shù)設(shè)計(jì)與附加阻尼功能，為區(qū)域電網(wǎng)提供振蕩抑制能力。對(duì)光伏而言，則意味著逆變器控制策略不能僅追求本地穩(wěn)定，還需評(píng)估其對(duì)區(qū)域模態(tài)阻尼的影響。[1]
從運(yùn)行邊界的角度分析，設(shè)備設(shè)計(jì)還必須服從更為嚴(yán)格的系統(tǒng)電壓范圍管理。報(bào)告在建議中專門提出，應(yīng)有效落實(shí)歐洲層面協(xié)調(diào)的380—420 kV運(yùn)行電壓范圍，避免繼續(xù)允許超出該范圍的運(yùn)行安排。專家組指出，西班牙在事故當(dāng)日允許400 kV系統(tǒng)在特定條件下運(yùn)行至435 kV，而發(fā)電設(shè)備保持并網(wǎng)的門限為435 kV或440 kV，這使得正常運(yùn)行邊界與設(shè)備脫網(wǎng)閾值之間的安全裕度極低甚至缺失。對(duì)未來光伏與儲(chǔ)能電站而言，這意味著絕緣設(shè)計(jì)、過電壓耐受設(shè)計(jì)、控制限值及保護(hù)配合不能僅依據(jù)名義電壓，而必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)間、區(qū)域調(diào)度習(xí)慣及暫態(tài)越限風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更為保守且系統(tǒng)化的統(tǒng)籌。[1]
另一項(xiàng)不可忽視的啟示在于，可觀測(cè)性與可驗(yàn)證性必須成為新能源電站的正式設(shè)計(jì)指標(biāo)。報(bào)告在數(shù)據(jù)收集部分指出，事故調(diào)查過程中，西班牙第三方數(shù)據(jù)獲取極為困難，尤其是部分發(fā)電脫網(wǎng)事件缺乏足夠的故障錄波數(shù)據(jù)；對(duì)于小于1 MW的小型嵌入式光伏，專家組甚至需要通過逆變器廠商提供聚合數(shù)據(jù)，方能部分還原事故過程。專家組還建議，應(yīng)加強(qiáng)單個(gè)重要電站及重要配電區(qū)域的高頻監(jiān)測(cè)與電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。由此可見，未來光伏與儲(chǔ)能項(xiàng)目必須將高分辨率錄波、事件順序記錄、控制器擾動(dòng)記錄、模型版本管理及對(duì)外數(shù)據(jù)接口納入基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。不具備高質(zhì)量可觀測(cè)性的場(chǎng)站，即便具備較強(qiáng)的理論控制能力，也難以在真實(shí)系統(tǒng)中被驗(yàn)證、調(diào)度及持續(xù)優(yōu)化。[1]
總體而言，西葡大停電對(duì)未來光伏電站與儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)所提出的要求，已超出傳統(tǒng)“設(shè)備并網(wǎng)合格”的范疇，而轉(zhuǎn)向“在快速電壓變化、振蕩及局部異常條件下仍能保持連接并提供動(dòng)態(tài)支撐”的系統(tǒng)級(jí)能力建設(shè)。未來新能源場(chǎng)站的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，將不再主要取決于單位千瓦造價(jià)或轉(zhuǎn)換效率，而更取決于其是否具備可調(diào)度的電壓控制能力、可驗(yàn)證的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能、經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)校核的保護(hù)與穿越特性，以及可直接服務(wù)于電網(wǎng)運(yùn)行分析的數(shù)據(jù)能力。從這一意義上講，西葡事故并非對(duì)新能源發(fā)展的否定，而是對(duì)下一代光伏與儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)方法的一次明確校正。[1]
參考文獻(xiàn)
[1] ICS Investigation Expert Panel. Grid Incident in Spain and Portugal on 28 April 2025: Final Report. 20 March 2026.
