中國儲能網(wǎng)訊：“一只亞馬遜雨林中的蝴蝶扇動幾下翅膀，可以在兩周后引起得克薩斯州的一場龍卷風”，這句關(guān)于“蝴蝶效應”的描述用來形容當今全球的電力系統(tǒng)并不為過。
近期，突如其來的大停電讓位于歐洲南部的伊比利亞半島超5000萬人口受到影響，政府宣布進入緊急狀態(tài)。西班牙國家電網(wǎng)公司將其定性為“伊比利亞電力網(wǎng)絡的全面崩潰”。西班牙大停電不是孤例，近幾年來世界范圍內(nèi)的大規(guī)模停電不斷：2019年英國8·9大斷電，影響超100萬人；2021年，美國得克薩斯州2·15大停電，影響人口達450萬人……近幾年，我國一些地區(qū)也曾啟動有序用電，2022年四川省電力供需形勢由電力“緊缺”轉(zhuǎn)變?yōu)槿祀娏﹄娏俊半p缺”的局面……
大大小小的停電事故都指向同一只“蝴蝶”：在復雜的電力系統(tǒng)中，初始條件的微小變化可以通過一系列的反饋和相互作用，最終導致結(jié)果的極大變化。正如《禮記·經(jīng)解》中有言：“君子慎始，差若毫厘，謬以千里?！蔽靼嘌来笸ｋ?，給全球敲響的不僅是技術(shù)警鐘，更是關(guān)于能源政策抉擇的深刻詰問。各國奔跑在碳中和的賽道上，如何系好“能源安全帶”，將成為一項緊迫的生存課題。
政策向左or向右
我們先回顧西班牙停電的時間線。
4月28日12:30 光伏發(fā)電量占西班牙總發(fā)電量的半壁江山，電力市場實時價格跌至-1歐元/兆瓦時，核電機組以50%容量運行，運營商抱怨在負電價情境下的經(jīng)營不易，過剩電力正通過三條跨國線路外送。抽水蓄能接近滿負荷，這個“巨型充電寶”已無多余儲能空間。
當日12：33 西班牙電網(wǎng)光伏出力從17.8GW在15分鐘內(nèi)暴跌至6GW（單次波動幅度達700MW），西班牙電網(wǎng)負荷驟降60%。法國切斷與西班牙的電網(wǎng)互聯(lián)線路，仍在運行的核電站緊急停機。水電調(diào)節(jié)能力觸及天花板，系統(tǒng)失去最后“緩沖墊”。頻率跌至48.8Hz，全國停電。
當日13：10 抽水蓄能電站啟動，提供3GW初始出力。15：30南部安達盧西亞電網(wǎng)樞紐因變壓器冷卻系統(tǒng)故障引發(fā)爆炸，觸發(fā)連鎖跳閘。同時，摩洛哥直流輸電反向支援0.3GW。次日03：30停電15小時后，99.95%負荷恢復。西班牙大停電過去已兩周有余，盡管最終原因尚未公布，但各種分析已層出不窮。除了黑客攻擊、天氣原因等分析外，目前呼聲最高的是西班牙過度依賴可再生能源，政府過早削弱了基荷電源的保障能力。日前，西班牙政府排除了電網(wǎng)遭到網(wǎng)絡攻擊導致停電的可能，西班牙第三副首相兼生態(tài)轉(zhuǎn)型與人口挑戰(zhàn)大臣阿格森表示，“目前仍在繼續(xù)確認具體斷電地點，本次斷電不是電網(wǎng)覆蓋范圍或能源儲備的問題?！?/span>
歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯(lián)盟（ENTSO-E）成立的調(diào)查小組于5月9日公布了初步分析結(jié)果。ENTSO-E強調(diào)，盡管一些部門將停電與伊比利亞電力系統(tǒng)中的可再生能源滲透率高聯(lián)系起來，但目前沒有確鑿的證據(jù)支持這一假設。
光伏是否為西班牙大停電“背鍋”爭論再起，但ENTSO-E同時指出，“這一事件確實重新點燃了高度脫碳電網(wǎng)穩(wěn)定性以及加強防御和頻率控制機制必要性的辯論?！?/span>
從目前來看，傳統(tǒng)能源仍是電力系統(tǒng)不可或缺的“穩(wěn)定器”，其保障電網(wǎng)安全的關(guān)鍵在于“轉(zhuǎn)動慣量”，這是“風光”發(fā)電所不具備的能力。
何為轉(zhuǎn)動慣量？假設電網(wǎng)系統(tǒng)是一輛自行車，騎行時突然遇到了小石子，車輪的慣性會幫你保持平衡，不會立刻摔倒。這里的“車輪慣性”就是“轉(zhuǎn)動慣量”，簡而言之，就是電機旋轉(zhuǎn)時慣性的大小。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機的巨大轉(zhuǎn)子，比如汽輪機、燃氣輪機和水輪機等就像車輪，它們旋轉(zhuǎn)時儲存了動能，當電網(wǎng)突然遇到問題，比如用電量飆升或暴跌，這些轉(zhuǎn)子的慣性會“扛住”短時間的沖擊，讓電網(wǎng)頻率不會瞬間崩潰，為其他輔助服務動作提供緩沖時間，降低系統(tǒng)頻率崩潰的風險。
但“風光”依靠電力電子設備并網(wǎng)，像電動滑板車，動力完全靠電池和電機控制，天生缺乏這種機械慣性，如果突然斷電，比如電網(wǎng)波動，電機就會直接停轉(zhuǎn)，滑板車上的你也會瞬間失去平衡而摔倒。
缺少轉(zhuǎn)動慣量，系統(tǒng)頻率崩潰風險加劇。如上文所示，西班牙電網(wǎng)頻率達到48.8Hz意味著什么？
簡單來說，電網(wǎng)頻率就是電流的“轉(zhuǎn)動速度”，電流每秒鐘要從正向到反向切換50次，每秒鐘要完成50次“擺動”，這就是50Hz。類似我們跳舞的“節(jié)奏”，如果節(jié)奏不對，整個系統(tǒng)就可能癱瘓。其實，頻率偶爾小幅度波動是正常的，但波動幅度不能太大，尤其是超過1Hz。如果頻率偏高，設備因為轉(zhuǎn)速過快而“過熱”，如果頻率偏低，設備轉(zhuǎn)不起來就會停擺。
此次西班牙電網(wǎng)引發(fā)的大停電事件，再次證明化石能源依然是電力系統(tǒng)所依賴的重要能源基礎。5月2日，2025巴菲特股東大會召開，巴菲特的接班人阿貝爾在談及西班牙大停電時直言，“我們不能出現(xiàn)西班牙、葡萄牙那樣的情況，目前仍然需要燃煤機組來維持穩(wěn)定的電力供應。”
英國8·9大斷電，直接原因是雷暴天氣致使兩個天然氣電站跳閘，同時風電因無風期出力不足，系統(tǒng)頻率驟降，觸發(fā)自動切負荷。根本原因是英國新能源占比快速攀升至40%，而傳統(tǒng)煤電裝機大幅退役，僅占12.5%，且儲能及需求響應資源匱乏，致使靈活性調(diào)節(jié)能力缺口擴大。事件后，英國完善了容量電價機制，強制要求發(fā)電企業(yè)提供備用容量，以增強電力系統(tǒng)韌性。
近年來，全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生的電力中斷事件，都在揭示一個事實：化石能源仍是確保能源安全的關(guān)鍵支撐要素。今年，美國能源政策發(fā)生了大逆轉(zhuǎn)，其宣布國家進入“能源緊急狀態(tài)”，并提出了大幅放松石油行業(yè)管制的計劃。據(jù)彭博社報道，美國能源部長克里斯·賴特3月早些時候表示，政府正在制定一項“基于市場”的計劃，以阻止美國燃煤電廠的關(guān)閉。
新能源VS老電網(wǎng)
此次西班牙停電也凸顯老舊電網(wǎng)接入高比例新能源的挑戰(zhàn)。
根據(jù)南網(wǎng)能源院的研究，西班牙和葡萄牙部分電網(wǎng)設備運行年限長，老化嚴重，未能及時跟上新能源發(fā)電快速發(fā)展的步伐，電網(wǎng)的輸電能力和可靠性難以滿足高比例新能源接入后復雜多變的電力傳輸需求。新能源出力的間歇性致使系統(tǒng)慣性不足，靈活性配置滯后，難以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行需求。此次事件凸顯區(qū)域能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與電網(wǎng)升級改造、靈活性資源建設、黑啟動能力提升協(xié)同的重要性，為其他區(qū)域電力系統(tǒng)的安全建設敲響了警鐘。
其實，全球都在上演“新能源”與“老電網(wǎng)”的競賽。美國能源部2020年的一組數(shù)據(jù)顯示：美國70%的輸電線路和電力變壓器運行年限在25年以上，60%的斷路器運行年限超過30年。由于聯(lián)邦政府資金不足，滯后的基礎設施建設不僅無法滿足民眾日益增長的用電需求，在遭遇突發(fā)狀況時，電網(wǎng)設備老化的問題也一覽無余。以加州最大的公用事業(yè)公司太平洋電氣公司為例，其業(yè)務涵蓋加州三分之二的地區(qū)。近年來，加州北部接連發(fā)生重大的森林火災，太平洋電氣公司因“電力設備老化”“電線短路”等問題，一度被外界視為“火災元兇”。
四年后，這一幕又在美國上演。2024年12月，美國南加州發(fā)生大火，加州有超5.3萬名用戶停電。有聲音認為，除了季節(jié)性強風氣候，電力部門在管理方面的疏忽是導致這次火情的主要原因，起火前仍在運作的高架輸電線路被大風吹倒，點燃了干燥的植被，由此引發(fā)了災難。3月17日，《華爾街日報》獨家報道，前段時間加州大火事件的罪魁禍首，可能是一條廢棄的輸電線。
全球可再生能源的占比日益增加，要求電網(wǎng)作出相應的調(diào)整和優(yōu)化，而現(xiàn)存電網(wǎng)基礎設施老化問題嚴重，亟待更新改造。
通用電氣（GE）旗下的電力設備業(yè)務部門GE Vernova負責人斯科特·斯特拉齊克（Scott Strazik）認為，當前正在形成一個“超級周期”。各類電力設備的需求，從變壓器、開關(guān)設備到高壓輸電電纜，都在迅猛增長。根據(jù)國際能源署（IEA）的估算，2024年全球電網(wǎng)基礎設施投資已接近4000億美元，相較于2020年的略超3000億美元有所增加。IEA預計，到2030年，這一支出將升至每年約6000億美元左右。
彭博全球環(huán)境基金（BNEF）發(fā)布的《2024年新能源展望》顯示，根據(jù)“凈零情景”模式測算，到2030年，每年將需要8110億美元的投資，以使電網(wǎng)為清潔電力、電動汽車和其他低碳技術(shù)的快速增長做好準備，這幾乎是去年流入該行業(yè)的投資額的三倍。
然而，“風光”的建設速度與漫長而復雜的電網(wǎng)改造形成了鮮明對比，新建風電場只需3年，電網(wǎng)改造項目動輒耗時10年，歐盟需在26年內(nèi)投入2.3萬億美元升級電網(wǎng)，但當前新能源投資在15年內(nèi)翻番，電網(wǎng)改造預算卻不及預期。
在我國，電網(wǎng)升級改造建設工作正持續(xù)發(fā)力。中央經(jīng)濟工作會議多次提及的“兩重”“兩新”，這是2025年經(jīng)濟工作的重要發(fā)力點，也是擴大內(nèi)需、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手?！皟芍亍奔磭抑卮髴?zhàn)略實施、重點領(lǐng)域安全能力建設，筑牢發(fā)展與安全根基；“兩新”即大規(guī)模設備更新、消費品以舊換新，激活市場活力與產(chǎn)業(yè)升級。國家能源局發(fā)布的《2025年能源工作指導意見》中明確，強化新型電力系統(tǒng)建設與“兩重”“兩新”政策有效銜接。
在新能源消納、新型電力系統(tǒng)等多重因素的影響之下，我國迎來新一輪電網(wǎng)大投資。國家電網(wǎng)公司各省公司紛紛成立配電部，部署相關(guān)工作。今年一季度，國家電網(wǎng)加快推進一批重大工程建設，完成固定資產(chǎn)投資超900億元，同比增長近三成，創(chuàng)歷史同期新高。南方電網(wǎng)公司正全面推進電網(wǎng)設備大規(guī)模更新，預計2024年至2027年，大規(guī)模設備更新投資規(guī)模將達到1953億元。配電網(wǎng)升級改造是其中的“重頭戲”，步入了一場前所未有的革新。
新能源高占比≠能源安全
此次西班牙大范圍停電事故猶如一記警鐘，為我國新型電力系統(tǒng)建設提供了極具價值的鏡鑒。
2025年一季度，全國可再生能源新增裝機7675萬千瓦，同比增長21%，約占新增裝機的90%。截至2025年3月底，全國可再生能源裝機達到19.66億千瓦，同比增長24%，約占我國總裝機的57.3%，其中，風電光伏發(fā)電合計裝機達到14.82億千瓦，歷史性超過全口徑的火電裝機（14.5億千瓦），今后也將成為常態(tài)。
一是新能源高占比≠能源安全，西班牙光伏風電裝機量歐洲領(lǐng)先，卻因缺乏“同步支撐”淪為弱點，保留必要傳統(tǒng)電源作“穩(wěn)定錨”，為建立新型電力建設“免疫系統(tǒng)”。二是政策制定需敬畏技術(shù)規(guī)律，西班牙《國家綜合能源計劃》過度強調(diào)可再生能源目標，卻未預留電網(wǎng)適應性改造的投資空間。
由于太陽能和風能發(fā)電場波動性、間歇性，電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是電網(wǎng)升級，還包括備用發(fā)電的需求。西班牙計劃在2035年前關(guān)閉全部七個核反應堆，而葡萄牙僅依靠兩個備用發(fā)電廠，這都凸顯了電力供應的潛在風險。
這也深刻暴露了在可再生能源占比超過50%的背景下，電力系統(tǒng)對快速變化出力的脆弱性。與2019年2019年英國8·9大斷電時，風電和天然氣機組失效導致頻率驟降的情形相似，此次事件亦因高比例新能源接入下的慣性支撐不足和快速出力波動，令系統(tǒng)在數(shù)秒內(nèi)失去大部分負荷并出現(xiàn)電壓頻率劇烈波動，體現(xiàn)出傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)在應對大規(guī)?？稍偕▌訒r的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。
從電價結(jié)構(gòu)來看，西班牙用戶電價中僅約38.8%的收入用于輸配電網(wǎng)絡和可再生能源支持，而德國和英國在同類撥款上分別超過70%和50%，通過高比例的網(wǎng)絡費用、政策性附加費與容量市場機制，為電網(wǎng)升級、儲能部署和靈活調(diào)節(jié)能力建設提供了更充足的資金來源。相對而言，西班牙電價中對基礎設施和儲能投資的直接激勵不足，長期來看削弱了電網(wǎng)擴容、儲能項目及快速響應資源的規(guī)模化建設，難以為高可再生滲透提供足夠的穩(wěn)定支撐。
對我國而言，業(yè)內(nèi)人士建議推動構(gòu)建多元電源結(jié)構(gòu)，形成“核電基荷+煤電應急+風光主力”的互補體系，構(gòu)建“傳統(tǒng)電源核心+儲能支撐+需求響應補充”的靈活性調(diào)節(jié)資源體系建設，同時持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、適時更新老舊設備的基礎上，豐富投資方向，注重與電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型相匹配。
西班牙的教訓，為全球能源轉(zhuǎn)型敲響警鐘。新能源是未來，但絕不能讓電網(wǎng)在“裸奔”中冒險。無論是政策落地的時間節(jié)點把控、配套實施保障體系的構(gòu)建，還是多維度風險防控機制的完善，都關(guān)乎新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行與可持續(xù)發(fā)展。唯有系統(tǒng)性補足規(guī)劃、執(zhí)行、預防等環(huán)節(jié)的潛在短板，方能筑牢新型電力系統(tǒng)的安全防線，穩(wěn)步提升其應對極端情況的韌性與可靠性，為我國能源高質(zhì)量發(fā)展保駕護航。畢竟，可靠的電力供應，才是所有美好愿景的前提。
