西班牙停电引起人们对电网安全的深思：​气候变化如何影响电力系统

4月29日，西班牙和葡萄牙发生大规模停电。

英国雷丁大学的专家就此次葡萄牙和西班牙电网的运行方式及其可能出现故障的原因提供了见解。

英国雷丁大学气候科学与能源气象学教授戴维·布雷肖（DavidBrayshaw）表示：“电力系统就像一个网络，将局部中断与更广泛的区域连接起来。它们必须几乎瞬间平衡供需，发电机需要保持精确同步（交流电约50赫兹）。如果电网中的某个设备——一台发电机、一条输电线，甚至是一个大型用电用户——突然消失，就会造成供需失衡，系统频率就会开始变化。如果这种变化幅度过大，其他电力组件可能会脱机，产生滚雪球效应，加剧供需失衡，并可能引发大停电——有时甚至在几秒钟内。”

近年来，包括英国在内的欧洲电力系统互联互通程度日益加深。这总体上是积极的，有助于平衡供需差异，尤其是在我们推进脱碳的背景下。但这也意味着与其他国家之间的相互依存度将进一步加深，交通、供暖、制冷和数据中心等行业对电力的依赖程度也将进一步加深，这导致电力系统面临新的天气风险。与此同时，技术变革意味着电力系统的“惯性”有所减弱，因此必须更快地纠正失衡现象。一旦发生停电事件，其影响可能会更加严重，范围也更加广泛。

引人注目的是，电力系统正在快速变化——这得益于可再生能源、电气化和大规模投资（2024年全球清洁能源投资将超过2万亿美元）。然而，关于气候变化将如何影响未来电力系统，以及如何设计真正稳健的电网的研究却十分有限。如果此次事件确实是由大气条件驱动的，那么它凸显了对电力气候风险进行更深入研究的迫切需求。

雷丁大学可持续技术讲师奥米德·沙里亚蒂博士（Omid Shariati）表示：“当我们谈论电力系统安全时，我们谈论的是电网如何在不切断客户电力供应的情况下，有效应对意外问题。电力系统运营商负责提前规划，确保即使出现发电机故障或主要输电线路中断等故障，电网也能继续运行。”

在问题发生之前，运营商会针对不同情况制定预案。问题发生后，自动保护系统会启动，以限制损失。作为最后的手段，可以启动“负荷削减”保护——这意味着故意切断部分区域或用户的供电，以减轻系统压力，防止整个电网完全停电。

鉴于此，如果输电线路因大气振荡而发生故障（这只是一种推测，在本次西班牙断电中并非已确认的原因），一个安全可靠的电力系统应该不会出现大面积停电。然而，如果系统不够安全，部分电网可能会被切断，触发保护性停机和部分断电，就像我们在葡萄牙和西班牙看到的那样。

这些大面积故障通常发生在系统过度依赖单个关键部件时——无论是输电线路、发电厂，还是与邻国电网的连接。这种过度依赖通常是由于某个地区发电量不足、电源分布不均或系统运行方式存在缺陷造成的。

简而言之，如果电网安全规划得当，单条输电线路故障不应该导致大面积停电。然而，没有哪个电网是100%安全的，而且总是存在多个严重问题同时发生的风险。如今的电网运营商还必须警惕网络安全漏洞，这可能会带来意想不到的挑战。