西班牙大停电凸显电网韧性的关键需求——彭博社
Naureen S Malik
上周西班牙大停电期间，行人试图使用手机。
摄影师：安赫尔·加西亚/彭博社上周，西班牙电网在几秒内崩溃，导致全国及葡萄牙部分地区陷入黑暗。这场惊人事故印证了电力系统的铁律：电网的命脉——频率必须时刻保持稳定。
随着电网中可再生能源比例增加，以及从热泵到电动汽车等各类设备对电力依赖的加深，电网"心跳骤停"的风险正在上升。这促使电网运营商争相寻找解决方案以避免下一次西班牙规模的停电——他们正越来越多地转向电池储能。
彭博新能源法律学者警告：欧盟淡化ESG规则计划恐引发诉讼潮日产放弃福冈电池厂计划以专注复苏参与制定日本气候目标的26岁青年发出警告英国皇家财产局支持近海风电场扩建频率是维持电力从发电机稳定输送到家庭和企业的重要力量。一个世纪以来，其节律一直由石油、煤炭、天然气和核能驱动的涡轮机每秒转速决定——北美标准为60转/秒，欧洲为50赫兹。
误差的余地极小：频率阈值两侧仅超出0.2赫兹就会威胁电网稳定，0.5赫兹的偏差可能引发灾难性事故——这正是上周西班牙电网事故的严重程度，调查人员正全力追查其根源。
为维持正确频率与稳定性，电网需要被称为"惯性"的动能，这种动能通常由火电厂旋转的涡轮机产生。风力发电机和太阳能电池板无法提供这种动能，因此西班牙和葡萄牙必须保持燃煤、燃气或水电站与电网的连接。
其他停电事故也曾敲响类似警钟，最突出的是2021年2月寒潮期间得克萨斯州燃气发电机组集体脱网事件。该事故导致电网频率骤降，引发更多电源自动保护性停机。电网运营商在公开会议上表示，当时全州电网距离可能需数周才能恢复的大规模崩溃仅差4分37秒。得州与加州、犹他州都曾出现较小频率波动导致风电、光伏和储能电池脱网的情况，进而引发更严重的频率骤降，甚至波及燃气电厂形成连锁停电。
应对可再生能源电网频率问题最直接的解决方案是采用多元化储能技术，近年来全球范围内储能装置装机量已呈现爆发式增长。
“电池能即时校正频率，”华盛顿战略与国际研究中心能源安全与气候项目高级助理阿鲁希·夏尔马·弗兰克表示。她补充说，电网将需要更大规模的储能项目，以延长能源储存时间。
电池尤其有用，因为它们不需要像燃气电厂那样预热。当频率出现微小偏差时，它们可以迅速部署，通过储存多余能量或释放能量来校正频率，提供所谓的合成惯性。日益复杂的电网意味着需要更多能够应对供需突变的资源。
牛津大学能源项目负责人简·罗森诺本周早些时候在领英帖子中指出，如今电池占得克萨斯州电网运营商通过辅助服务市场确保稳定性所用供应量的一半以上。他提到，以煤炭和天然气为燃料的发电厂曾是电网稳定性的支柱，但现在其采购占比通常不足20%。
高景电力公司采用液态空气储能技术而非传统锂离子电池。其系统可储存长达六小时的能源，并能快速部署以供电及管理惯性。
在德国汉诺威东南约30公里（19英里）处，西门子正在安装一种采用超级电容器的新型瞬态储能设施。这些装置如同超高速电池，能在一秒内释放或储存400兆瓦电力。其原理是通过建立电场（类似摩擦头发的气球效应）来快速吸收或释放能量。
家用电池同样助力电网稳定：家庭太阳能与电池公司Sunrun Inc.在饱受灾难性停电困扰的波多黎各运营着一个虚拟电厂。电网服务与电气化主管克里斯·劳舍尔表示，约4000户家庭电池储存的电力可回馈电网，维持供电量与频率稳定。
除实体电池外，电网运营商还依赖能加速频率响应速度的软件。西班牙混合储能解决方案有限公司运用专利算法模型，控制可快速应对惯性管理并提供其他电网稳定服务的储能系统。
市场与政策同样推动储能部署作为电网稳定的后盾。为公用事业公司提供人工智能操作系统的Kraken科技公司首席营销与灵活性官德夫里尔·塞拉尔指出，英国自2019年因海上风电场遭雷击导致陆上电厂因骤降而跳闸的大停电后，已成为该领域先驱。
昆布鲁克基础设施合伙公司董事总经理兼英国业务负责人基思·盖恩斯表示，该事件"凸显了对电网稳定项目的迫切需求"。为此，英国系统运营商已制定更多机制，通过提供长期合同激励新建稳定容量资产。
昆布鲁克公司专注于推动能源转型所需的基础设施，主要采用更传统的技术手段：同步调相机（本质上是帮助稳定电网的电动机）。目前已有三台投入运营，并正在建设另外四台以增强英国电网的稳定性。
在英国以及美国大部分地区、爱尔兰和北欧，已建立资源池市场（尤其是电池储能系统），这些资源能在数秒内调节充放电以平抑频率波动。彭博新能源财经数据显示，西班牙尚未建立此类市场，其电池储能装机容量仅1吉瓦，而光伏发电装机达64吉瓦。
英国在转型淘汰传统化石燃料发电的同时，已成为仅次于中国的全球第二大海上风电市场，这迫使其比其他各国更早重视电网韧性建设。电力分析机构Aurora能源研究公司表示，这促使英国国家电网电力系统运营商启动了"稳定性探路者"计划——全球首个从非传统电源获取关键电网惯量的项目。
为防止再次发生全国性停电，电力专家们正等待西班牙官方调查结果以制定解决方案。但人工智能能源软件公司Uplight的首席执行官路易斯·达科斯塔指出，随着可再生能源占比提升，一个趋势已非常明确：“电网系统会变得更敏感，而响应时间必须更快。”