重磅 ！英國大停電事件全梳理

事件回顧

英國當(dāng)?shù)貢r間8月9日晚間，在民眾下班回家的高峰時段突然遭遇大范圍停電，導(dǎo)致地鐵停運、機場癱瘓、交通信號燈熄滅……多條火車和地鐵線路受停電影響，車次取消，造成大量旅客滯留。一些在社交媒體發(fā)布的照片顯示，不少乘客被困在一片漆黑的地鐵站和隧道內(nèi)，拿手機照明。英國交通部門稱此次停電事故及其造成的影響“史無前例”。

此次停電事故規(guī)模較大，英格蘭、威爾士等地區(qū)均被波及，首都倫敦多個區(qū)域也未能幸免。據(jù)官方統(tǒng)計，約有近100萬家庭和企業(yè)用戶受到此次事故的影響。雖然停電時長僅為1個半小時左右，但停電造成的“混亂狀況”幾乎持續(xù)到深夜。截至上周六，約90萬用戶的電力已得到恢復(fù)，但鐵路的供電問題仍未徹底解決。

事故是如何發(fā)生的？

一天然氣發(fā)電廠和一海上風(fēng)電場幾乎同時脫網(wǎng)，使英國陷入一片黑暗。

事件始于一次非常規(guī)故障，位于貝德福德郡的Little Barford天然氣發(fā)電廠由于未知的技術(shù)問題于英國夏令時16時58分停運，雖然發(fā)電機未受到損害，但損失了約730MW的發(fā)電負(fù)荷，由此帶來了電網(wǎng)的頻率波動。下圖黃色區(qū)域可見天然氣發(fā)電負(fù)荷的突降情況。

圖片來源Bloomberg

緊接著在17時左右，第二個發(fā)電廠，位于英國北海的霍恩錫（Hornsea）1號海上風(fēng)電場或因風(fēng)機低壓穿越能力不足也突然失去部分負(fù)荷，出力突降約900MW，這意味著雖然風(fēng)機仍在旋轉(zhuǎn)，但卻是在脫網(wǎng)狀態(tài)下運行，未向電網(wǎng)供電。下圖黃色區(qū)域可明顯看出風(fēng)電負(fù)荷的跌落情況。

圖片來源Bloomberg

兩個發(fā)電廠在前后兩分鐘內(nèi)幾乎同時停止供電，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降到脫離安全范圍，并由此引發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致英國大部分地區(qū)在很短的時間里相繼陷入黑暗。

究竟是什么原因?qū)е碌耐ｋ姡?/p>

英國國家電網(wǎng)公司（National Grid）作為英國的電網(wǎng)系統(tǒng)運營商，成為此次停電事件的輿論中心。該公司在今年4月1日剛剛將系統(tǒng)運營業(yè)務(wù)和輸電業(yè)務(wù)剝離，成立了獨立的電力系統(tǒng)運營商National Grid ESO，負(fù)責(zé)系統(tǒng)調(diào)度。

事故發(fā)生后，該公司將此次這一“罕見而不尋常的事件”歸咎于兩個發(fā)電廠同時脫網(wǎng)使電網(wǎng)頻率發(fā)生大幅下降，跌落到了“難以接受”的48．88Hz。ESO的一個關(guān)鍵任務(wù)是保持電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定在50Hz左右，而作為必要的安全防范措施，任何情況下頻率波動超過1％，都足以導(dǎo)致部分電網(wǎng)系統(tǒng)自動停運。

圖片來源Bloomberg

英國電網(wǎng)公司表示“當(dāng)時的情況是，我們的正常自動響應(yīng)機制在幫助管理這一事件，電網(wǎng)系統(tǒng)中的其他發(fā)電機對電力損失作出反應(yīng)，如期增加了電能輸出。然而，由于電力損失非常嚴(yán)重，僅僅是增產(chǎn)是不夠的，為了保護(hù)網(wǎng)絡(luò)并確保系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運行，一套后備的二次保護(hù)系統(tǒng)被自動觸發(fā)，導(dǎo)致全國的電力需求被部分切斷，但這也在短時間內(nèi)幫助確保了系統(tǒng)其余部分的安全?！贝送?，國家電網(wǎng)方面也非常確信的排除了此次事件中遭到惡意或網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能。

在發(fā)電側(cè)，兩個發(fā)生非計劃停機故障的發(fā)電廠雖然也難辭其咎，但均認(rèn)為只是停電事件拼圖的一部分。當(dāng)時第一個停機的Little Barford燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電廠的業(yè)主德國萊茵集團（RWE）表示，該公司的發(fā)電廠由于技術(shù)問題自動關(guān)停，這在發(fā)電廠中“并不罕見”，另一方發(fā)生停機的Hornsea1號海上風(fēng)電場的開發(fā)商丹麥Orsted公司，也正在積極配合展開調(diào)查。

施耐德電氣能源分析師戴維·亨特表示，對事故原因的調(diào)查可能會表明，這兩起故障也許只是巧合并且相互之間是沒有聯(lián)系的。他補充道，以前就曾有兩臺發(fā)電機分別關(guān)閉的情況。但亨特表示，一座發(fā)電站脫離電網(wǎng)也可能產(chǎn)生“多米諾骨牌效應(yīng)”，其他發(fā)電機在彌補電力短缺的壓力下會有出現(xiàn)故障的可能。

此次事件影響范圍之大超出了所有人的預(yù)期，社交媒體上的負(fù)面聲音不絕于耳。由于兩座發(fā)電廠幾乎同時發(fā)生故障是非常罕見的事件，這也讓英國國家電網(wǎng)公司十分震驚。為此，英國商務(wù)大臣安德里亞·利德索姆（Andrea Leadsom）已宣布對9日的停電事故展開調(diào)查程序，還將委托政府的能源緊急情況執(zhí)行委員會來審查這一事件。

英國能源監(jiān)管機構(gòu)燃?xì)怆娏κ袌鲛k公室（Ofgem）已經(jīng)發(fā)文給國家電網(wǎng)ESO，明確要求其在8月16日星期五之前向Ofgem提交一份關(guān)于此次事件調(diào)查的緊急中期報告，以解釋究竟哪里出了問題，以及需要進(jìn)一步采取哪些措施，并在9月6日星期五之前提交最終的、詳細(xì)的技術(shù)報告。此外，Ofgem還警告稱國家電網(wǎng)公司或?qū)榇舜问鹿试斐傻挠绊懞蛽p失面臨高達(dá)營業(yè)額10％的罰款。

供電是如何恢復(fù)的？

據(jù)英國衛(wèi)報報道，英國國家電網(wǎng)在事故發(fā)生后曾呼吁后備電源和靈活發(fā)電系統(tǒng)作出迅速響應(yīng)，在短時間內(nèi)提高自身發(fā)電量。許多運營商都調(diào)用了電池儲能，以滿足國家電網(wǎng)ESO的需求。這些備用供電商包括小型發(fā)電廠業(yè)主、電池運營商，甚至超市。

通常情況下，這些備用供電合約在電網(wǎng)頻率下降不太大的情況下基本可以維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定，但是在9日的大停電事件中，這些被用作安全儲備的后備電源卻不足以阻止部分電網(wǎng)的自動停運。

此次事件中恢復(fù)供電的時間較快。在斷電的15分鐘后脫網(wǎng)電廠均已重新啟動并恢復(fù)向電網(wǎng)供電。截至當(dāng)日17點40分，所有斷電地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)都已成功重啟，當(dāng)?shù)仉娏?yīng)商的客戶已全部陸續(xù)恢復(fù)供電。

從彭博社披露的英國國家電網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)來看，在電網(wǎng)損失部分負(fù)荷后，抽水蓄能發(fā)電負(fù)荷在下午16點55分左右驟增，對主網(wǎng)的平衡起到了一定的調(diào)節(jié)作用。

圖片來源Bloomberg

關(guān)于此次停電事故的調(diào)查仍在繼續(xù)，各方都在等待英國國家電網(wǎng)公司的事故調(diào)查報告。然而無論調(diào)查結(jié)果如何，此次事故所暴露出英國電網(wǎng)運行以及電力系統(tǒng)平衡中所存在的種種更深層次的問題更加發(fā)人深思。

停電真的毫無征兆嗎？

事實上，英國電網(wǎng)在三個月內(nèi)險些發(fā)生三起停電風(fēng)險事故。

英國國家電網(wǎng)正與監(jiān)管機構(gòu)、發(fā)電商和其他利益相關(guān)者合作，以充分理解和吸取上周五停電事件的“教訓(xùn)”。

然而，業(yè)內(nèi)人士警告稱，英國供電系統(tǒng)面臨風(fēng)險的情況正在增多，系統(tǒng)運營商近年來也意識到大規(guī)模停電的可能性越來越大。據(jù)英國《衛(wèi)報》報道，自今年5月份以來，英國電網(wǎng)每個月都會有一次電網(wǎng)頻率降至正常的50Hz以下，已經(jīng)三次跌落到危險水平，甚至低于49．6Hz。上周五的停電事件中頻率更是降至48．88Hz。而自2015年以來，電網(wǎng)頻率還沒有下降到這種程度。

今年6月，EDF Energy位于諾丁漢郡的西伯頓（West Burton）燃?xì)獍l(fā)電廠的全部3臺機組在毫無征兆的情況下停機，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率驟降至49．5Hz的規(guī)定下限，觸發(fā)了國家電網(wǎng)公司的“低頻事件”響應(yīng)，在10秒內(nèi)向簽約的發(fā)電公司發(fā)出后備求助緊急呼叫，從而穩(wěn)定了電網(wǎng)的頻率，成功避免了一次大面積停電。此外，電網(wǎng)頻率還曾在5月9日和7月11日分別下降到49．55Hz和49．58Hz。

國家電網(wǎng)的一位發(fā)言人表示，電網(wǎng)頻率在合規(guī)的上下限之間出現(xiàn)小幅波動是電網(wǎng)運行中的正?，F(xiàn)象，但頻率沖擊則是單獨的孤立事件，并表示“頻率的驟然波動沒有什么趨勢可以預(yù)測”。

Anesco電池公司董事長史蒂夫·謝恩認(rèn)為“國家電網(wǎng)很容易將這起事件視為個例事件，但實際上他們近年來已經(jīng)意識到這一潛在問題。”

英國電網(wǎng)運營商ESO通過與靈活供電商簽訂last－minute 供電合約來構(gòu)建電網(wǎng)的“安全保護(hù)網(wǎng)”，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，避免電網(wǎng)頻率跌破監(jiān)管機構(gòu)設(shè)定的49．5Hz下限，以避免大規(guī)模停電。通過與能源供應(yīng)商簽訂合同，提高發(fā)電機和電池儲能的輸出，以彌補發(fā)電端出力的不足，并與工廠和超市等企業(yè)簽訂合同，在必要時可以暫時削減用電需求，以幫助維護(hù)電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。

但許多提供“安全保護(hù)網(wǎng)服務(wù)”的公司，例如小型柴油發(fā)電廠和固定儲能電池運營商，均認(rèn)為國家電網(wǎng)在保護(hù)系統(tǒng)免遭停電方面做得不夠。

由于英國電網(wǎng)最初是為適應(yīng)化石燃料發(fā)電廠而建，英國蓬勃發(fā)展的可再生能源發(fā)電無疑加大了電網(wǎng)運營商平衡電網(wǎng)頻率的難度。英國國家電網(wǎng)曾表示已開發(fā)出“頻率響應(yīng)”工具，如提供額外電力供應(yīng)的快速應(yīng)急儲備，以支持可再生能源發(fā)電，并稱這將在技術(shù)可行性方面為英國到2025年實現(xiàn)完全非化石燃料供電提供保證。此次停電事件為英國高比例可再生能源電網(wǎng)的頻率響應(yīng)及調(diào)節(jié)問題再次敲響警鐘。

是否該歸咎于可再生能源？

此次事故發(fā)生后，部分能源業(yè)內(nèi)和媒體人士對英國在零碳能源轉(zhuǎn)型中大力發(fā)展高比例可再生能源的政策合理性提出質(zhì)疑，并將事故部分歸咎于可再生能源供電的波動性問題。一些專家甚至警告稱，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)對風(fēng)電光伏等波動性可再生電源的依賴增加，可能會使電網(wǎng)穩(wěn)定性風(fēng)險加劇，“斷電的情況還會越來越多”。

倫敦帝國理工學(xué)院未來能源實驗室聯(lián)席主任蒂姆·格林教授為風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了辯護(hù)。他表示，此次停電事件似乎不是由于風(fēng)速降低導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電減少而造成的，因為如果是這種情況，那么同一地區(qū)的許多風(fēng)電場的輸出都將減少。這似乎是技術(shù)上的失誤，可能與第一臺發(fā)電機故障引起的干擾有關(guān)，具體原因需要等待國家電網(wǎng)的全面技術(shù)調(diào)查才能弄清真相。國家電網(wǎng)運營總監(jiān)鄧肯·伯特也表示，此次事件“與風(fēng)速變化或風(fēng)力發(fā)電的波動性無關(guān)”。

有些專家也表示，沒有理由認(rèn)為風(fēng)電比其他發(fā)電機組更容易脫網(wǎng)，但他們同樣承認(rèn)，風(fēng)能等可再生能源確實會給國家電網(wǎng)帶來諸多挑戰(zhàn)。與可再生能源相比，“天然氣和燃煤電廠有更大的靈活性。當(dāng)一個發(fā)電機組掉隊時，另一個很容易填補空缺，而風(fēng)力發(fā)電作為調(diào)節(jié)電能供需變化的減震器，效果較差?！笔┠偷码姎饽茉捶治鰩熀嗵乇硎?。

此外，謝菲爾德大學(xué)碳捕獲和存儲領(lǐng)域教授、英國碳捕獲和存儲研究中心主任喬恩？吉本斯分析稱，在英國電網(wǎng)發(fā)生頻率問題時，正值太陽下山時分，太陽能發(fā)電正在減少。他表示，在當(dāng)時的日落時段，電力系統(tǒng)可能沒有能夠可靠地彌補失去的太陽能部分，使頻率下降，而且在系統(tǒng)自動甩負(fù)荷之前，沒有足夠的、可靠的且已經(jīng)啟動的電源來阻止電網(wǎng)頻率進(jìn)一步下降，但需要更多的數(shù)據(jù)來詳細(xì)研究發(fā)生了什么。

但是即便發(fā)生了此次停電事故，毫無疑問，英國仍需要增加可再生能源的使用，以幫助減少整個經(jīng)濟領(lǐng)域的溫室氣體排放。近年來，英國在去煤和可再生能源發(fā)電領(lǐng)域?qū)覍胰〉猛黄菩赃M(jìn)展。就在今年5月下半月，英國曾實現(xiàn)了連續(xù)兩周無燃煤發(fā)電的壯舉，燃煤電廠按計劃要在2025年前被全部關(guān)停，當(dāng)前在運燃煤電廠只剩下7座。

而在可再生能源發(fā)電，特別是風(fēng)電方面，英國也是一直走在世界前列。2018年英國可再生能源發(fā)電量同比增長了11％達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的110TWh，占全年發(fā)電量的33％，其中超過50％為風(fēng)力發(fā)電。

而就在此次停電發(fā)生前幾個小時，英國可再生能源公司（Renewable UK）還曾在其推特賬戶上稱，在當(dāng)天早間時分英國47．6％的電力來自風(fēng)力發(fā)電。國家電網(wǎng)隨后還轉(zhuǎn)發(fā)了這條信息，并評論稱這是風(fēng)電的高光時刻——

“It’s Wind o’clock”。

英國對于能源轉(zhuǎn)型的決心和步伐仍舊十分堅定，但是國家電網(wǎng)是否已經(jīng)做了足夠的工作來適應(yīng)可再生能源給能源系統(tǒng)帶來的變化，業(yè)界質(zhì)疑聲仍不絕于耳。

能源專家們表示，雖然英國國家電網(wǎng)正在設(shè)計一些響應(yīng)系統(tǒng)，旨在應(yīng)對日益增長的可再生能源以及其帶來的相關(guān)問題，但現(xiàn)在說這是否是造成上周五斷電的主要因素還“為時過早”。專家表示，隨著可再生能源的作用越來越大，英國國家電網(wǎng)可能更需要改變其原有的“經(jīng)驗法則”，即通過管理電力儲備以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的頻率。

儲能系統(tǒng)能發(fā)揮多大作用？

此次英國遭遇大范圍的停電后，電池儲能被要求啟動。國家電網(wǎng)呼吁運營商調(diào)度電池儲能能力，以滿足ESO的需求。

電池儲能開發(fā)商Anesco的資產(chǎn)管理總監(jiān)邁克·瑞恩表示，在此次突發(fā)的停電事件中，電池儲能所扮演的角色讓這一事件變得更加有趣。由于電網(wǎng)系統(tǒng)中靈活儲備容量不足以滿足約2GW的電力缺口，國家電網(wǎng)ESO別無選擇，只能甩掉部分消費者和其他用電負(fù)荷，以保護(hù)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

瑞恩表示，隨著越來越多的可再生能源發(fā)電投入使用，英國正朝著零排放的目標(biāo)努力，這些儲能資產(chǎn)需要得到有效利用，并建立適當(dāng)?shù)目蚣?，與電網(wǎng)運營商通力合作。

儲能電池運營商Eelpower的首席執(zhí)行官馬克·西蒙表示，此次斷電表明，風(fēng)力發(fā)電的波動性可能帶來重大的系統(tǒng)性風(fēng)險。他認(rèn)為，這些風(fēng)險只有通過在全國范圍內(nèi)大規(guī)模推廣電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)才能使系統(tǒng)得以平衡。至關(guān)重要的是，國家電網(wǎng)、地方電網(wǎng)公司和電池儲能運營商需要共同努力，確保像這樣的停電事件不會經(jīng)常發(fā)生。這非常清楚地表明，英國電網(wǎng)迫切需要大規(guī)模的電能存儲。

電池儲能公司Zenobe的創(chuàng)始人史蒂文·米爾曼也呼吁英國國家電網(wǎng)“更新其舊的經(jīng)驗法則”，以確定未來該儲備多少后備電源，“能源系統(tǒng)的變化可能比預(yù)期的還要快?！?/p>

能源系統(tǒng)彈性出了什么問題？

雖然還需要等待全面的技術(shù)調(diào)查，以了解此次事故發(fā)生的確切原因，以及兩起發(fā)電機故障是否存在某種程度上的關(guān)聯(lián)，但這起事件無疑暴露了英國能源體系的彈性問題。英國《觀察家報》發(fā)表社論文章提出嚴(yán)正質(zhì)疑，為什么在90分鐘左右的時間里，容量減少5％左右會在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域造成如此大的混亂局面？

多臺發(fā)電機故障可能只是一個罕見的事件，但這絕非聞所未聞，上一次發(fā)生是在2008年。英國的能源網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該有能力應(yīng)對十年一遇的停電事件，并避免造成如此混亂的局面。盡管這起事件的罪魁禍?zhǔn)撞皇蔷W(wǎng)絡(luò)攻擊，但它也表明，英國電力系統(tǒng)在應(yīng)對惡意攻擊方面同樣不堪一擊。停電應(yīng)該讓人們意識到，英國電力基礎(chǔ)設(shè)施的核心部分脆弱不堪，在應(yīng)對突發(fā)事件時表現(xiàn)乏力。隨著可再生能源發(fā)電和智能化電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，英國當(dāng)前的最大挑戰(zhàn)已經(jīng)不再是裝機水平問題，而是供電的靈活性。

“這應(yīng)該為英國基礎(chǔ)設(shè)施在應(yīng)對罕見但絕非空前事件上的系統(tǒng)彈性問題敲響警鐘。彈性規(guī)劃需要行業(yè)和政府的共同努力。但由于英國政府近年來一直忙于脫歐，彈性規(guī)劃以及英國面臨的許多其它重大政策挑戰(zhàn)，比如解決社會保障危機等，似乎都已被擱置一旁。”

此次停電事件發(fā)生在人們對英國能源供應(yīng)長期可持續(xù)性嚴(yán)重?fù)?dān)憂的背景下。隨著去煤計劃的不斷推進(jìn)，未來20年核能和可再生能源發(fā)電將需要大幅增加。但氣候變化委員會表示，英國政府當(dāng)前的政策根本無法保證2030年前所需的額外低碳產(chǎn)能。此外一份關(guān)于英國長期能源路線圖的能源白皮書本該于近期發(fā)布，但由于脫歐事項而被推遲。

如果英國最終在10月31日前無協(xié)議脫歐，政府是否有能力確保能源供應(yīng)的可持續(xù)性？英國真的準(zhǔn)備好承受脫歐可能給基礎(chǔ)服務(wù)領(lǐng)域帶來的巨大壓力了嗎？