
4 月底西班牙葡萄牙大斷電,連電話和網路訊號都中斷,ATM 也停止運作,簡直電影翻版,這次堪稱歐洲史上最嚴重的停電之一,事後大家都在探討釀禍原因,德國專家認為,該事件與新能源還是核能還是火力發電等配置無關,而是長期被忽略的電網跟不上時代。
西班牙能源部長公布停電始末,是西班牙三省發電設施 20 秒內全部失效,才導致 2.2 千兆瓦電力損失,但原因尚不清楚。停電發生前不久,再生能源約占西班牙電力產量的 70%,大部分來自太陽能。核能佔全國約 20% 的電力。
西班牙是歐洲綠色能源轉型的領導者之一,2030 年再生能源將提供 81% 的電力。去年,再生能源占該國電力供應的 56%,創歷史新高,太陽能發電能力的成長速度,幾乎是歐洲成長速度的兩倍,是德國之後的歐洲第二大太陽能發電國。有人將這次斷電矛頭指向太過依賴再生能源,並重新引發 2035 年淘汰核電的爭議。
電網處在石化燃料舊時代
西班牙電網營運商西班牙電力公司和總理都對此都不同意此說法。目前專家認為,主要問題在於再生能源缺乏傳統同步發電機提供的慣性支持,使電網在面對突發事件時更容易失穩。
柏林能源研究中心專家指出,電網中再生能源的比例高並不是什麼新鮮事,4 月初,西班牙只靠再生能源就滿足一天 100% 的電力需求。德國等國家也擁有高比例的再生能源電力,同時仍是世界上最穩定的電力系統之一。認為西班牙停電事件,突顯不是再生能源的問題,更是電網穩定性問題。
電網通常被描述為人類設計的最複雜的系統,包含複雜的發電機網路、輸電線路和配電線路,所有這些都需要保持平衡才能正常運作。但現在,當國家大力部署再生能源,但電網還沒有適應向再生能源的巨大轉變,許多電網仍然反映著化石燃料系統的需求。
電網穩定性需要新技術
核電廠、燃煤電廠和燃氣電廠,都擁有巨大的鋼製發電機,可提供巨大的慣性,即使電網出現波動,也能保持穩定。但再生能源電廠缺乏這種機制,不過可以實現虛擬慣性,如新型逆變器技術可以創造一種「合成慣性」並穩定電力系統的波動,這類技術已實現商業規模應用,但尚未普遍採用。
其他能夠提供穩定性的解決方案是飛輪儲能 (flywheel energy storage),目前世界上最大的飛輪是在愛爾蘭製造,飛輪採用高速加速的圓柱形轉子,儲存動能,以便在需要時快速使用。
此外,歐盟委員會也正在大力推動電網互聯互通,維持穩定的 50 赫茲頻率,也有助於歐洲電網的穩定,德國就是一個與其他國家聯繫良好、穩定性高的國家的典範。
電網投資金額需增加一倍
過去十幾年各國大力投資再生能源,2010 以來投資金額成長一倍,但電網年度投資沒有改變。國際能源總署 (IEA) 稱,到 2030 年,全球電網投資額需要成長一倍,達到每年 6,000 億美元以上,提升穩定性與彈性,才能適應新一代發電結構的現實。
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(首圖來源:Unsplash)