2025年4月28日，西班牙和葡萄牙电力系统发生全面停电，数千万民众生活受到影响。法国靠近西班牙边境的一个小区域也受到短暂影响，欧洲大陆其余电网未见异常。从停电到电力全面恢复共经过了十余个小时。
本次大停电是如何发生的？此次停电给电力系统尤其是新能源高占比的电力系统带来哪些警示？这是目前电力行业普遍关心讨论的问题。
在伊比利亚半岛大停电事件发生后，欧洲输电系统运营商协会（ENTSO-E）及其成员输电系统运营商（TSO）、能源监管者合作机构（ACER）、各国监管机构（NRA）和区域协调中心（RCC）成立了联合专家组。该专家组由未受事件直接影响的来自多个国家的TSO专家领衔，专家组将调查停电的根本原因并提出建议。
本文综合现有公开信息介绍大停电的经过，分析讨论引发停电的可能原因及启示。

PART.01

停电复电经过

ENTSO-E在5月9日披露了此次停电和复电的经过，但称更正式的结果以后续详细调查结果为准。
2025年4月28日停电前半小时，12:03–12:07（CET，欧洲中部时间，下同）及12:19–12:21两个时段，欧洲大陆同步区观测到两次功率与频率的振荡，西班牙国家电网公司REE与法国输电运营商RTE均采取了缓解措施。事件发生时系统已恢复正常，没有振荡，运行参数在正常范围内。事件发生前，西班牙对法国出口电力1000兆瓦，对葡萄牙出口2000兆瓦，对摩洛哥出口800兆瓦。
目前已知的数据显示事发经过如下：
12:32:57起20秒内：西班牙南部多处发电机组相继跳闸，总计约2200兆瓦。葡萄牙和法国未见机组跳闸。频率随之下降，西葡两国电压略有上升。
12:33:18–12:33:21：伊比利亚半岛电网频率继续下跌至48.0Hz，西班牙与葡萄牙的自动负荷切除（掉负载）保护程序触发。
12:33:21：法—西交流架空线路因失步保护跳闸，与法国互联中断。
12:33:24：伊比利亚电网全面崩溃，法—西直流（HVDC）线路停止输电。
停电发生后，受影响的TSO立即协同工作，分步在法国西南部区域及西葡两国展开复电工作。
恢复过程主要步骤：
12:44：重新送电至法—西边境西段的一条400千伏线路。
13:04：重新连接摩洛哥与西班牙的互联线路。
约12:44–13:30：西班牙数座具备黑启动能力的水电站陆续启动，形成首批黑启动孤岛。
13:35：重新送电至法—西边境东段。
16:11与17:26：葡萄牙两座具黑启动能力的电厂在此前尝试未果后，成功启动，形成两个孤岛，启动葡萄牙本土恢复。
18:36：首条220千伏西葡联络线恢复送电，加速葡萄牙电网恢复。
21:35：次条南部400千伏西葡联络线恢复。
4月29日00:22：葡萄牙输电网恢复完成。
4月29日约04:00：西班牙输电网恢复完成。

PART.02

事故推演分析

详细调查结果有待专家组的最终报告。目前基于媒体报道、公开信息和德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems，以下简称ISE）数据，推演本次西班牙大停电事故始末：
第一，光伏电站脱网。据媒体报道，事故源起于多个光伏电站相续脱网，原因据猜测为云穿越效应或其他，云穿越效应指的是由于云层遮挡导致的发电损失，研究指出其最多能导致约50%的光伏出力损失，并造成严重的电压下跌。脱网的真实原因，需要光伏逆变器的记录来确认。
西班牙电视6台报道称，输电公司内部报告显示，4月22日曾发现太阳辐射骤降导致光伏出力突然减少。

第二，低频振荡。ISE数据分析显示，事故前低频振荡的幅值激增，该现象与停电事故的相关性毋庸置疑，但因果关系尚未得证。西班牙电网中低频振荡现象在全年持续存在。冬季振荡近乎于消失，推测其原因与太阳能发电出力普遍较低有关。

2025年4月28日（停电当日），频率振荡较为平滑且震动幅值较低（约0.215±0.002Hz以内），但事故发生前，发生了两次波动幅值的突然升高，波动的幅值高达0.215±0.006Hz和0.215±0.004Hz。第三次波动幅值的突然升高发生在12:32-12:33之间。

ISE数据指出，西班牙电网从第一次功率损失到崩溃仅历时约4.1秒，其间有四个关键节点：12:32:57和12:33:16.5相续发生两次功率损失（发电中断），1.3秒后，发生第三次功率损失（发电中断），1.6秒后，西班牙电网与欧洲主网（直接连接法国电网）解列，1.2秒后，西班牙电网全面崩溃，此时已经损失了约15吉瓦（60%）的发电。

在此过程中，频率损失速度最大约为0.8Hz/s，没有超过2Hz/s的界限（欧盟规定）；西班牙电网与主网的相角差持续扩大，但根据ENTSO-E数据，系统并未因此立即解列，而是在大量发电功率骤减后才发生电网解列。需要指出的是，在故障的关键阶段，频率下降的幅度和速度均未触发保护阈值，因此电网没有通过切断负荷应对冲击，这侧面印证了频率问题与此次停电事故不一定有直接的因果关系。

然而，关于事故期间是否存在低频振荡，ENTSO-E与ISE的分析结果尚不一致。
第三，电压振荡。依据媒体报道的电压剧烈波动的事实，结合历史事件推测低频振荡导致电压波动。2016年西班牙电网遭受过类似冲击（低频振荡和电压振荡）。当时，由于法国境内连接西班牙电网与欧洲主网之间一条输电线路掉线，阻抗增大，欧洲主网对西班牙电网频率振荡的阻尼减弱，放大了西班牙电网的低频振荡，体现为西班牙电网低频振荡的幅值（约±0.08Hz）远超欧盟主网的平均值（约-0.02—+0.04Hz）；同时引起了电压振荡。
电网调度的电压图显示，事故期间发生了典型的0.1—2Hz的低频振荡，为进一步分析事故原因提供了依据。

第四，欧洲电网防电压崩溃的机制是否触动。欧洲自2014年以来设置的防电压崩溃的机制可能未能触动，即变压器自动调压功能未能闭锁。该机制的主要内容是：当发现一个大范围的电压下跌时，调度机构自动发出指令，关闭输电网下所有变压器的自动调压装置，避免放大电压的波动。
电网调度的电压图还显示，事故期间电压振荡伴随着包络线的持续下移，显示出电压崩溃漂移的迹象。

第五，动态叠加。依据前述一至四点，可进一步推测：大规模光伏脱网导致的电压波动相互动态叠加，触发光伏自动保护机制，从而进一步恶化了大停电事故。

第六，光伏大规模脱网。电压崩溃进一步引发大规模光伏脱网，这是光伏发电设备的一种自动保护机制。有媒体评论指出，事故地区经常出现光伏脱网事件。事故发生前几天也曾出现电压振荡，并触发光伏的自动保护机制（见三），这可能一定程度印证了这一猜想。

第七，电网解列。媒体报道及ISE的分析指出，大面积脱网导致西班牙-法国联络线跳闸解列，西班牙形成孤网。虽然西班牙电网公司指出，系统转动惯量（瞬时备用）的总量是足够的，但是事故导致西班牙电网内部也发生解列，同时尚有约40%的光伏发电，在这种解列的情况下转动惯量（瞬时备用）是否足够，值得关注。

综合来看，随着光伏渗透率持续提升，系统阻尼不断减弱，低频振荡的频率和幅值随之上升。尤其在大电网的末端，包括伊比利亚半岛和波罗的海三国，对低频振荡的阻尼不足。电网线路阻抗与结构的变化、云穿越效应，以及大功率光伏出力的剧烈突变，均可能诱发突发性低频振荡并引起显著的电压波动。在高比例占比的新能源系统中，可用于应对低频电压振荡的惯量裕度（如瞬时备用）逐渐不足，难以实现有效抑制，可能会发生暂态电压穿越越界现象。光伏并网可能造成电压升高，通常通过吸收无功来进行降压。但当大量的光伏电站脱网后，电网失去无功支撑，导致暂态电压进一步升高，可能超出高电压穿越标准的上限，从而引发新一轮的保护误动。欧洲现行高/低电压穿越标准亦难以防止光伏电站脱网，因为该标准以短路故障为前提，未能充分考虑电压振荡等异常情况。

PART.03

启示

本次大停电事件给电力行业带来的启示主要有以下几点：

一、电网需要设计、采购更快速的辅助服务产品。随着新能源渗透率的增加，频率下降的速度可能非常快。在本次事故中，西班牙电网在不足5秒内即崩溃，这导致一次调频（30秒内）无法发挥作用。因此，需要引入更快速的反应机制，例如英国已经部署、德国等广泛讨论的“快速调频响应”（可以实现220毫秒内的快速响应）、德国已经开始开展采购基于构网型储能的瞬时备用等。

二、加强电网互联，提高市场出清范围和频率。西班牙处于欧洲电网的末端，一直很重视电网互联问题，一是计划扩大通过法国与欧洲主网联络的联络线容量；二是计划在南部扩展和摩洛哥的输电线路容量，把规模从700兆瓦提升到2吉瓦。
ENTSO-E于2022年6月1日启用PICASSO平台，以强化跨区二次调频，构建统一调频市场。自2025年9月30日起，欧洲日前市场现货产品竞价周期将从整点小时调整为15分钟分时竞价，旨在优化系统平衡，应对可再生能源渗透率的持续提高。

三、设计应急预案，提高电网停电后的恢复（含黑启动）能力。历史上，西班牙巴塞罗那地区曾发生的大停电事件，经过78个小时左右才恢复供电；本次全国范围的事件中，因为提前设计应急预案，在6个区域分区黑启动，恢复供电时间压缩到10余个小时。本次事故中，得益于部分电网具备孤网运行能力，即便主网崩溃，仍有约30%的新能源保持发电，并在整个恢复过程中起到了助推器作用，具有一定的借鉴意义。针对电网黑启动问题：第一要继续开发黑启动后的自动恢复工具，做好大停电的预案和训练工作；第二，除了关注抽水蓄能和燃气作为重要的黑启动电源，还可探索核电潜在的黑启动能力。

四、注意填补相关研究空白。从此次大停电看，一些问题还有待电力行业继续探索改进。一是目前在公开标准中似乎还没有专门针对“动态电压振荡”做高低电压穿越规范的，而这也正是一个亟待填补的空白；二是目前计算功角失步都是在模拟短路故障，既没有研究光伏脱网的情况，也没有研究由此引起的潮流反相引起的低频振荡现象（小信号稳定问题）；三是现有技术标准都是在传统的短路故障基础上建立的，需要进行补充，但新标准也可能会因为系统太复杂、动态管理不易而难产。

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