易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

一、研究背景與問題提出

2023年5月28日，西班牙電網(wǎng)因“強(qiáng)烈振蕩”導(dǎo)致伊比利亞半島與歐洲主網(wǎng)解列，引發(fā)大規(guī)模停電。據(jù)西班牙電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商Red Eléctrica數(shù)據(jù)，事件中負(fù)荷驟降超1000萬(wàn)千瓦，功率失衡觸發(fā)連鎖解列。葡萄牙電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商REN分析指出，極端氣溫波動(dòng)導(dǎo)致超高壓線路（400kV以上）振蕩加劇，暴露了高比例可再生能源并網(wǎng)的穩(wěn)定性缺陷。此次事故發(fā)生在西班牙首次實(shí)現(xiàn)全天100%可再生能源供電十余天后，凸顯歐洲電網(wǎng)在新能源滲透率提升下面臨的三大核心挑戰(zhàn)：

功率平衡脆弱性：可再生能源出力波動(dòng)與負(fù)荷變化難以實(shí)時(shí)匹配；

電網(wǎng)振蕩風(fēng)險(xiǎn)：大規(guī)模新能源接入降低系統(tǒng)阻尼，易引發(fā)頻率/電壓失穩(wěn)；

孤島運(yùn)行隱患：跨境互聯(lián)能力不足，局部故障易擴(kuò)散為區(qū)域崩潰。

安科瑞EMS 3.0平臺(tái)針對(duì)上述問題，通過技術(shù)創(chuàng)新與場(chǎng)景化設(shè)計(jì)，為高比例新能源電網(wǎng)提供系統(tǒng)性解決方案。

二、西班牙停電事件的技術(shù)歸因與EMS 3.0應(yīng)對(duì)策略

2.1事件技術(shù)歸因

可再生能源波動(dòng)性：西班牙當(dāng)日風(fēng)能出力下降12%，太陽(yáng)能因云層遮擋波動(dòng)±15%，水力調(diào)節(jié)能力不足，導(dǎo)致發(fā)電-負(fù)荷失衡；

電網(wǎng)阻尼不足：新能源機(jī)組（如光伏逆變器）與傳統(tǒng)同步機(jī)相比，慣性響應(yīng)能力弱，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)速度下降40%；

跨境互聯(lián)瓶頸：伊比利亞半島僅通過3條400kV線路與法國(guó)互聯(lián)，事故時(shí)功率支援延遲＞5秒，加劇振蕩擴(kuò)散。

2.2EMS 3.0核心功能與技術(shù)適配

動(dòng)態(tài)功率平衡引擎：

混合整數(shù)規(guī)劃模型（MILP）：以秒級(jí)周期優(yōu)化光儲(chǔ)充系統(tǒng)出力，目標(biāo)函數(shù)涵蓋發(fā)電成本最低、功率波動(dòng)最小、設(shè)備壽命延長(zhǎng)；

實(shí)時(shí)頻率調(diào)節(jié)：儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)頻率偏差（Δf≥0.05Hz），調(diào)節(jié)速率≤0.1秒，阻尼系數(shù)提升30%。

防逆流與柔性限電：

剛性保護(hù)裝置（AMSSE-IS）：檢測(cè)反向功率超限（閾值可設(shè)1%-5%），50ms內(nèi)切斷并網(wǎng)點(diǎn)；

柔性調(diào)節(jié)系統(tǒng)（Acrel-2000MG）：動(dòng)態(tài)調(diào)整光伏/儲(chǔ)能出力，平滑功率波動(dòng)（±2%以內(nèi)）。

虛擬電廠與跨境協(xié)同：

多區(qū)域資源聚合：通過協(xié)調(diào)控制器（A crel-2000MG）聚合分布式光儲(chǔ)充資源，形成虛擬電廠子站，支持跨區(qū)功率互濟(jì)；

IEC 61850協(xié)議兼容：實(shí)現(xiàn)與歐洲電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的毫秒級(jí)指令交互，調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間≤2秒。

三、EMS 3.0在歐洲電網(wǎng)場(chǎng)景的實(shí)證應(yīng)用

3.1西班牙某風(fēng)電場(chǎng)光儲(chǔ)協(xié)同項(xiàng)目

痛點(diǎn)：風(fēng)能出力波動(dòng)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限（±10%），年罰款超50萬(wàn)歐元。

解決方案：

部署20MW/40MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，接入EMS 3.0平臺(tái)；

啟用“風(fēng)儲(chǔ)協(xié)同平滑”策略，儲(chǔ)能實(shí)時(shí)補(bǔ)償風(fēng)功率波動(dòng)。

效果：

并網(wǎng)點(diǎn)功率波動(dòng)從±15%降至±3%，罰款減少90%；

參與電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)，年收益增加12%。

3.2葡萄牙-法國(guó)跨境互聯(lián)試點(diǎn)

痛點(diǎn)：跨境線路利用率不足30%，事故時(shí)支援延遲。

解決方案：

在邊境站部署EMS 3.0協(xié)調(diào)控制器，聚合兩國(guó)分布式儲(chǔ)能資源（總?cè)萘?00MWh）；

啟用“跨區(qū)功率互濟(jì)”模式，實(shí)時(shí)平衡區(qū)域負(fù)荷。

效果：

跨境線路利用率提升至65%，事故響應(yīng)時(shí)間縮短至1秒內(nèi)；

減少備用機(jī)組容量需求100MW，年節(jié)省成本800萬(wàn)歐元。

3.3歐洲極端氣候應(yīng)對(duì)案例

場(chǎng)景：2023年冬季寒潮導(dǎo)致北歐風(fēng)電驟降，南歐光伏受限。

功能配置：

EMS 3.0啟動(dòng)“多目標(biāo)優(yōu)化”模式，優(yōu)先保障關(guān)鍵負(fù)荷供電；

虛擬電廠聚合南歐儲(chǔ)能資源，向北歐輸送應(yīng)急電力。

效果：

減少負(fù)荷切除量300MW，避免經(jīng)濟(jì)損失超2000萬(wàn)歐元；

系統(tǒng)頻率偏差控制在±0.2Hz以內(nèi)，未觸發(fā)解列。

四、結(jié)論與政策建議

西班牙停電事件揭示了高比例可再生能源電網(wǎng)的共性挑戰(zhàn)，而安科瑞EMS 3.0通過三大技術(shù)突破提供了系統(tǒng)性解決方案：

動(dòng)態(tài)平衡能力：MILP算法與秒級(jí)響應(yīng)機(jī)制保障發(fā)電-負(fù)荷實(shí)時(shí)匹配；

振蕩抑制技術(shù)：剛性/柔性協(xié)同控制將功率波動(dòng)限制在±3%以內(nèi)；

跨境互聯(lián)賦能：虛擬電廠與標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議增強(qiáng)區(qū)域協(xié)同能力。

對(duì)歐洲電網(wǎng)的政策建議：

加速智能化改造：強(qiáng)制新建新能源項(xiàng)目配置儲(chǔ)能與智能控制系統(tǒng)；

強(qiáng)化跨境互聯(lián)：推廣EMS 3.0多區(qū)域協(xié)同技術(shù)，提升互聯(lián)線路利用率至60%以上；

完善市場(chǎng)機(jī)制：將快速調(diào)頻、功率支撐納入輔助服務(wù)補(bǔ)償范圍。

在歐盟修訂能源安全法規(guī)的背景下，EMS 3.0將成為構(gòu)建高韌性、高彈性電網(wǎng)的核心技術(shù)工具。

審核編輯 黃宇