事件回顧

英國當地時間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，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”。

此次停電事故規模較大，英格蘭、威爾士等地區均被波及，首都倫敦多個區域也未能幸免。據官方統計，約有近100萬家庭和企業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”幾乎持續到深夜。截至上周六，約90萬用戶的電力已得到恢復，但鐵路的供電問題仍未徹底解決。

事故是如何發生的？

一天然氣發電廠和一海上風電場幾乎同時脫網，使英國陷入一片黑暗。

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


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


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

究竟是什么原因導致的停電？

英國國家電網公司（National Grid）作為英國的電網系統運營商，成為此次停電事件的輿論中心。該公司在今年4月1日剛剛將系統運營業務和輸電業務剝離，成立了獨立的電力系統運營商National Grid ESO，負責系統調度。

事故發生后，該公司將此次這一“罕見而不尋常的事件”歸咎于兩個發電廠同時脫網使電網頻率發生大幅下降，跌落到了“難以接受”的48．88Hz。ESO的一個關鍵任務是保持電網的頻率穩定在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％，都足以導致部分電網系統自動停運。


英國電網公司表示：“當時的情況是，我們的正常自動響應機制在幫助管理這一事件，電網系統中的其他發電機對電力損失作出反應，如期增加了電能輸出。然而，由于電力損失非常嚴重，僅僅是增產是不夠的，為了保護網絡并確保系統盡快恢復正常運行，一套后備的二次保護系統被自動觸發，導致全國的電力需求被部分切斷，但這也在短時間內幫助確保了系統其余部分的安全。”此外，國家電網方面也非常確信的排除了此次事件中遭到惡意或網絡攻擊的可能。

在發電側，兩個發生非計劃停機故障的發電廠雖然也難辭其咎，但均認為只是停電事件拼圖的一部分。當時第一個停機的Little Barford燃氣聯合循環發電廠的業主德國萊茵集團（RWE）表示，該公司的發電廠由于技術問題自動關停，這在發電廠中“并不罕見”，另一方發生停機的Hornsea1號海上風電場的開發商丹麥Orsted公司，也正在積極配合展開調查。

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

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

英國能源監管機構燃氣電力市場辦公室（Ofgem）已經發文給國家電網ESO，明確要求其在8月16日星期五之前向Ofgem提交一份關于此次事件調查的緊急中期報告，以解釋究竟哪里出了問題，以及需要進一步采取哪些措施，并在9月6日星期五之前提交最終的、詳細的技術報告。此外，Ofgem還警告稱國家電網公司或將為此次事故造成的影響和損失面臨高達營業額10％的罰款。

供電是如何恢復的？

據英國衛報報道，英國國家電網在事故發生后曾呼吁后備電源和靈活發電系統作出迅速響應，在短時間內提高自身發電量。許多運營商都調用了電池儲能，以滿足國家電網ESO的需求。這些備用供電商包括小型發電廠業主、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頻率下降不太大的情況下基本可以維持電網頻率的穩定，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的自動停運。

此次事件中恢復供電的時間較快。在斷電的15分鐘后脫網電廠均已重新啟動并恢復向電網供電。截至當日17點40分，所有斷電地區的電網系統都已成功重啟，當地電力供應商的客戶已全部陸續恢復供電。

從彭博社披露的英國國家電網公司的數據來看，在電網損失部分負荷后，抽水蓄能發電負荷在下午16點55分左右驟增，對主網的平衡起到了一定的調節作用。

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

停電真的毫無征兆嗎？

事實上，英國電網在三個月內險些發生三起停電風險事故。

英國國家電網正與監管機構、發電商和其他利益相關者合作，以充分理解和吸取上周五停電事件的“教訓”。

然而，業內人士警告稱，英國供電系統面臨風險的情況正在增多，系統運營商近年來也意識到大規模停電的可能性越來越大。據英國《衛報》報道，自今年5月份以來，英國電網每個月都會有一次電網頻率降至正常的50Hz以下，已經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）燃氣發電廠的全部3臺機組在毫無征兆的情況下停機，導致電網頻率驟降至49．5Hz的規定下限，觸發了國家電網公司的“低頻事件”響應，在10秒內向簽約的發電公司發出后備求助緊急呼叫，從而穩定了電網的頻率，成功避免了一次大面積停電。此外，電網頻率還曾在5月9日和7月11日分別下降到49．55Hz和49．58Hz。

國家電網的一位發言人表示，電網頻率在合規的上下限之間出現小幅波動是電網運行中的正常現象，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測”。

Anesco電池公司董事長史蒂夫·謝恩認為：“國家電網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意識到這一潛在問題。”

英國電網運營商ESO通過與靈活供電商簽訂last－minute 供電合約來構建電網的“安全保護網”，維護電網穩定，避免電網頻率跌破監管機構設定的49．5Hz下限，以避免大規模停電。通過與能源供應商簽訂合同，提高發電機和電池儲能的輸出，以彌補發電端出力的不足，并與工廠和超市等企業簽訂合同，在必要時可以暫時削減用電需求，以幫助維護電網頻率的穩定。

但許多提供“安全保護網服務”的公司，例如小型柴油發電廠和固定儲能電池運營商，均認為國家電網在保護系統免遭停電方面做得不夠。

由于英國電網最初是為適應化石燃料發電廠而建，英國蓬勃發展的可再生能源發電無疑加大了電網運營商平衡電網頻率的難度。英國國家電網曾表示已開發出“頻率響應”工具，如提供額外電力供應的快速應急儲備，以支持可再生能源發電，并稱這將在技術可行性方面為英國到2025年實現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的頻率響應及調節問題再次敲響警鐘。

是否該歸咎于可再生能源？

此次事故發生后，部分能源業內和媒體人士對英國在零碳能源轉型中大力發展高比例可再生能源的政策合理性提出質疑，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，隨著電網系統對風電光伏等波動性可再生電源的依賴增加，可能會使電網穩定性風險加劇，“斷電的情況還會越來越多”。

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

有些專家也表示，沒有理由認為風電比其他發電機組更容易脫網，但他們同樣承認，風能等可再生能源確實會給國家電網帶來諸多挑戰。與可再生能源相比，“天然氣和燃煤電廠有更大的靈活性。當一個發電機組掉隊時，另一個很容易填補空缺，而風力發電作為調節電能供需變化的減震器，效果較差。”施耐德電氣能源分析師亨特表示。

此外，謝菲爾德大學碳捕獲和存儲領域教授、英國碳捕獲和存儲研究中心主任喬恩？吉本斯分析稱，在英國電網發生頻率問題時，正值太陽下山時分，太陽能發電正在減少。他表示，在當時的日落時段，電力系統可能沒有能夠可靠地彌補失去的太陽能部分，使頻率下降，而且在系統自動甩負荷之前，沒有足夠的、可靠的且已經啟動的電源來阻止電網頻率進一步下降，但需要更多的數據來詳細研究發生了什么。

但是即便發生了此次停電事故，毫無疑問，英國仍需要增加可再生能源的使用，以幫助減少整個經濟領域的溫室氣體排放。近年來，英國在去煤和可再生能源發電領域屢屢取得突破性進展。就在今年5月下半月，英國曾實現了連續兩周無燃煤發電的壯舉，燃煤電廠按計劃要在2025年前被全部關停，當前在運燃煤電廠只剩下7座。

而在可再生能源發電，特別是風電方面，英國也是一直走在世界前列。2018年英國可再生能源發電量同比增長了11％達到創紀錄的110TWh，占全年發電量的33％，其中超過50％為風力發電。

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

“It’s Wind o’clock”。


英國對于能源轉型的決心和步伐仍舊十分堅定，但是國家電網是否已經做了足夠的工作來適應可再生能源給能源系統帶來的變化，業界質疑聲仍不絕于耳。

能源專家們表示，雖然英國國家電網正在設計一些響應系統，旨在應對日益增長的可再生能源以及其帶來的相關問題，但現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，英國國家電網可能更需要改變其原有的“經驗法則”，即通過管理電力儲備以調節電網的頻率。

儲能系統能發揮多大作用？

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

電池儲能開發商Anesco的資產管理總監邁克·瑞恩表示，在此次突發的停電事件中，電池儲能所扮演的角色讓這一事件變得更加有趣。由于電網系統中靈活儲備容量不足以滿足約2GW的電力缺口，國家電網ESO別無選擇，只能甩掉部分消費者和其他用電負荷，以保護電網基礎設施。

瑞恩表示，隨著越來越多的可再生能源發電投入使用，英國正朝著零排放的目標努力，這些儲能資產需要得到有效利用，并建立適當的框架，與電網運營商通力合作。

儲能電池運營商Eelpower的首席執行官馬克·西蒙表示，此次斷電表明，風力發電的波動性可能帶來重大的系統性風險。他認為，這些風險只有通過在全國范圍內大規模推廣電網級儲能系統才能使系統得以平衡。至關重要的是，國家電網、地方電網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常發生。這非常清楚地表明，英國電網迫切需要大規模的電能存儲。

電池儲能公司Zenobe的創始人史蒂文·米爾曼也呼吁英國國家電網“更新其舊的經驗法則”，以確定未來該儲備多少后備電源，“能源系統的變化可能比預期的還要快。”

能源系統彈性出了什么問題？

雖然還需要等待全面的技術調查，以了解此次事故發生的確切原因，以及兩起發電機故障是否存在某種程度上的關聯，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》發表社論文章提出嚴正質疑，為什么在90分鐘左右的時間里，容量減少5％左右會在基礎設施領域造成如此大的混亂局面？

多臺發電機故障可能只是一個罕見的事件，但這絕非聞所未聞，上一次發生是在2008年。英國的能源網絡應該有能力應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首不是網絡攻擊，但它也表明，英國電力系統在應對惡意攻擊方面同樣不堪一擊。停電應該讓人們意識到，英國電力基礎設施的核心部分脆弱不堪，在應對突發事件時表現乏力。隨著可再生能源發電和智能化電網技術的發展，英國當前的最大挑戰已經不再是裝機水平問題，而是供電的靈活性。

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

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

如果英國最終在10月31日前無協議脫歐，政府是否有能力確保能源供應的可持續性？英國真的準備好承受脫歐可能給基礎服務領域帶來的巨大壓力了嗎？