数字储能网讯：电力系统在任何时候都保持稳定是保障电力安全供应不可或缺的前提。今年4月西班牙葡萄牙的大范围停电事件再次凸显了系统稳定的重要性。如何才能让电网始终保持稳定？该问题的核心在于：发电与用电必须始终保持平衡，电压也需控制在规定范围内。德国联邦经济和能源部（BMWE）的“系统稳定路线图”展示了100%可再生能源情景下，电力系统始终保持稳定运行的有效路径。

2025年4月28日，西班牙和葡萄牙发生大规模断电，持续数小时。事故原因尚未最终查明，这次停电事件也深刻表明了安全供电系统的重要性。那么，电力系统如何才能保持稳定运行呢？

此文我们走近德国电力系统，了解这一保持稳定、默默运作的庞大系统。首先需要了解的是，为了保障电网的安全运行，电力系统中的频率和电压必须始终保持在特定的限值范围之内。即使在发生故障后，系统也必须能迅速且可靠地恢复到正常运行状态。

电网稳定的前提

电网系统稳定运行的前提是电力的生产与消费始终保持平衡。电网频率是衡量这一平衡的重要指标，当供需失衡时，电网频率会立即发生波动。如果将电网频率控制比作一架天平，发电与用电就是天平的两端，一旦不平衡，天平就会发生倾斜。

图片来源：BMWE, Frequenzhaltung als Waage zwischen Erzeugung und Verbrauch

除此之外，无论是大型工业设备，还是普通家用电器，为了保障设备的正常运行，电网中的电压必须始终保持在技术允许范围内（一般为±10%）。此外，相关设备还必须具备一定的抗扰能力，在因故障导致电压短时剧烈波动的情况下，能够在一段时间内安全、稳定地继续并网运行。

图片来源：BMWE, Spannungs- und Frequenzabweichung

为了保障电力系统的稳定运行，需要提供一系列的“系统服务”。这些服务主要有以下几种提供形式：一是按照技术并网规范强制性提供，二是通过市场化机制进行有偿采购，三是由电网运营商的运行设备直接提供。系统服务包括如黑启动能力、无功功率、瞬时备用容量等内容。

虽然这些词语听起来很复杂，但背后的原理其实很简单：所谓“黑启动”是指发电厂在没有外部电网供电的情况下，依靠自身力量启动运行，也就是说，即使在断电的情况下也能启动；“无功功率”在电网中主要用于维持电压稳定；而“瞬时备用容量” 指电力设备在系统出现功率不平衡时，能够自动、即时地释放或吸收电能，以维持频率稳定。

“系统稳定路线图”助力德国保障电网安全

但在德国实际运行的电网系统中，情况会稍显复杂。因为德国的电力系统并不是静态的，所以即使一度达到平衡，也无法一劳永逸。系统一直在变化，例如，欧洲电力市场的跨境电力交易的增加、传统发电厂的减少、可再生能源占比的迅速提高等。为了维持一个长期稳定运行的电力系统，德国必须不断识别、评估并应对这些复杂且多变的挑战。

为此，德国联邦政府自2022年秋季起至2023年底，联合来自超过80家机构的150位专家，共同制定了“系统稳定路线图”。参与方包括输电与配电网运营商、设备制造商、行业协会、标准化组织以及科研机构。自2024年起，路线图中的各项建议已逐步开始实施，并通过50多个“行动节点”，描绘了未来实现电力系统安全、稳健运行的路径。

整个“系统稳定路线图”共包含41个专题性稳定性流程，以及10个跨主题的综合性流程，涵盖频率、电压、共振稳定性、短路电流、相角稳定性、电网运行管理以及电网与供电恢复。