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1 背景与意义
2025年4月28日，西班牙、葡萄牙所在的伊比利亚半岛电网发生了全网大停电事故，两国大部分地区电力供应中断，波及超过5000万人，西班牙进入国家紧急状态。本次大停电事件是欧洲能源转型以来发生的规模最大的停电事故。论文依据官方发布的初步报告，梳理了大停电的发展过程，分析事故原因；最后结合我国新型电力系统的建设情况，提出本次事故对我国电网的发展和运行启示。
2 大停电事故过程
根据西班牙REE的监测数据，事故前(12:30)西班牙电力负荷处于较低水平，约为27.0GW；新能源出力23.2GW，占发电总出力69%，核电、水电、气电分别为3.4GW、3.2GW、1.7GW，分别约占10%、9%、5%；抽水蓄能负荷3GW；同时西班牙向法国送电约900MW、葡萄牙约2.7GW、摩洛哥约800MW。
12:00前电网情况
09:00前，伊比利亚电网正常运行，电压曲线没有明显变化，09:00左右开始，电网电压出现波动。10:30后电压波动更为显著，但并未超出半岛电网(西班牙、葡萄牙)所允许的电压限值。值得注意的是，在10:30、11:03、11:23出现了3次振荡主频率为0.21Hz的小幅振荡，由于振荡幅值较小，没有对电网运行造成大的影响。
12:00-12:30电网振荡情况
第一次振荡(强迫振荡)。12:03-12:07，伊比利亚半岛电网经历第一次功率振荡，主频率为0.64Hz，该振荡是由半岛电网内部电源引起的强迫振荡，主要影响西班牙和葡萄牙的电力系统。西班牙REE启动了预先制定的措施来抑制振荡：1）减小向法国的输送功率；2）西-法的高压直流输电线路运行模式更改为恒定功率模式；3）投入400kV输电线路；4）切除并联电抗器等操作。以上措施抬高了系统电压。
第二次振荡(区域振荡)。12:19-12:22，半岛发生了第二次功率振荡，这是欧洲电网典型的区域间振荡模式，振荡主频率为0.21Hz，主要表现为半岛机组与欧洲大陆机组之间的振荡。西班牙REE又按照预先制定的措施来抑制振荡：1）投入西班牙南部的400kV输电线路；2）进一步减少向法国的输送功率；3）减少向葡萄牙的输送功率；4）切除并联电抗器等操作。采取措施后进一步抬高了系统电压，400kV变电站的电压最大值接近430kV，明显高于第一次振荡后电压最高值，如图1所示。
图1 西班牙和葡萄牙主要400kV变电站在12:00-12:30内的电压变化
12:32:57-12:33:27事故发展过程
12:32:57、12:33:16和12:33:17，在格拉纳达、巴达霍斯和塞维利亚地区观察到多次电源脱网，初步估计发电损失2.2GW，主要为新能源；由于上述事件，西班牙境内电压再度升高，并带动葡萄牙电压同步上升。
12:33:18后，半岛电网电压急剧上升，部分节点电压超过435kV，过电压再次引发了一系列的电源脱网，西班牙-法国联络线两侧系统出现频率差，如图2所示。
图2 事故期间西班牙卡莫纳变电站与瑞士巴斯库尔变电站的频率和电压变化
12:33:19，西班牙—法国联络线功率达到静态稳定极限；12:33:21，西班牙和法国之间的交流联络线通过保护装置断开。12:33:19-12:33:21，系统低频减载启动，但低频减载未能阻止频率进一步下降。
12:33:22，频率降至47.79Hz，核电机组和联合循环燃气机组相继跳闸；此时，部分节点电压已超过460kV，过电压严重。
12:33:24，半岛电网崩溃，西班牙和法国之间的高压直流输电线路停止运行；12:33:27，400kV电网电压降至1kV以下，半岛进入全网大停电状态。
整个事故的关键事件如图3所示。
图3 4.28大停电关键事件时序图
3 事故原因分析和探讨
基于该事故过程，分析了以下4点原因。
1）强迫振荡应对不当，抬高系统电压。12:03出现的0.64Hz振荡模式具有非典型特征，是由光伏电站引发的强迫振荡。但系统操作员没有区分不同性质的振荡，仍沿用了应对传统0.21Hz振荡的抑制策略，依靠增加阻尼来抑制振荡。对于强迫振荡，最有效的措施是迅速找到并切除扰动源，而西班牙REE采取的措施效果有限，反而造成系统电压升高。
2）区域低频振荡问题长期存在，安全隐患没有彻底消除。在10:30-11:23之间，半岛内出现了3次幅值较小、主频率为0.21Hz的振荡，欧洲早在2016年就发生过0.21Hz的典型区域振荡模式，说明欧洲电网一直未能彻底根除该隐患。12:19出现幅值较大的0.21Hz振荡后，系统操作员继续按规程采取了提高阻尼的措施，再次推高了系统的运行电压。两次振荡抑制措施的叠加，使系统电压运行在安全边界，为后续电源连锁脱网埋下隐患。
3）动态调压资源短缺，系统抑制高电压能力不足。12:30，西班牙全境仅11座热电厂(核电、气电、煤电)并网，创下年初以来最低水平。在第二次振荡后，西班牙REE要求增加调压机组，但受限于启动时间，未能在系统崩溃前投入运行。根据2014年西班牙皇家法令，RCW电源(可再生能源、热电联产和废弃物发电)按恒定功率因数运行，因此新能源机组不参与电压调节。
4）新能源机组抗扰能力弱，大范围脱网。在系统电压波动过程中，部分新能源机组因控制策略不完善、保护配置不合理表现出明显的脆弱性，导致多次电源脱网。巴达霍斯、卡塞雷斯等地的新能源电站在主网电压尚未超过规定限值时即出现脱网现象；部分新能源设备缺乏足够的延时设置，轻微过电压便触发保护动作，引发电源连锁脱网，不满足西班牙政府关于新能源发电设施并网的技术要求。
基于以上事故原因分析，探讨以下3个问题。
1）关于事故连锁机理。12:32:57-12:33:17的初期扰动引发部分新能源机组脱网，由于新能源机组按定功率因数运行，并运行在吸收无功功率状态，机组脱网后吸收的无功功率被释放、有功功率减少使得线路轻载，系统无功过剩，电压随之上升，导致更多机组因高电压进一步脱网；系统频率下降到一定程度后，低频减载启动，负荷减少也导致线路轻载，进一步推高了系统电压，触发更多电源脱网，这种电压抬升的正反馈过程是以前大停电事故中未曾遇见的新现象。
2）关于惯量的作用。惯量反映系统维持原本运行状态的能力，只能影响频率变化率，无法根本解决频率稳定问题。在新能源大规模发展的背景下，系统惯量减小是必然趋势，频率稳定的关键在于能否快速消除不平衡功率。对于新能源为主体的新型电力系统，关键是要新能源留足能快速调用的备用，才能保证频率稳定。西班牙REE发布的分析报告认为，大停电的根本原因并非系统惯量不足。
3）关于稳定控制系统的效果。大停电期间，系统内现有的各项稳定控制策略均正确动作，事故演化并非由稳定控制误动/拒动所致。但是，这些措施对电源、负荷连锁脱网的正反馈过程是无效的，现有的稳定控制系统还缺乏针对高电压引发大范围新能源连锁脱网过程的防控措施。
4 对中国电网的启示
深入研究稳定机理，夯实安全基础。全面把握新能源发电的随机性、波动性、间歇性、脆弱性和不可调控性，强化气象电力学、电力电子学以及新型电力系统安全稳定机制等基础研究，深入掌握系统的动态特性和故障演化机理，精准掌握系统安全稳定本质。强化系统薄弱环节识别与动态稳定评估，特别是已暴露的运行隐患，要深入剖析成因。
增强新能源支撑能力，完善电压调控机制。新能源电力电子装备的脆弱性亟须系统性解决，新能源场站应具备无功功率调节能力、自动电压控制能力和一次调频能力。要考虑新能源场站并网的位置和电压等级，深入研究新能源机组对超/特高压大电网的支撑能力，在确保自身安全的同时，关键时刻还要“稳得住、顶得上”。
优化电网结构，健全安全稳定防控体系。新型电力系统构建过程中，要避免局部事故引发区域电网崩溃，特别是西北、西南、华北(蒙西)等送端电网，进而引发全国大停电风险，认真研究区域大电网发展的技术路线和电网结构，构建分层分区、新能源大基地与主网可分可合的清晰网架结构；加快发展适应新能源为主体的大电网安全稳定控制技术，针对不同稳定问题，要避免“一刀切”式应对，确保控制措施既有效解决当前问题，又不引发新的安全稳定风险，构建更具韧性和主动性的电网防御体系。
严格执行安全标准，健全法律法规保障体系。保障电力系统安全稳定运行，必须严格贯彻落实《电力系统安全稳定导则》、《电力系统技术导则》等国家和行业标准；对于非强制性标准中对新能源的要求，推动纳入到强制标准，使新能源、储能等成为电力系统安全的责任主体；结合新型电力系统发展出现的新问题、新现象，及时制修订相关的新标准。
5 结语
本文从采取的振荡抑制措施、新能源支撑能力、电压调节机制等方面分析了事故成因。我国新型电力系统的构建必须坚持以安全为前提，切实防范系统性大停电风险，保障面向“双碳”目标的新型电力系统的安全可靠运行。
