電網無慣性 綠能之禍? ——從伊比利亞半島大停電談英國零碳供電的風險

日前橫掃整個伊比利亞半島(Iberian Peninsula)的電力大停頓,震撼歐洲能源界。西班牙、葡萄牙兩國幾乎同時陷入癱瘓,交通燈熄滅、列車停駛、通訊中斷,醫院靠備用發電機勉強維持運作。起初,西班牙方面懷疑遭遇網絡攻擊,葡萄牙則歸咎於天氣異常,後來歐盟能源界專家指向一項更根本的結構性問題——綠色能源比重過高、慣性不足,導致電網抗壓力大減,一遇小故即全盤崩潰。
無慣性系統下的連鎖反應
電力系統的穩定,有賴於電網的「慣性」(inertia)—— 這是一種由旋轉機械(如燃煤、燃氣、水力發電渦輪)自然產生的動能緩衝,在遇上突發事故(如供電中斷、電壓波動)時,能以物理方式暫時維持頻率與穩定。問題在於,風力與太陽能發電均不具旋轉部件,因而無法產生慣性;系統一失衡即容易陷入故障。
據報,事故當日西班牙再生能源佔發電量高達八成,燃氣發電則因中午需求低迷而處於低負荷狀態,整體電網慣性極低。電壓或頻率一旦出現異常,反應時間大幅壓縮,營運商未及應變,已告失控,遂釀成連鎖式癱瘓。葡萄牙本土雖無直接事故源,亦因電網互聯而同步遭殃,電力一體化之下,風險亦成聯動。
電網的脆弱性
若從電力結構分析,西班牙之脆弱性早已埋下伏線。根據歐洲電網統計,截至2024年底,西班牙的電力來源如下:
- 太陽能與風能合計:約49%
- 水力:約9%
- 天然氣與其他化石燃料:約36%
- 核電:約6%
相對而言,法國情況截然不同。得益於龐大核電系統,2024年核電佔比高達63%,水力亦有12%,風力及太陽能發電比重則維持在20%左右。供電結構穩定、可預期,慣性充足,難怪歷年電網故障紀錄遠低於鄰國。
根據英國國家能源系統營運商(National Energy System Operator, NESO)的統計,2024年風力發電首次超越燃氣,成為英國最大的單一電力來源,佔總供電的30%。其他能源佔比包括:燃氣26.3%、太陽能5%、核能14%、生質能6.8%、進口電力14.1%,水力與儲能合計3%。英國政府計劃於2035年前實現電力零碳排(net zero electricity),逐步淘汰燃氣發電。惟倘若缺乏足夠儲能與合成慣性(synthetic inertia)技術配套,恐步西班牙後塵。
零碳目標下的兩難困局
零碳排放,並不等同零風險。在風力旺盛、日照充足之日,綠電湧現,看似理想;然電網愈綠,物理慣性愈低,一旦局部出現故障,復原窗口瞬間收窄,失控風險大增。現代電網雖已有「虛擬慣性」(virtual inertia)技術(如電池儲能配合變頻器模擬旋轉質量),惟其商業化程度仍低,反應速度與可靠性尚待觀察。
以英國為例,近年強風導致部分離岸風場(offshore wind farms)「超發」,需由國家反向支付補償費用以停機維穩;無風之夜,則又須緊急啟動燃氣機組,忽左忽右之間,反映電網調度難度遞增。若英國如期關閉所有燃氣電廠,屆時供電失衡或不再是偶發。
西葡大停電為歐洲敲響警鐘。若在零碳浪潮中僅倚賴綠能擴張,而忽視電網穩定技術的部署與更新,「綠而不穩」或將成為下一場能源危機之伏線。英國除應加快儲能設施建設、擴展核能投資,亦須重新審視其2035年電力零碳排目標,從理想走回現實,在穩定與潔淨之間尋找新的平衡點。
( 圖 : Shutterstock )
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