西班牙即将面临“Black Start”的挑战

大型电力设施需要电力才能运行，但目前存在大量未被满足的需求。

John Timmer – 2025年4月28日 晚上10:27 | 137

Credit: Juan Maria Coy Vergara

Credit: Juan Maria Coy Vergara

自从伊比利亚半岛在一次大规模停电中失去电力后，电网运营商正在努力恢复数百万客户和企业的供电。正如您可能想象的那样，这个被称为“Black Start”的过程比打开开关要困难得多。然而，由于系统几乎所有方面——从远程控制电网性能的管理硬件到发电厂本身——都需要电力才能运行，这一挑战变得更加艰巨。

重启电网

你可能认为发电厂可以很容易地开始发电，但实际上，只有少数设施拥有处理Black Start所需的一切。这是因为发电需要电力。例如，烧水发电的设施有很多带电的水泵和阀门，燃煤电厂需要粉碎燃料并将其输送到燃烧的地方。在大多数情况下，额定为Black Start的发电厂都有一个柴油发电机，可以提供足够的电力来启动发电厂。这些往往是较小的发电厂，因为它们需要的柴油发电机也相对较小。

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这些Black Start设施的初始输出然后被用来为所有需要外部电源才能运行的发电厂供电。这必须以确保只有其他发电厂才能获得第一批电子来开始在电网上移动的方式进行管理，否则正常的电力需求会立即压倒有限数量的小型发电厂。同样，这必须由需要电力才能控制电网能量流动的设施来处理。这就是为什么管理电网永远不会像“将硬件放在互联网上并远程控制它”那么简单，因为互联网也需要电力才能运行。

可以通过从停电区域外的邻近电网引入电力来管理其中一部分。但是，这也要求电网互连与连接停电侧的需求隔离，并将电力直接发送到空闲的发电厂。

一旦有足够的发电厂上线，电网的一小部分将被供电，并且这些发电厂可以管理其交流电输出同步到单一频率。此时，就可以开始满足需求了。

但是需求可能是巨大的。电网故障往往发生在电网因异常高的电力需求而承受压力时，例如热浪导致空调使用量很高时。这意味着许多使用电力的硬件都已连接并打开，只是在等待电子的出现。让所有这些硬件立即提出需求可能会导致电网立即发生故障并恢复到停电状态。

问题在于维持电网的频率。你可以将每个使用电力的硬件都看作是一个会降低频率的摩擦源，而每个发电机都有可能使电网加速。在许多情况下，这种“减慢速度”是字面意思——频率是发电机内部旋转的大块金属的产物，并且它们在高需求下会旋转得更慢。

在任何情况下，如果以错误的频率提供电力，从小电子设备到大型工业设备的所有东西都可能损坏。因此，电网内置了许多保护措施，如果频率波动过大，这些保护措施会关闭设备。因此，电网运营商需要估计不同电网部分的待满足需求量，并开始精心编排将电网的各个部分上线，同时将它们与额外的发电能力相匹配。否则，可能会使整个系统恢复到当前状态。

本地情况

虽然西班牙和葡萄牙的电网相互连接，但它们与其他地方的连接有限。电网的唯一外部电源来自法国和摩洛哥，这些连接很小，但可以用来帮助某些发电厂进行Black Start。这两个停电的国家都有大量的水力发电，西班牙的水力发电占其需求的10％，葡萄牙的水力发电占25％。这很有用，因为水力发电厂启动运行所需的外部电源非常少。

除此之外，两国都在可再生能源方面投入了大量资金，葡萄牙约有一半的电力来自风能和水力发电，并于2021年关闭了最后一座燃煤电厂。西班牙目前约有40％的电力来自可再生能源。

太阳能发电并非Black Start电网的理想电源，因为它在一天的很大一部分时间内都不可用。但是太阳能电池板产生直流电，电子系统将其与电网的交流电匹配。借助正确的电子设备，它可以发挥关键作用，以在电网各部分重新供电时保持频率稳定。在生产力高的地区，风能可以为其他发电厂提供Black Start电力，并且不需要太多的外部电力即可开始运行。但是，目前尚不清楚本地风力硬件是否配备了Black Start功能，或者当地天气是否会配合（快速查看各个城市的天气表明那里相对平静）。

电池具有极大的潜力，因为它们也提供可以直接转换为任何所需频率的直流电，因此可用于启动发电厂或在电网各部分恢复在线时用于频率稳定。不幸的是，两国尚未安装太多电网规模的电池硬件。预计这种情况将在未来几年内随着太阳能发电的大幅扩展而发生变化。但是，目前，电池不会有太大帮助。

无论电网运营商在西班牙和葡萄牙如何精确地处理这项任务，他们目前都面临着巨大的挑战。如果您看到对电力恢复需要几天的估计，那是因为未能应对这一挑战将使情况恢复到现在的状态。