严谨的深渊：廉价能源的幻象与同步惯量之死

引言：“要开车，光加油是不够的”

几个最基本的类比：

没有人购买一件运输工具，只是为了静静地欣赏一只“加满的油箱”。购买的目的是运行性能：有保证的扭矩、可靠的行驶，以及从 A 点到 B 点全程的完好无损。在电力系统中，“燃料”是电子（原始能源），而“性能”则由服务质量（QoS）来定义——保持电压稳定，并严格控制频率。正如 Vaclav Smil 在Energy and Civilization（《能量与文明》）中所指出的，推动 GDP 的真正因素不是能源的理论价格，而是它的能量密度以及供应的韧性。

可再生能源加上电化学储能的大量接入，就像一套效率极高的数字银行系统：它加快了资金流动，却缺乏内在的“储备”（除非通过构网型逆变器进行合成模拟，而这类逆变器目前仍缺乏足够的规模和临界数量，无法取代大型旋转质量的动能）。在这个意义上，同步惯量就是中央银行金库里的“实物黄金”。就像在金本位时代一样，我们也许并不是每天都动用这笔储备，但正是它的实际存在——同步运转的旋转质量——保证了我们的记账单位 50 Hz 不会在一次毫秒级的突发事件中遭遇灾难性的“贬值”。没有这份稳定的“储备”，电网就失去了它的 verticalidade（“垂直性”，作者用语，指立足于坚实的基础之上），系统就会在自身的波动中崩溃。

1. 伊比利亚半岛的空白支票：一部技术让位的编年史

今天不稳定的根源，在于以牺牲电网物理规律为代价，向经济修辞开出了一张“空白支票”。这一过程是在伊比利亚半岛几个关键的立法时刻成形的。

立法背景（葡萄牙）

Decreto-Lei n.º 15/2022（葡萄牙）和 Real Decreto-ley 20/2022（西班牙）巩固了“或有接入”（灵活连接）机制。有必要从工程角度把这一过程讲清楚：有条件接入并不是伊比利亚的怪招；它明确出现在欧盟委员会的电网一揽子计划（Grids Package）和各项指令中，是优化电网利用的一种工具：

• Decreto-Lei n.º 15/2022, de 14 de janeiro（2022 年 1 月 14 日第 15/2022 号法令）：这部法律确立了 SEN（Sistema Elétrico Nacional，葡萄牙国家电力系统）的新组织架构，优先加快可再生能源发电，并引入或有接入机制（即所谓“灵活连接”）。实际上，它允许在电网尚未在物理上为注入高峰做好准备的情况下发放容量预留许可，从而形成了“有条件连接”的范式。
• Decreto-Lei n.º 30-A/2022, de 18 de abril（2022 年 4 月 18 日第 30-A/2022 号法令）：在能源危机最严重的时候，许可程序被简化（REPowerEU），为了统计意义上的脱碳目标，往往绕过了有关电网稳定性的技术意见。

立法背景（西班牙）

在生态转型与人口挑战部（MITECO）的主导下，西班牙电力系统（SEE）的面貌被一系列法律所改变，这些法律着眼于“伊比利亚例外”以及可再生能源装机（GW）的大规模加速。也就是说，这一在欧盟并不被推荐的伊比利亚例外压低了边际价格，却通过信号质量的下降提高了机会成本——西班牙的系统服务（平衡）市场价格不断上涨，也反映了这一点：

• Real Decreto-ley 29/2021, de 21 de diciembre（2021 年 12 月 21 日第 29/2021 号皇家法令）：这部法律预见到了优化电网的必要性。它推出了促进电动出行的措施，更关键的是，为自用电和能源社区释放电网容量设定了标准。它是动态容量管理的先声，使可再生能源能够在已经饱和的接入点更多地接入。
• Real Decreto-ley 6/2022, de 29 de marzo（2022 年 3 月 29 日第 6/2022 号皇家法令）：在应对乌克兰战争后果的国家计划框架下，这项法令大幅简化了可再生能源项目的环境许可（DIA）。与葡萄牙的 REPowerEU 一样，它允许项目通过加速的环境影响认定程序获得批准，引发了关于行政速度与系统稳定之间如何平衡的技术争论。
• Real Decreto-ley 20/2022, de 27 de diciembre（2022 年 12 月 27 日第 20/2022 号皇家法令）：这部法律以灵活性标准巩固了“接入与连接”这一制度。它针对因火电厂关闭而腾出的电网节点推出了公正转型招标，不仅优先考虑装机容量，还优先考虑储能（电池）标准，以缓解注入功率的波动。

伊比利亚趋同分析

对比这些文件，可以看到 MIBEL（伊比利亚电力市场）内部的一种监管对称。在两个国家中：

1. 加速与惯量：法律的制定是为了快速注入电子（数量），而同步惯量和系统服务（稳定性）的管理却被交给了灵活性机制和二级市场，而不是作为一项即时的、结构性的物理要求。
2. 有条件连接：西班牙的“接入与连接”与葡萄牙的“或有接入”如出一辙——开发商同意在电网饱和时被切除，以便发放更多的容量预留许可。

这种立法结构强化了本文的核心论点：系统是按“加满油箱”的逻辑（GW 目标）来管理的，而系统工程却在苦苦维持扭矩与可靠性（运行稳定），因为在伊比利亚半岛，物理基础设施跟不上立法文件的速度。

构网型技术与同步调相机的悖论

同步惯量至关重要，这一点在伊比利亚系统运营商（REN 和 REE）自己的规划中得到了充分承认——这些规划都安排了同步调相机的安装。[...] 我们需要安装同步调相机，并在未来大规模部署构网型逆变器，[...] 这一事实恰恰证明了核心论点：惯量必须以非常高昂的资本支出（CAPEX）来恢复，而这些成本反映在接入电价之中：

2. 电压控制、RfG 与伊比利亚的“风险溢价”

葡萄牙的优秀之处：葡萄牙严格遵守欧洲电网规范（Requirements for Generators，即 RfG，发电机组并网要求），并拥有远优于西班牙的动态电压控制系统。

不稳定的账单：ENTSO-E 专家组的报告证实，伊比利亚大停电的核心问题是西班牙的电压控制存在缺陷。

然而，由于我们在同一个同步区（MIBEL）内运行，邻国的结构性弱点也反映在我们的账单上。

• 平衡市场中的机会成本：这一政策通过系统性的不稳定，使机会成本急剧上升。在西班牙，平衡服务（二次和三次备用以及电压控制）的价格持续上涨。实际上，在日前市场“省下”的钱，正在技术市场中被收回——还带着波动的“利息”——用来防止电网崩溃。

替代的谬误与大师们的反驳

经济学的说法：“电池（BESS）可以取代天然气，因为边际成本更低。”

严谨的反驳：

• Dieter Helm（牛津大学）在论著Net Zero中解释说，系统的真实成本必须计入 LACE（Levelized Avoided Cost of Energy，平准化避免能源成本）。电池是静止变流器，不具备同步惯量。没有火电厂的旋转质量，电网就失去了抵御频率变化的能力。
• Gretchen Bakke：她在The Grid（《电网》）中提醒我们，电网是人类最复杂的机器。为了压低批发价格而忽视 ROCOF（频率变化率），是国家安全上的失职。
• Jean-Marc Jancovici（The Shift Project）强调，一个 100% 波动的系统需要对电网进行超大规模的配置，而政治经济往往把这部分成本隐藏在基础设施账单里。他指出，生产率取决于能源的确定性。一个“灵活”的系统，就是一个让工业停工的系统，它摧毁了廉价能源原本承诺要创造的价值。

3. “或有连接”与欧洲标准

认为工业用电应当“灵活”（也就是可以不经通知就被中断）的想法，与 ENTSO-E 的规则（（欧盟）第 2019/943 号条例）相冲突。高附加值的工业无法靠“有电才供、什么时候有什么时候供”生存。传统电池（跟网型）是用于能量时移的静止变流器。它们注入有功功率，但不提供机械惯量，也没有足够的热容量裕度来注入巨大的故障电流（10 kA 至 20 kA）。

分析该条例的序言和条款可以看出，有几个显而易见的方面可以在本文的语境中加以探讨，尤其是在系统稳定和向可再生能源转型方面：

• 对灵活性和新技术的需要（序言第 9 和第 22 段）：条例明确承认，未来的电网必须利用一切可用的灵活性来源，包括储能和数字化，而价格必须激励对这些来源的投资。这与替代传统同步惯量所提供服务的必要性直接相关。
• 电网规范与惯量（第 59 条第 1 款 d 项）：条例规定可通过实施法案制定若干领域的电网规范，例如提供非频率辅助服务的规则。其中特别提到“用于电网稳定的惯量”是需要规范的方面之一。这表明惯量的重要性在欧洲立法层面得到了承认，尽管具体实施有赖于二级法规。
• 短期市场与稀缺定价（序言第 23 和第 24 段以及第 10 条）：文本强调短期市场和稀缺定价的重要性，以激励市场参与者对信号作出反应，并确保成本得以回收。取消批发价格的上下限被视为实现这一目的的关键。
• 容量机制与排放限值（序言第 44 段和第 22 条第 4 款）：条例对引入容量机制规定了严格的规则：这些机制必须是临时性的，并以欧洲资源充裕度评估为基础。关键在于，它为参与这些机制的发电容量设定了 CO₂ 排放限值，这直接影响到传统上提供惯量的常规火电厂。
• 区域合作与区域协调中心（序言第 52 和第 53 段以及第 35 条）：条例鼓励加强区域合作，包括设立区域协调中心，以更加一体化、更加安全的方式管理系统。
• 区域协调中心的任务与惯量（第 37 条第 1 款和附件一）：条例为区域协调中心规定了若干任务，例如确定区域备用容量的规模。虽然惯量没有被明确列为一项直接任务，但附件一（在所提供的摘录中没有完整列出，但有所提及）可能包含有关区域性职能的更多细节，可能间接涉及频率稳定的管理。

Benoît Chevalier 和 Steve Keen（The Debunking Economics）认为，生产率与可用㶲（有用能）相关。一个对用户施加调度限制的系统，是在把电网低效的成本转嫁到工厂的运营支出（OPEX）上。

4. “有条件连接”的范式（DL 15/2022）

把概念分开：电网灵活性与同步惯量——宏观经济分析中一个常见的错误，是把拥塞管理和动态稳定混为一谈。有条件接入管理的是功率潮流（防止电缆热饱和）。同步惯量管理的是频率的变化（ROCOF）。这是两条正交的轴。用灵活性解决局部拥塞，并不能把系统已经失去的整体动能质量还给它。实际上，新电站获准接入的前提是：只要电网饱和，它们就同意被“切除”（弃电）。

也就是说，有条件接入是用来管理正在发热的电缆（拥塞）的，而不是用来弥补电网惯量不足的。

• Vaclav Smil 和 Robert Ayres 的批评：Smil 认为，文明依赖于密度和可靠性。立法者引入“有条件连接”，就把本应是确定性的电网变成了一个随机（概率性）系统。在 Ayres 看来，这减少了有用㶲：在生产时无法注入电网的能量（因为电网已饱和）就是损失掉的能量，增加了国家的热力学低效。
• 与 ENTSO-E 规则的冲突：欧洲的电网安全规则（（欧盟）第 2019/943 号条例）要求运营商保证稳定，而 DL 15/2022 却允许反其道而行之：向一个已经不再拥有足够机械惯量来吸收波动功率的电网注入波动功率。

5. 绕过技术意见（DL 30-A/2022）

在能源危机最严重的时候（乌克兰战争之后），环境和技术许可的简化是为了实现快速脱碳的目标。然而在工程上，“快”往往是“稳健”的反面。

• Dieter Helm 与 Steve Keen 的视角：Helm 警告说，“实现净零”的成本被低估了，因为配套基础设施的成本被忽略了。立法者“绕过”有关电网稳定性的技术意见，就忽视了 Steve Keen 的警告：经济是热力学的一个子系统。为了达到装机吉瓦数的统计目标而忽视信号和频率的不稳定，就好比在不加固地基的情况下把楼盖得更高。
• Joseph Tainter 的 Abismo do Rigor（严谨的深渊）：Tainter 解释说，当一个社会的解决方案越来越复杂、回报却越来越少时，社会就会崩溃。DL 30-A/2022 增加了系统的复杂性（数以千计新的、分散的注入点），同时却削弱了对它们的技术控制。结果是一个更加脆弱的电网，在这里维持稳定的成本超过了所生产的廉价能源带来的好处。

6. 参考文献的意义：最后的对质

7. 数据审计：批发价格与系统成本

只盯着批发市场的“论证装饰”（这个说法出自 João Vermelho Neves），掩盖了以下各项成本：

1. 系统服务：为补偿可再生能源的抖动而维持快速备用的成本。
2. 电网加固（CAPEX）：REN 和 REE 的投资将分摊到电价中，抵消发电环节的节省。
3. 供应安全：对互联线路的依赖，ENTSO-E 和 ACER 正以日益增加的担忧对此进行监测，这是一张监管上的“黄牌”。

8. 结论

韧性工程不是免费的

ENTSO-E 专家组的报告表明，工程可以解决间歇性的问题，但物理会把账单送来。能源总体上并没有变便宜；它的真实成本从“发电账单”转移到了配套基础设施资本支出（CAPEX）的巨额账单上（构网型电池、抽水蓄能、同步调相机以及极低时延的数字网络）。我们给“灵活性”开了一张空白支票，现在物理正把不稳定的账单递给我们。

物理不接受形容词

我们可以立法规定“灵活性”，可以把能源称为“廉价”，但电网和任何高精度通信系统一样，要求Verticalidade（垂直性）与严谨。如果不对惯量、冗余和信号稳定进行大规模投资，政治开出的“空白支票”将由物理来兑现，代价是伊比利亚半岛工业竞争力的丧失和技术主权的侵蚀。

Eng. Gaspar do Amaral

附件 A——参考文献及其意义

如需深入了解，请查阅本分析所依据的资料：

1. Vaclav Smil：Energy Transitions——论跨越热力学定律的不可能。
2. Dieter Helm：Burn Out——油价下跌的经济学与补贴的闹剧。
3. Jean-Marc Jancovici: Manicore——稳定的能源与 GDP 之间密不可分的关系。
4. Robert Ayres：Energy, Complexity and Wealth Maximization——为什么能源的质量决定国家的财富。
5. Joseph Tainter：The Collapse of Complex Societies——维持超复杂网络的成本不断上升。
6. Nicholas Georgescu-Roegen：The Entropy Law and the Economic Process——生物经济学之父论系统不可避免的退化。
7. Helmuth Trischler：The Anthropocene——从历史角度看技术与地球的极限。
8. Steve Keen：The New Economics——对忽视能源的新古典理论的批判。
9. Thomas Homer-Dixon：The Carbon Shift——转型的复杂性与断裂的风险。
10. Gretchen Bakke：The Grid——人类最大机器的传记及其当前的脆弱性。

方法说明

本页是什么。这是作者 2026 年 3 月 28 日在领英上发表的文章的译文；完整的葡萄牙语版本见本网站。封面插图、两张表格和最后的插图都是原始图片，图中文字为葡萄牙语，图注已翻译。指向资料来源的链接与原文相同。

法律名称与作者用语。葡萄牙和西班牙的法律（Decreto-Lei、Real Decreto-ley）没有官方中文译名，保留原名并在括号内说明；欧盟条例采用中文通行名称（欧盟）第 2019/943 号条例。“O Abismo do Rigor”（严谨的深渊）和 Verticalidade（垂直性）是作者本人的概念；前者在标题中译出，两者在正文中都保留葡萄牙语并附译文。

形式上的改动，而非内容上的改动。各节标题沿用原文的编号；分隔线被省去。葡萄牙语页面中一些明显的笔误只在译文中更正：一处重复的逗号和一处重复的句号，两个拼错的词（“Istoo”“decoracão”），“União Europa”和“Península Ibéria”（欧盟、伊比利亚半岛），以及二氧化碳的化学式——它在葡萄牙语页面中显示为未解析的代码（“$CO_{2}$”），这里写作 CO₂。João Vermelho Neves 名字前的“@”（领英的提及符号）被省去。第 1 节中的两处“[...]”为原文所有。

Gaspar do Amaral · 葡萄牙语原文发表于本站，日期为2026年3月28日；译本发布于2026年10月27日 · 图表 © Aprecisa.com · 借助人工智能