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Gaspar do Amaral

能源与电力系统 · 文章于 2026 年 6 月 18 日发表于 LinkedIn

电子不排队:第 15/2022 号法令的「舞台失误」与廉价能源的幻觉

第 15/2022 号法令的规划错误与廉价能源的幻觉

Gaspar do Amaral · 2026年6月18日

译自葡萄牙语原文。本译本发布于2026年10月30日。

文章原始插图,附葡萄牙文文字:«Engenharia de sistemas elétricos · Opinião»(电力系统工程 · 观点),«O eletrão não espera em fila»(电子不排队),«Os erros de planeamento do DL 15/2022 e a ilusão da energia barata»(第 15/2022 号法令的规划错误与廉价能源的幻觉),«Gaspar do Amaral»。上方,一条稳定的 50 Hz 正弦波变为标注 «ROCOF» 的橙色振荡,振幅不断增大,最后坠落;下方是一台风机和两座输电塔的剪影。© Aprecisa.com
文章原始插图,附葡萄牙文文字:«Engenharia de sistemas elétricos · Opinião»(电力系统工程 · 观点),«O eletrão não espera em fila»(电子不排队),«Os erros de planeamento do DL 15/2022 e a ilusão da energia barata»(第 15/2022 号法令的规划错误与廉价能源的幻觉),«Gaspar do Amaral»。上方,一条稳定的 50 Hz 正弦波变为标注 «ROCOF» 的橙色振荡,振幅不断增大,最后坠落;下方是一台风机和两座输电塔的剪影。© Aprecisa.com

我们经常听到政策制定者热情洋溢地宣布可再生能源装机兆瓦数的新纪录,或写入法规的脱碳目标。2022 年 1 月 14 日第 15/2022 号法令所确立的叙事——该法令规定了葡萄牙国家电力系统(SEN)的组织与运行,转化了欧盟第 2019/944 号指令并部分转化了欧盟第 2018/2001 号指令——许诺了一个分散化的模式:消费者成为主动参与者,电价更低,电网以数字方式灵活管理。

作为一名在复杂系统联合集成方面有实践经验的工程师,我有责任用这一叙事所需要的技术筛子来检验它。应用物理不服从法令,电力也不能靠口号来管理。因此,必须把政治目标——正当且不可回避——与其实施所依据的工程前提区分开来。

1. 没有路面的高速公路之误:装机容量与可用容量

第 15/2022 号法令的条文围绕简化事前审批、最大化公共服务电网(RESP)的接纳能力而组织,优先接入分布式可再生能源发电。其隐含假设是:额定装机容量的累积本身就是转型成功的指标。

错误在于所选取的物理量。为 1,000 辆车修建高速公路毫无意义,如果这些车只在有阳光或有风时才行驶。葡萄牙如今的额定装机容量远高于全国最大负荷(约为观测到的最大需求的两倍半)。问题已不在额定数量,而在系统面临危急状况那一刻的可靠可用性。

这一区分在系统充裕度(adequacy)分析中通过容量可信度(capacity credit)这一概念加以规范——即额定容量中可在供电安全意义上计为可靠容量的比例。对太阳能和风能而言,这一数值只占装机容量的一小部分,而且恰恰在系统最紧张的时段下降。间歇性功率不是可靠功率。

2. 惯量之误:防止大停电的隐形支撑

常规电厂以旋转同步电机——大质量的汽轮发电机——运行,它们在物理上与电网频率耦合。储存在这些旋转质量中的动能构成同步惯量,是系统稳定性隐形而瞬时的支撑。当发电或负荷突然丧失时,正是这一惯量在任何控制动作之前限制了频率变化的速度。

这一动态由摇摆方程(swing equation)描述。作为一阶近似,在功率不平衡 ΔP 之后,频率变化率(ROCOF)为:

ROCOF = df/dt ≈ (f0 · ΔP) / (2 · Hsys · Ssys)

其中 f0 为额定频率(50 Hz),Hsys 为系统的总惯量常数,Ssys 为所耦合同步电机的视在功率。含义十分直接:当同步发电被电子逆变器取代而没有等效补偿时,Hsys 下降,对同样的扰动 ROCOF 急剧上升。保护和调节服务的动作时间窗口从秒级压缩到毫秒级。

第 15/2022 号法令所依据的模式,把电网近似当作一条数据流总线——电能通过逆变器进出——从而低估了这一稳定功能。严格说来,基于逆变器的发电接入带来两个不应混淆的不同问题:同步惯量的侵蚀(频率稳定)和电压与无功功率控制的退化(电压稳定)。二者都源于同一个根本现象——以电力电子取代同步电机——并且都由欧洲电网规范加以处理,特别是发电机并网要求(欧盟第 2016/631 号条例——RfG),其中规定了响应要求,以及向构网型(grid-forming)变流器和合成惯量的演进。

技术说明。2025 年 4 月 28 日的伊比利亚大停电——被 ENTSO-E 定为3 级事件(大停电),是二十多年来欧洲系统最严重的一次——根据 ENTSO-E 专家组的最终报告,并非因惯量不足导致的一次性频率崩溃。所记录的根本原因是振荡失稳(约 0.63 Hz 的局部模态和约 0.2 Hz 的区域间模态)、电压控制不当和无功功率管理不善的叠加,导致电压迅速升高、西班牙发电机组相继脱网(数秒内超过 2.5 GW)、失去同步并最终崩溃。低惯量不是触发因素,但它是缩小回旋余地的加剧因素:在以电力电子为主导的电网中,扰动传播得更快,不可逆转点在更短的时间内到来。因此,这一事件是对同步支撑不足的电网在架构上脆弱性的第一次真实警告——前提是准确描述所涉及的是哪一种脆弱性。

3. 零电价的幻觉(为何便宜的反而贵)

人们常常认为,批发(现货)市场出现零电价或负电价,证明了这一模式在财务上的成功。消费者凭着看似合理的逻辑推断,电费账单将会缩小。这是一种市场近视。

批发电价只反映电能的边际成本。为使电网在间歇性面前不致崩溃,SEN 的总体管理者不得不在电能市场之外采购系统服务(频率调节备用——FCR、aFRR、mFRR——以及电压管理)和可调度的备用容量,每当天气不配合时就启用。此外还有再调度和阻塞管理的成本。

另外,该制度引入了带限制条件的灵活接入,其结果是在没有补偿的情况下强制弃电(curtailment)或降功率,损害了可预测性和工业用户的服务质量(QoS)。这一系统性成本并不会蒸发:它被转移到账单中的电网接入部分——通过系统全局使用电价和一般经济利益成本(CIEG)。因此,必须区分技术 LCOE 与系统 LCOE(system LCOE / 价值调整成本),后者将这些并网费用内部化。电能价格可以趋近于零;有保障交付的电力成本却不会。

4. 电池不是奇迹

过去十年的规划对短时电池储能寄予了过度的信任。一至两小时的电池储能系统(BESS)在快速调频和部分削峰方面提供重要服务。但物理规律不会因法令而暂停。

面对长时间的风电不足和太阳能低出力——即 dunkelflaute(暗无风期)现象——短时电池会在短时间内耗尽。系统仍然需要能够连续支撑数天乃至数周的可靠、可调度的发电:抽水蓄能(作为同步电源,它也贡献惯量)、作为过渡技术的天然气,以及在战略视野中的核能。电压和频率稳定还可借助同步调相机部分恢复,但这需要有意识的规划,而该法令中并无此规划。

对比概要

表 1——可靠同步发电与间歇性可再生能源(基于逆变器)

结论——少些宣传,多些系统工程

阻碍国家能源发展的真正症结,并不在于官僚程序或环境评估意见——有时人们以此为目标落空开脱。症结在于缺乏系统性的电力思维。

能源转型是一条必要且不可回避的道路——但它要求技术能力、经济上的现实主义,以及对应用物理规律的绝对尊重。在纸面上修改法律制度是相对容易的政治行为;确保电力在频率和电压稳定、并始终保障供电安全的条件下交付,才是系统工程。

葡萄牙不需要更少的自然来安装更多的光伏板。它需要更多的工程,来建设一个安全、有竞争力且理性的电力系统。

少些能源宣传,多些系统工程。

来源与参考

方法说明

本页是什么。作者于 2026 年 6 月 18 日在 LinkedIn 发表文章的中文译本;完整的葡萄牙文版本见本网站。除所引用的一阶摇摆方程外,文章不含作者自行计算;关于 2025 年 4 月 28 日大停电的数字(3 级、约 0.63 Hz 和约 0.2 Hz 的模态、超过 2.5 GW)均来自 ENTSO-E 报告,与原文一致。

改变的是形式,而非内容。原文中的对比表以连在一起的文字出现(导入时的缺陷);此处按相同内容重绘为表 1。方程以简明记法列出。SEN 是葡萄牙国家电力系统,RESP 是其公共服务电网,CIEG 是在接入电价中收取的一般经济利益成本。链接与原文相同。

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对本文的评论在领英上进行,本文以葡萄牙语在那里发布。欢迎用中文留言。无论赞同、反对还是补充数据,每一条有理有据的意见都会得到答复。

Gaspar do Amaral · 葡萄牙语原文发表于本站,日期为2026年6月18日;译本发布于2026年10月30日 · 图表 © Aprecisa.com · 借助人工智能

引用格式: Gaspar do Amaral (2026). O Eletrão Não Espera em Fila: O Erro de Palco do DL 15/2022 e a Ilusão da Energia Barata. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.23814400 · Zenodo 永久存档.