风光发电持续渗透下的电力系统安全压力持续提升
思瀚产业研究院    2025-06-24

一、2025 年智利和西班牙的大停电影响范围大

当地时间 2025 年 2 月 25 日智利发生大停电，4 月 28 日西班牙和葡萄牙发生大停电，分别影响超过 1900 和 5500 万人，智利大停电是电网设施的相对不足，截止 6 月 19 日，西班牙停电主要原因是过电压，但具体责任划分依然在调查中。

根据西班牙政府的大停电调查报告，报告警示了高比例太阳能+低传统能源的运营风险，当太阳能发电骤降且跨境交换计划突变时，系统电压随之攀升，在出现波动后，系统运营商虽调度了额外电压控制机组，但因需 90 分钟启动时间未能赶在系统崩溃前并网。

停电前一分钟电压激增的主因是“具有动态电压控制能力的大型同步发电机（如核电/联合循环机组）对无功功率吸收不足”。过电压触发保护动作，可再生能源发电机组大规模脱网，每次脱网都导致系统电压进一步攀升。电压越高，越多机组启动保护性断开，形成恶性循环。12 秒内发电量骤降引发频率崩溃。

2024 年智利和西班牙的风光发电量占比分别为 34.2%及 43.4%。风光资源供给和需求天然错配。从常识出发，新能源风光水发电资源丰富的地区，一般是不宜居，基础设施一般也相对落后，即电力供给将大于需求，中国亦是如此，西部地区具有丰富的风光资源，但负荷需求主要在东部沿海地区。

能源转型下，电网必然走向深度互联化。风光资源的供需错配矛盾必然需要建设互联的大电网，风光发电的不确定性叠加需求的不确定加大（终端电气化程度加大），电网的安全压力不断提升。深度互联电网+高比例新能源情境下，可能对电网事故有放大作用。

风光发电设备和终端电气都属于电力电子产品，其灵敏度高；传统的继电保护是基于同步发电机为基础的电力系统，其对深度互联电网+高比例新能源的场景应用存在一定的不确定性，一旦发生事故，若电网强度不足，可能由于高灵敏度的新能源发电和互联电网造成更快和更大规模的电力安全事故。

二、全球风光发电占比进入 15%时代

全球进入风光发电量占比 15%时代，中国的能源转型速度持续加快。2024 年全球、中国、美国、欧盟、越南的风光发电量占比分别为 15.0%、18.1%、17.2%、28.6%、12.5%。在“能源不可能三角”的第一性原理下，如果目标是清洁+安全的电力，那么电力价格可能面临“上涨压力”。

根据国网能源研究院的《2023 年中国电源发展分析报告》和国网重庆电力公司等的《新型电力系统 100 问》，“国内外普遍研究表明，新能源电量渗透率超过 15%以后，系统成本将进入快速上涨的临界点”。

三、电网投资虽然景气度提升，但电力系统安全压力依然较大

2023 年光伏领域投资 4800 亿美元，超过其他所有发电技术的总和，2021-2023 年光伏和其他发电技术投资 CAGR 分别为 38.3%、3.2%，光伏对电网的影响将持续加深。全球电网投资从 2021 年开始回升，预计 2025 达到 4000 亿美元，但仍然不足。

根据 IEA 的发布的 2024 和 2025 年能源投资报告，2024 年全球电网投资 3900亿美元（低于预期），从 2016 年到 2024 年，电网/发电投资比由 0.6 降为 0.4，由于电网投资和许可延迟，2024 年全球有 1650GW 的太阳能和风能待连接，相当于德国发电能力的六倍。在 COP28 大会的 3 倍可再生能源装机的目标下，可再生能源和电网的投资年增速分别 12%、11%。

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