大停電事故是現代社會的災難。2012年印度大停電、2006年歐洲大停電、2003年美加大停電帶來的教訓仍然令人印象深刻。但在2016年9月28日，澳大利亞南澳州發生了一起大停電事故，給當地人民生活、經濟發展都帶來了巨大影響。
現如今，即使是在落后國家也很少發生因為惡劣天氣導致省級電網一片黑暗的事故。為什么會發生如此嚴重的事件？此次南澳全州停電事件非常值得反思。
事件回放
南澳大利亞州（South Australia）簡稱南澳州，位于澳大利亞中南部，總面積約104.3萬平方公里，占澳大利亞大陸總面積的1/8，是唯一與澳大利亞大陸上所有州都接壤的一個州。
事故發生當天，南澳州全州用電負荷為1895兆瓦，其中風力發電883兆瓦，燃氣發電330兆瓦，維州通過兩條電力聯絡線Heywood送入613兆瓦，一起為南澳85萬用戶提供電力供應。極端惡劣天氣使南澳電網在88秒之內遭受5次系統故障，導致州內275千伏、132千伏線路倒塔20座，共4條275千伏輸電線路和1條132千伏輸電線路跳閘停運，共發生大幅度電壓擾動6次，引發9座風電廠共計445兆瓦的風力發電脫網。風電場出力突然大幅度損失使得與維州相連的一條聯絡線Heywood嚴重過載跳閘。南澳洲此時剩余發電容量不足以應對瞬間900兆瓦電力供應減少，突然大規模的出力損失超出低頻減載裝置反應速度，低頻減載保護未及時啟動切負荷，在首次輸電線路故障發生僅2分鐘后，系統頻率崩潰，南澳電網全停。事故發生后，在AEMO（Australia Energy Market Operator）指導下，位于托倫斯島（Torrensisland）的電廠首先啟動，逐步恢復部分負荷和輸電系統，然后通過Heywood聯絡線恢復大部分電力供應。經過十幾小時的搶修，80～90%的用戶恢復供電。
成因分析一：
能源結構調整帶來挑戰
近年來，南澳州大力發展可再生能源替代傳統的化石能源發電，這對維持全州電力安全穩定供應提出了很大挑戰。另外，由于分布式太陽能光伏系統和家庭電池儲能裝置日益普及，用戶從電網獲取電量逐漸減少。截至2016年5月，南澳已經關停所有常規燃煤機組，僅剩燃氣機組發電。根據南澳輸電公司預測，未來三年，南澳電力基荷期貨價格為100澳元/兆瓦時，而同期的新州和維州的價格則在55～65澳元/兆瓦時之間。在同一個電力市場內，根據經濟規律，南澳必定會通過與東部州的聯絡線（與西部和北部及南部聯網距離更遠）輸送盡可能多的電力。在某些極端時段下，南澳用電需求較小，可再生能源出力較大，南澳州從州際聯絡線受入負荷較大時，南澳電網自身慣性容量一定不足（即常規電源開機不足），一旦發生南澳電網故障或者州級聯絡線故障，必然增大系統崩潰的可能性。
從1998年到2013年，澳大利亞電力市場交易逐步實現市場化，南澳是澳洲電力變革的先行兵，計劃在2025年前率先達到可再生能源占比50%的目標。南澳電網作為省（州）級電網，目前可再生能源占比在世界上名列前茅。但大規模可再生能源的并網接入并沒有充分考慮到電網安全問題，或者即使已經意識到了安全隱患，也沒有足夠的機制或者有效的動力來解決問題。一旦遇到惡劣天氣，電網發生多重故障時，很難保證電網安全穩定運行。
成因分析二：
網架結構薄弱
南澳電網是典型的受端電網，除因環保因素考慮停用燃煤電廠外，州內用電主要靠可再生能源和天然氣發電平衡，其中風力發電總量占比更是高達近40%。其外部受入電力僅靠單一通道上的兩條275千伏線路，兩條線路經常處于重載運行的狀態。在9月28日的這種極端天氣情況下，因風機未能經受住連續的系統故障而大量甩負荷甚至脫網，造成南澳對外聯絡線路過載而引發連鎖跳閘，最后導致系統崩潰。本次大停電引發了相關企業用戶和民眾的強烈不滿，一方面，南澳電價比其他州高出了50%以上，另一方面是用電可靠性遠低于其他州。
事實上，南澳電網孤網運行在歷史上已經發生過10次，但監管機構為不推高電價上升，嚴格核算輸配電公司的基建投資、運行維護和投資回報（對每個輸配電公司，每5年作為一個監管期，發布一次監管收入），致使電網建設嚴重滯后，80%的輸電線路運行超過40年，輸變設備嚴重老化，很難承受重大自然災害的襲擊。如果南澳電網能夠加快建設新的對外聯絡線路，發生此類事故的概率將大大降低。
事故給我們帶來哪些啟示
電網結構薄弱往往是發生大停電事故的根本原因。堅強的網架結構是抵御電網故障，防止大面積停電事故發生的物質基礎。分析本次事故的原因，電力系統應從“源-網-荷”多個層級提升系統防御大停電的能力。
第一，需加強電源端管理工作。加強機組的并網管理，尤其是機組的勵磁、調速、一次調頻等配置和性能。針對風電場，應對其高頻、低頻、過電壓、低電壓等性能進行明確規定，尤其是提升風機的低電壓穿越能力，確保風機在端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網還能繼續運行，在系統受到大的擾動時減少對系統的進一步沖擊。
第二，要強化電網防控手段建設。部署系統風險辨識和在線預警系統。歷次大停電事故表明，大停電事故往往是由于極端天氣誘發，外部風險可能帶來的系統風險未得到有效預警、未及時采取措施的情況下發生的。
第三，要補充加強三道防線建設。第一道防線的技術措施主要是繼電保護（包括重合閘、電氣制動等）；第二道防線主要是按穩定判據決定切機、切負荷以及連鎖切機、切負荷等；第三道防線主要是低頻、低壓減負荷、振蕩解列等。
第四，提升負荷控制能力。隨著特高壓直流輸電通道的逐步投入運行，對現有依靠同步發電機調節大功率缺失的電網調度運行方式提出一定挑戰，需要輔助以負荷調節控制手段。
另外，還要重視黑啟動預案編制和演練。作為電力系統安全措施的最后一條，必須制定適合本網情況的黑啟動應急預案，在黑啟動過程中，應按照負荷的重要等級，并考慮電網的穩定及恢復速度有序恢復。
點評
其實，早在2014年，AEMO的報告就指出，依靠大量風電來代替傳統燃煤機組維持整個州的電力供應存在系統崩潰的風險。今年8月份，AEMO再次警告，現有的應急頻率調控方案已經不足以應對停電風險。但當地政府和電力部門太多依賴可再生能源所帶來的經濟效益，因此并未采取及時有效的措施避免大停電事故的發生。推進節能減排，落實聯合國氣候變化大會的承諾，大規模發展可再生能源是大勢所趨；依靠電網實現電力資源在更大范圍的優化配置也是適應市場經濟規律的體現。聯系國內外實際，就是要建立一個公平、開放、透明的電力交易市場。開放電力市場并非意味著電價下降，電力市場交易工作應主動適應市場化的要求，保障交易機構發揮出應有的作用，努力擴大市場化交易規模，提升市場服務水平，促進能源資源大范圍優化配置，加強交易技術支撐平臺建設和應用。