1. 事故概況

當地時間2019年8月9日下午5點左右，英國發生大規模停電事故。大停電起源于英格蘭的中東部地區及東北部海域，最終造成英格蘭與威爾士大部分地區停電。

本次大停電集中在英格蘭與威爾士地區，約有100萬人受到停電影響。停電發生后，英國包括倫敦在內的部分重要城市出現地鐵與城際火車停運、道路交通信號中斷等現象；市民被困在鐵路或者地鐵中，居民正常生活受到影響；部分醫院由于備用電源不足無法進行醫事服務。停電發生后約1.5小時，英國國家電網宣布電力基本得到恢復。

這是自2003年“倫敦大停電”以來，英國發生的規模最大、影響人口最多的停電事故。

2. 電網概況

2.1 英國電力系統

截至2016年底，英國電力系統的總裝機容量為98GW，其中，燃氣火電占比最高，占到了46%，1996-2017的各類電源裝機比例變化見圖1。

圖 1 1996-2017的各類電源裝機比例變化

英國電力系統按地理分布可劃為三大系統:英格蘭和威爾士系統, 蘇格蘭系統和北愛爾蘭系統。其中，英格蘭和威爾士輸電系統由國家電網天然氣公司(National Grid Group Transco plc)擁有并經營，本次發生大停電的正是該輸電系統，該系統現有大約4474 英里長的架空輸電線, 969 英里長的地下電纜線和346 座變電站，132kV及以上線路的主網架見圖2。

圖 2 英國電網的主網架

2.2 與大停電強相關的設施

本次大停電主要與Little Barford火電站及Hornsea海上風電場有關，二者情況介紹如下。

2.2.1 Little Barford火電站

該火電廠是一個聯合循環燃氣輪機（CCGT）發電廠，于1996年開始運營，位于劍橋郡/貝德福德郡邊界的圣奈特南部，其裝機容量約為730MVA，可足以滿足50多萬戶家庭的用電需求。該廠有兩臺燃氣輪機和一臺蒸汽輪機。

2.2.2 Hornsea Wind Farm風電場

該風電場位于英國北海，目前仍在建設中，計劃分四期進行建設。該風電場的總容量計劃高達6GW，建成后將成為世界上最大的海上風電場。

3. 事故過程及原因分析

根據英國BBC、英國國家電網公司（National Grids）以及英國電力監管機構（Office of Gas and Electricity Markets，Ofgem）披露的信息，本文對該次大停電事故過程進行了梳理。限于資料有限，以下內容可能與事實存在出入，屬于推測的內容均予以標注。

3.1 事故過程

3.1.1 事故前電網情況

事故發生前，英格蘭與威爾士電網的總負荷約25351MW。位于貝德福德郡的Little Barford 燃氣電站出力730MW，占全網總負荷的2.88%。整個電網內的風電總出力約為8800MW，占全網總負荷的34.71%。位于霍恩海（Hornsea）的海上風電場出力未知，推測為900MW，占全網負荷的3.55%。

英國電網公司規定的正常頻率波動范圍為49.8Hz到50.2Hz。

3.1.2 事故發展過程

本次事故分為3份階段，具體介紹如下。

第一階段，時間16:58，Little Barford 燃氣電站突然停機。由于某種未知的擾動，Little Barford燃氣電站正確停機。發電機未受損害，但損失了發電730MW，如圖3所示。系統頻率出現下降。

圖 3 事故第一階段中燃氣發電出力損失730MW

第二階段，時間17:00，霍恩海的海上風電出力突降。在系統頻率出現下降后，霍恩海的海上風電出力突降900MW左右，如圖4所示。本文推測可能其原因可能是風機耐受低頻能力不足。在系統頻率下降時，風機大量脫網，從而導致出力驟降。

圖 4 事故第二階段中風力發電出力驟降900MW

第三階段，低頻減載動作，切除部分負荷導致停電事故。系統在兩分鐘之內連續損失燃氣發電與風力發電總計1630MW，約占總負荷的6.43%。系統頻率大幅下降值49Hz以下，超過了系統允許的頻率波動范圍，低頻減載啟動，在全網范圍內切除部分負荷，諸多地區出現停電。與此同時，抽蓄電站快速增加出力約1000MW以彌補功率缺額，如圖5所示。

圖 5 事故第三階段中抽蓄機組增加出力

在切除了部分負荷以及增加了抽蓄機組出力之后，主網剩余部分得以保全，最終沒有出現全網崩潰。

3.2 原因分析

3.2.1 直接原因

l （1）風電高滲透率下，疑似英國電網的運行方式不滿足N-1校驗。事發時，風電滲透率達到了34.71%。本文推測系統中的同步機可能開機不足，致使系統慣量降低。在燃氣發電機組發生N-1跳機后，系統頻率跌落幅值超過了安全導則的規定，不滿足頻率穩定的要求。

（2）疑似海上風電機組涉網性能不足。在系統遭受N-1跳機事故后，海上風電機組出力驟降，進一步加劇了系統功率缺額，使得頻率下降到49Hz。

（3）備用不足。在系統出現接連出現擾動時，系統備用未能及時彌補功率缺額，致使低頻減載裝置啟動，切除了部分負荷。

對高風電滲透率下的電網運行特性（特別是頻率特性）掌握不夠、對電網安全運行裕度的考慮不不投充分，是本次事故的間接原因。

3.3 啟示

（1）加強含高比例新能源電網的頻率特性研究。新能源大量替代同步機后，將導致系統慣量水平下降，惡化頻率響應特性，削弱系統抵御功率差額的能力。應當深入研究含高比例新能源電網受擾后頻率響應的時空分布特性，并校核其擾動是否會觸發其他設備二次脫網。

（2）確保風電機組涉網性能達標。在系統出現頻率/電壓擾動之后，霍恩海的海上風電機組出力驟降導致系統頻率進一步惡化。在風電大發期間，風電機組耐受異常電壓/頻率的能力會極大影響電網在故障期間的頻率特性。為了防止故障期間風電機組脫網及出力驟降導致事故擴大，應該核查風電機組涉網性能，加快性能改造和檢測認證。

（3）加強對抽蓄機組管理。在本次大停電中，抽蓄機組及時增加出力，阻止了事故進一步擴大。抽蓄機組是電網“三道防線”的重要組成部分，必須嚴格管理，確保其合理配置及正確動作。

4. 總結

2019年8月9日下午17點，英國英格蘭與威爾士地區發生大規模停電事故。事故直接起因是燃氣機組與海上風電機組連續跳機導致系統出現較大功率缺額，系統頻率大幅下降觸發了低頻減載裝置，最終導致了部分地區出現停電。

本報告對英國“8·9”大停電事故情況進行了概述、并結合電網結構進行了初步事故原因分析。由于資料有限，推斷分析可能與實際情況有所出入，后續會對事故原因不斷跟蹤。