Povzetek Poročila Red Electrica, Oddelek za sistemske operacije (11.6.2025) ENTSOE Incident 28A Spanish Peninsular Electrical System 11jun25 *

Povzetek glavnih ugotovitev

Popoln izpad električne energije (t. i. blackout), ki je 28. aprila 2025 prizadel špansko elektroenergetski sistem, predstavlja enega najresnejših dogodkov v evropski energetski zgodovini zadnjih desetletij. Električni mrk, ki je prizadel španski polotok dne 28. aprila 2025 ob 12:33:24, ni bil sprožen z enim samim izpadom, temveč s kaskado dogodkov, ki so skupaj presegli mejo odpornosti sistema (N-1 in celo N-2 scenarije). Čeprav so bile osnovne operativne razmere ob 12:00 še povsem v skladu s pričakovanji, je sistem do 12:33 doživel popoln kolaps. Ključna ugotovitev je, da ni šlo za en sam izpad ali motnjo, temveč za kaskado tehničnih in sistemskih pomanjkljivosti – od napačnih nastavitev transformatorjev do pomanjkljive dinamične napetostne regulacije.

Ključno vlogo pri razvoju incidenta so imele fotovoltaične (PV) elektrarne, katerih hitro prilagodljiva moč in pomanjkanje dinamične regulacije napetosti so ustvarile neobvladljive napetostne nihaje. Prvotni impulz je povzročila prisilna oscilacija frekvence 0,6 Hz, najverjetneje iz PV elektrarne v Badajozu. Kljub začetnim ukrepom za stabilizacijo sistema (zmanjšanje izvoznih pretokov, vklop reaktorjev) se je stanje zaradi nizke inercije OVE virov (obnovljivi viri sonca in vetra, kogeneracija in odpadki), počasnega odziva na spremembe napetosti in pomanjkanja dinamičnega nadzora napetosti dodatno slabšalo. Zaradi disonantnega odziva PV elektrarn (obratovanje na faktorskem nadzoru moči) je vsak padec napetosti ali sprememba tokovnega režima povzročil izgubo reaktivne moči in posledično povišanje napetosti. To je povzročilo verižno izklapljanje transformatorjev in generatorjev, kar je povzročilo še večjo izgubo proizvodnje in nadzornih zmožnosti sistema. Problem ni bil v inerciji, temveč v nezmožnosti obvladovanja napetostnih nihajev. Končni rezultat: popoln izpad električne energije na polotoku v 27 sekundah po začetnem dogodku.

Vzroki za električni mrk v Španiji

Mrk dne 28. aprila 2025 je bil posledica zaporedja dogodkov, ki so presegli predvidene varnostne meje sistema. Ključno odkritje je bilo, da izpad ni bil sprožen s klasičnim kratkim stikom ali mehansko okvaro, temveč z nestabilnostjo napetosti in reaktivne moči, ki jo ni bilo mogoče obvladovati z razpoložljivimi sredstvi. Prvi sprožilec je bila prisilna oscilacija 0,6 Hz, verjetno povzročena z notranjo napako fotovoltaične elektrarne v Badajozu. Ta nihanja so bila zaznana že ob 10:30, vendar niso presegla kritičnih pragov. Kasneje, ko so se prepletla z inter-območno oscilacijo 0,2 Hz in s hitro rastočo proizvodnjo iz PV virov, je sistem izgubil sposobnost učinkovitega dušenja napetostnih nihajev. Ukrepi za stabilizacijo so vključevali izklop reaktorjev, zmanjšanje izvoznih pretokov in povezovanje daljnovodov, vendar so bili prepozni ali premalo učinkoviti.

Strukturni vzroki

Pomanjkljiva dinamična napetostna regulacija

Po pravilniku P.O. 7.4 morajo konvencionalni proizvajalci (npr. jedrske, plinske in velike hidroelektrarne) zagotavljati dinamično regulacijo napetosti na svojem priključnem mestu. Kljub temu večina teh enot, zlasti na jugu in v osrednji Španiji, ni dosegla zahtevane absorpcije jalove moči. Deloma zaradi počasnih odzivov sistemov za regulacijo napetosti, deloma pa tudi zaradi neizpolnjevanja zakonskih obveznosti. V prevodu: v sistemu je bilo vključenih premalo kapacitet konvencionalnih virov (jedrske, plinske in velike hidroelektrarne), ki zaradi svoje moči in inercije zagotavljajo dinamično regulacijo napetost, česar OVE viri ne morejo.

Obnovljivi viri energije (OVE) in statična regulacija

Obnovljivi viri, kot so sončne in vetrne elektrarne (OVE), po kraljevem odloku 413/2014 delujejo z določenim faktorjem moči (npr. 0,98 induktivno), vendar je ta odvisen od trenutne proizvodnje aktivne moči. Ko je bila proizvodnja zmanjšana (npr. zaradi tržnih ukrepov, t.j. izklopa obratov zaradi prenizkih cen), se je zmanjšala tudi absorpcija jalove moči – kar je dodatno prispevalo k rasti napetosti. Okoli 22 % enot OVE ni izpolnilo minimalnih zahtev glede faktorja moči.

Distribucijska omrežja in injiciranje jalove moči

Distribucijska omrežja so v trenutkih pred zlomom v elektroprenosni sistem vbrizgavala več kot 760 Mvar jalove moči – največ v regijah Madrid in Valencia. To je dodatno otežilo napetostno stabilnost, zlasti ker usklajeni ukrepi med prenosnim (PO) in distribucijskim (DO) omrežjem (npr. aktivacija ukrepov iz sporazuma iz 2021) niso bili sproženi.

Vloga obnovljivih virov (zlasti PV)

Fotovoltaični viri električne energije so odigrali ključno vlogo pri razvoju dogodkov. Večina PV naprav je priklopljena prek pretvornikov in deluje pod zakonskimi določili, ki predpisujejo statično regulacijo napetosti na osnovi faktorja moči (obratovanje po U-Q krivulji). Ko se aktivna moč spremeni (npr. zaradi izravnav ali tržnih ukrepov, kot je izklop posameznega obrata zaradi nizkih cen), se spremeni tudi reaktivna moč, kar povzroči nihanje napetosti. Ker PV naprave niso bile vključene v dinamično regulacijo po postopku P.O. 7.4, niso mogle absorbirati zadostne količine reaktivne moči ob padcih napetosti. To je povzročilo lokalne prenapetosti, napačne odzive zaščit in množične izklope.

Sekvenca dogodkov

Prva prisilna oscilacija (12:03)

Ob 12:03 se je pojavila 0,6 Hz oscilacija z izvorom v fotonapetostni elektrarni v provinci Badajoz. Ta ni bila posledica naravnega odziva sistema, temveč napake v notranjih krmilnikih elektrarne. Oscilacija je povzročila napetostne nihaje do ±30 kV. Aktivirani so bili ukrepi: spremembe pretoka z Francijo, sprememba načina delovanja HVDC povezave in odklop reaktorjev za zmanjšanje podnapetosti.

Druga oscilacija (12:16)

Pojavi se nova 0,6 Hz oscilacija, ki ji sledi 0,2 Hz inter-območn oscilacija. Ponovno so sproženi ukrepi za dušenje, a zaradi že spremenjenega stanja sistema imajo ti omejen učinek. Napetosti nihajo med 380–410 kV, kar pomeni, da je sistem še vedno podnapet, vendar se že kaže trend naraščanja.

Rast napetosti in začetne odklopitve (12:32–12:33)

Do 12:32:57 se napetosti na številnih točkah približajo ali presežejo 420 kV. Posledično:

• Granada: izpad 355 MW kapacitet zaradi neprilagojene nastavitve transformatorja.
• Badajoz: izpad 727 MW OVE proizvodnje, kljub temu da napetosti niso presegale zakonskih mej.
• Dodatni izpadi: v 650 milisekundah je izpadlo še dodatnih 834 MW kapacitet (vključno s Seviljo, Huelvo, Cáceresom).

Skupno je sistem v manj kot minuti izgubil več kot 2.000 MW proizvodnje – predvsem OVE, kar je pomenilo tudi izgubo jalove moči.

Zlom sistema in kaskadni učinek

V kritičnem obdobju med 12:32:00 in 12:33:24 je sistem doživel kaskado dogodkov:

• zmanjšanje aktivne moči PV elektrarn → zmanjšana absorpcija reaktivne moči → povišanje napetosti
• nezmožnost dinamične kompenzacije → izklopi transformatorjev zaradi prenapetosti sekundarne strani
• izklopi PV elektrarn in vetrnih parkov → nadaljnje povečanje napetosti in padec frekvence
• izklopi plinskih in jedrskih elektrarn zaradi zaščitnih pragov → kolaps sistema

Ob 12:33:19 je uvoz iz Francije dosegel maksimum (3.807 MW), vendar se zaradi asinhronosti AC povezava prekine. HVDC povezava (v stalnem načinu moči – PMODE1) nadaljuje izvoz, kar še dodatno obremeni Iberski sistem. Temu sledijo:

• Izpadi plinskih in jedrskih enot, ko frekvenca pade pod 49 Hz.
• Aktivacija load shedding (industrijski odjemalci, črpalne elektrarne) – kar paradoksalno dodatno zviša napetost.
• Izklop interkonekcije z Marokom.
• Ob 12:33:24 frekvenca pade pod 47,8 Hz, napetost v 400 kV omrežju pa pade pod 1 kV – sistem se sesuje.

V manj kot 27 sekundah je sistem prešel iz stabilnega v popolnoma nestabilno stanje, kar je povzročilo popoln mrk.

Sistemske napake in nujnosti izboljšav

Neizpolnjevanje P.O. 7.4

Premalo ključnih konvencionalnih virov vključenih v omrežje in zaradi tega premalo zahtevane jalove moči, kar je bistveno zmanjšalo zmožnost sistema za absorpcijo napetostnih variacij. Opazna je bila tudi zamuda v odzivu zaščitnih sistemov znotraj generatorjev, ki so se odzvali prepozno ali na podlagi lastnih zaščitnih pragov, ne pa sistemskih signalov.

Težave z OVE in distribucijo

• 22 % OVE enot ni izpolnjevalo zahteve po faktorju moči.
• Številne OVE enote so se odklopile kljub temu, da napetosti niso presegle zakonskih mej (440 kV za 60 min, 480 kV začasno).
• Transformatorji niso uspeli prilagoditi tap nastavitve dovolj hitro – kar je vodilo do sekundarnih prenapetosti v nižjih napetostnih nivojih.

Neustrezni ukrepi sistema

PO nima zadostnih dinamičnih virov za napetostno regulacijo. Obstoječe metode (reaktorji, kapacitivni sklopi, preklapljanje linij) so primerne za počasne dinamike, ne pa za sekvenčne dogodke. Neaktiviranost koordinacijskih ukrepov v PO-DO omrežju dodatno kaže na potrebo po prenovi operativnih protokolov.

Zaključki in priporočila

Dogodek 28. aprila 2025 ni bil posledica enega samega izpada, temveč rezultat serije tehničnih in sistemskih pomanjkljivosti v upravljanju napetosti in odzivu proizvodnih enot. Zaradi visoke penetracije OVE proizvodnje, odsotnosti dinamičnih napetostnih virov in slabe regulativne skladnosti, je bil sistem ranljiv. Vse to se je končno izrazilo v verižno povzročeni napetostni nestabilnosti, ki je sprožila zlom.

• Mrk ni bil posledica enega samega dogodka, temveč kompleksne interakcije več šibkih točk sistema.
• Ključna težava: pomanjkanje dinamične napetostne regulacije.
• PV sistemi morajo biti vključeni v napredno dinamično napetostno regulacijo in nuditi boljšo sinhronizacijo z reaktivno močjo.
• Posodobitev postopka P.O. 7.4 mora vključevati vso generacijo, vključno z OVE.
• Potrebna je uvedba obvezne zakasnitve izklopa ob povišani napetosti in preverjanje realnih toleranc zaščit.
• Razmisliti je treba o širši vlogi HVDC priključkov za podporo frekvenčni in napetostni stabilnosti.
• Monitoring distribucije (posebno mikroproizvajalcev <1 MW) je nujen za spremljanje efektivne porabe.
• Opraviti je treba revizijo nastavitev zaščit (napetost, frekvenca, ROCOF) in njihove koordinacije.

_____________

* Povzetek narejen s pomočjo ChatGPT