2025年78座电力设施超出电压限值
2025年，韩国78座主要输电和变电设施出现电压超限，高于2021年的4座。随着太阳能发电不断扩大，传统发电机的运行减少，而这些机组也有助于维持电网稳定。超限设施增加，给电力主管部门带来新的压力：既要替代传统机组提供的电压控制服务、升级太阳能设备，也要为目前电力市场不予补偿的功能支付费用。
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韩国电力交易所提供给国会议员李钟培办公室的数据显示，受影响的345千伏电网设施数量逐年上升：2021年为4座，2022年为22座，2023年为52座，2024年为61座，2025年为78座。按这五个年度数据计算，最新数字是起始水平的19.5倍。
更详细的运行数据也显示，电压问题反复发生且持续时间较长。与此同时，设备采购如今最长可能需要三年，电力主管部门也尚未全面掌握已并网的可再生能源发电设备中，有多少能够主动提供电压支持，或在系统扰动期间保持并网运行。
韩国已开始寻求技术解决方案。在济州岛，韩国电力公社（KEPCO）正与ABB合作建设一台兼具电压和频率支撑功能的旋转电机，计划于2026年底前投入运行。更大范围的逆变器改造将持续至2029年，另一项旋转支撑设备计划则延续至2034年。
眼下的挑战是，要让这些建设和升级计划赶上正在变化的运行状况。韩国电力交易所数据显示，2026年3月29日中午，太阳能发电约为25.2吉瓦，占总发电量的44.5%；燃煤发电约为6.1吉瓦。当时太阳能发电量是燃煤发电量的四倍多。
太阳能增加为何改变电压管理
电压是推动电力在电网中传输的电气压力，设备需要将其控制在一定范围内。频率则衡量交流电的节奏。两者都需要持续管理，但控制它们所需的设备和措施并不相同。
燃煤和液化天然气电厂使用同步发电机。这类旋转电机与电网电气频率同步运转。除了发电，它们还能发出或吸收无功功率，这种电能交换有助于控制电压。
无功功率有助于维持通过系统输送有效功率所需的电气条件。特定区域的无功功率过多或过少，都可能导致电压超出理想范围。在用电需求较低时，输电线路可能会推高电压，因此需要能够吸收无功功率的设备。
太阳能发电改变了运行平衡。日照带来更多电力时，传统电厂可能降低出力或停机，以保持总供电量与用电量相匹配。发电机停运，也意味着失去该机组此前提供的部分电压支撑。
德成女子大学教授白哲宇认为，近期电压过高现象增加，很大程度上是由于发电机停机更加频繁。他说，输电电压上升并非新问题，但运行中的传统发电机减少后，控制电压会更加困难。
太阳能逆变器将面板产生的直流电转换为并入电网的交流电；如果配备相应功能并按要求运行，也能提供电压支撑。因此，韩国面临的挑战既包括增添专用设备，也包括更有效地利用已并网的可再生能源发电设备。
反复发生的事件揭示设施数量之外的压力
78座是受影响设施的数量。运行记录则统计不同地点反复发生的电压事件及累计时长，能更详细地呈现电网承受的压力。
据政府咨询会议流传的一份电网可靠性绩效报告，2025年电压运行目标违规次数在765千伏电网上为582次，在345千伏电网上为55,265次，在154千伏电网上为4,943次。
同一份报告将345千伏电网的过电压总次数列为55,526次，而其运行目标违规统计表则列为55,265次。韩国电力公社提交国会的资料显示约为55,000次。因此，具体总数存在出入，但各项数据均表明年度次数超过55,000次。
事件统计序列显示，2023年为18,753次，2024年为36,717次，2025年为55,526次，两年内接近增长至三倍。持续超过一小时的过电压累计时长从2024年的13,174小时增至2025年的21,396小时，增幅约为62%。这些时长是各设施累计值。电压超过366千伏的时段共计70小时。
这些数据采用的电压基准也不相同。设施数量统计所依据的允许范围为345千伏上下浮动5%，约为327.75至362.25千伏。运行报告采用的目标范围更窄，为336至360千伏。运行目标要求在电压达到更宽的允许边界之前采取干预措施。
运行目标违规时长最长的是新加佐变电站，共3,857小时；其次是世宗，3,032小时；华城，2,676小时；以及群山，2,420小时。这些地点表明，电压管理需要关注多个地区，包括服务于主要用电中心的区域。
韩国电网模型揭示地域性压力
学术论文KPG 193研究的研究人员指出，韩国西南部正出现电压过高问题。当地太阳能装机集中，输电网络相对薄弱。
研究人员根据公开数据建立的合成模型包含193个电气连接点（称为母线）、123台发电机和407条输电线路。模型纳入了23.75吉瓦太阳能装机容量，约占总计134.49吉瓦发电容量的18%。装机容量衡量的是潜在发电能力，而3月29日的数据反映的是某一时刻实际发出的电量。
一项采用2022年7月22日13时运行条件的模拟显示，当天是当年夏季用电需求峰值日，首都圈约占总用电需求的40%。大型燃煤和核电厂集中在沿海地区，东部电厂则通过输电线路向首都圈输送电力，距离超过200公里。
因此，韩国既要管理流向主要用电中心的大规模输电，也要应对发电集中地区的局部电压状况。西南部太阳能发电集中带来的运行挑战，与沿海长距离输电线路的问题有所不同。
研究人员将KPG 193建成一个简化的测试平台。实际电网设备，包括并联电容器、静止同步补偿器以及可调电压变压器，均未纳入模型。由于详细电网信息受到限制，模型还根据韩国电力公社的区域服务范围和公开地图数据对设施进行了分组。
这项研究提供了一种测试发电、用电需求和地理条件如何相互作用的方法。其设计也表明，规划工作需要进行细致模拟，并纳入各地点已安装的电压控制设备。
大多数可再生能源接入点位于配电网
韩国电力公社在国会审查期间公布的数据显示，韩国41.1吉瓦可再生能源并网容量中，有30.7吉瓦接入配电网，约占75%。按并网接入点数量计算，99%使用这些向家庭和企业供电的本地网络。
韩国电力公社表示，配电网逆变器的功率因数固定为1.0。简单来说，这一设置侧重于输送有效功率，不进行用于电压控制的无功功率交换。能够调节无功功率的逆变器，需要配备合适设置并遵循运行指令才能发挥该作用。
自2020年以来，可再生能源设备安装规定已要求具备电压控制能力。然而，主管部门尚未全面掌握超过30吉瓦已安装设备中相关功能的实际应用和运行情况。缺少这份设备清单，也会影响升级、成本和运行指令方面的决策。
光云大学电气工程教授宋承浩主张，可再生能源发电设备应作为电力系统成员参与无功功率控制。他还呼吁增加模拟研究和人员配置，并根据整个电网的运行状况选择设备。
弘益大学教授全英焕提出，在难以立即改进现有逆变器的情况下，可使用同步调相机增强电网，并使用静止同步补偿器（STATCOM）管理电压。这两种方案都旨在提供传统发电机发电时曾经提供的支撑服务。
扰动期间保持并网
逆变器升级还必须处理电压或频率短暂偏离正常状态时的情况。保护装置可能会切断设备以防止损坏。如果许多发电设备同时脱网，供电突然减少可能使扰动加剧。
韩国电力公社的计划涵盖低电压穿越（LVRT）、低频穿越（LFRT）和高电压穿越（HVRT）功能。这些功能可让设备在规定时段内遭遇低电压、频率异常或高电压时继续运行。适当的高电压设置也能让逆变器在保持并网的同时吸收无功功率。
韩国电力公社社长金东哲在国会审查期间介绍了现有覆盖范围及扩展计划：
我们已确保90千瓦（kW）及以上设施具备持续运行能力，并计划将覆盖范围扩大至20 kW及以上设施。
韩国电力公社表示，相关功能的改进工作将持续至2029年，并计划在2034年前安装同步调相机，以保障惯量。惯量是旋转机械中储存的能量，能减缓电网频率的突然变化，为其他控制措施争取响应时间。
国会议员金珠英还要求检查紧急切除方案。低频减载会在电力供应不足、频率危险下降时切断部分用户线路。如果线路上接有太阳能发电设备，切断线路后减少的净用电需求可能低于预期，因为被切除的不只是用电用户，也包括本地发电。
金珠英援引欧洲输电系统运营商联盟（ENTSO-E）专家组对2025年4月西班牙和葡萄牙大停电的评估。评估指出，过电压是包含14个因素的一连串事件中的直接原因。固定功率因数运行和太阳能设备接连脱网，都是加剧电压上升的因素。
人工智能中心带来需求骤变
人工智能数据中心带来另一项运行挑战：大量图形处理器在计算和数据交换任务之间切换时，用电量可能迅速变化。
白哲宇估计，大型人工智能训练中心的需求可能在短时间内波动30%至40%。如果中心用电负荷为1吉瓦，这意味着需求变化将达300至400兆瓦。
2024年7月美国弗吉尼亚州的一起事件说明，需求突然减少会产生何种影响。据援引北美电力可靠性公司（NERC）的资料，一处输电故障导致电压短暂下降，触发数据中心保护系统。约1,500兆瓦的用电负荷脱网，随后电压升至正常水平的107%。此后没有发生大范围停电。
韩国气候、能源与环境部于2026年8月成立研究小组，制定人工智能数据中心的电网接入和运行要求。针对需求快速变化和保护性切除的详细要求仍在制定中。
因此，发电和用电需要采用协调一致的保护设置。大型太阳能设备脱网会导致供电骤减；大型数据中心脱网则会导致需求骤减。无论哪种情况，电网都必须迅速调整。
设备已有规划，但交付和费用补偿滞后
同步调相机和静止同步补偿器已纳入韩国第11次长期输电及变电设施计划，但相关设备尚未全部建成。同步调相机是一种无需发电售电即可为电网提供支撑的旋转电机。静止同步补偿器使用电力电子技术快速调节无功功率并控制电压。
现有设备也承受着压力。据电网可靠性报告的数据，2025年失效的电压补偿能力，包括并联电抗器和静止同步补偿器，达到3,500兆伏安无功，约为2024年的三倍。并联电抗器可吸收无功功率以抑制电压上升，尤其是在输电线路负载较低时。
韩国电力公社表示，补偿设备的采购周期已从约一年延长至最长三年，国内制造商也在为海外订单供货。因此，维修和扩建计划必须考虑更长的等待时间。
电力市场也存在另一项制约：无功功率控制服务没有单独补偿。主要用于调节电压的设备无法通过常规售电收入证明其投资合理性。
首尔科技大学教授柳承勋认为，政策制定者评估可再生能源成本时，应将静止同步补偿器等设备的投资纳入考量。李钟培则呼吁制定规则，确保可再生能源扩张与电压、频率及电能质量稳定相协调。
实际决策涉及由谁付费、哪些现有逆变器需要升级、新设备部署在哪里效益最大，以及设备交付需要多长时间。仅设定建设目标还不足以完成运行任务，设备还必须完成并网、测试并具备可用条件。
济州项目提供具体方案和时间节点
韩国电力公社与ABB已签署谅解备忘录，将在韩国建设首台配备飞轮、用于提供高惯量支撑的同步调相机。ABB的济州项目公告称，设备将建在岛屿北部的一座高压直流站附近；海底电缆将济州岛与韩国大陆相连。
该设备的额定无功功率为50兆伏安，储存的旋转能量接近500兆瓦秒。飞轮增加了旋转质量，从而增加可用于减缓频率骤变的能量。ABB将在瑞典设计并制造这套系统，计划于2026年底前投入运行。
济州岛约有67万人口，目标是通过可再生能源和清洁氢能在2035年前实现净零排放。该项目为这一转型提供了一项具体的配套基础设施，并设定了近期投运目标。
主要时间节点显示，运行压力与应对计划正在交叠：
- 2021年至2025年：超出电压限值的设施从4座增至78座。
- 2024年7月：弗吉尼亚州的一起扰动导致约1,500兆瓦数据中心用电负荷脱网。
- 2026年3月29日：中午时分，太阳能发电占韩国总发电量的44.5%。
- 2026年底：济州岛配备飞轮的同步调相机计划投入运行。
- 2029年：韩国电力公社的逆变器性能改进计划将持续至这一年。
- 2034年：韩国电力公社计划安装同步调相机以保障惯量。
要点
- 韩国2025年有78座主要设施出现过电压，高于2021年的4座。
- 太阳能发电增加，减少了传统发电机的运行，而这些机组也能提供电压支撑。
- 约75%的可再生能源并网容量接入配电网，因此逆变器的设置和性能对电网稳定至关重要。
- 主管部门需要全面掌握已安装逆变器的能力；设备交付最长可能需要三年。
- 济州岛的新同步调相机计划于2026年底前投入运行；更大范围的改进将持续至2029年和2034年。
