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日食为何没“吃掉”德国电网

发布时间:2015-04-02 09:00:00 浏览次数:3791

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    3月20日上午,北半球迎来难得一见的日全食。德国是全球光伏装机容量最大的国家。在日食期间由于缺少阳光,德国将骤然失去约70%的光伏电力;而当日食结束时,阳光突然照射,大量光伏电力又将瞬时涌入电网。
    一退一进,给电网带来巨大压力,但作为全球最大的太阳能发电国家,德国经受住了这次严峻的挑战。
    质疑:
    日食究竟会给太阳能发电带来多大影响?德国电网是如何应对此次日食危机的?此次事件对中国的太阳能发电产业有什么借鉴意义?
    解答:
    “这次日食是当前光伏发电可能面临的极端状况,欧洲各国的电网运营商对此非常重视,可谓严阵以待。”国家发展和改革委员会能源研究所副研究员、国家可再生能源中心主任助理赵勇强在接受《中国科学报》记者采访时说。
    这次日食开始时,月球的投影在大西洋洋面出现,历经两个半小时后在北极点附近结束,全食阶段持续2分47秒,是欧洲16年以来经历的规模最大的一次日全食。
    作为全球最大的太阳能发电国家,德国拥有高达39 GW的光伏装机容量,超过德国总发电装机容量的20%。据ENTSO-E发布的一份《2015年日食影响评估报告》显示,当日食发生时,整个欧洲大陆减少的光伏电力有51%来自德国,而这可能给电网带来超负荷运行的风险。对德国而言,日食过程导致的太阳能下降速率和上升速率分别高达-273兆瓦/分钟和361兆瓦/分钟。
    “这个变化率可以说非常快。”中国科学院电工研究所研究员王一波说,“电网的正常运行需要保持发电量和用电量之间的实时平衡。从便于电网控制和调节的角度考虑,电源输出最好能相对稳定。但光伏发电的特性决定了它的不稳定性,在日食发生的过程中,光照在短时间内先是骤降,然后又突然回升,这对电力系统快速调节能力来讲,的确是非常大的挑战。”
    “虽然日全食影响很大,但是其过程可预测,这就使各国有充分的时间制定技术和非技术的预案,从而使其影响可控。其中很重要的一种预案就是欧洲各国电网公司之间的协调合作。”王一波说,“德国电网并不是孤立的,事实上整个欧洲电网可以给德国电网提供强有力的支撑,当德国面临‘日食危机’时,挪威、瑞典等对太阳能发电依赖较小的周边国家就可以伸出援手。”
    在整个欧洲电网的共同协调下,德国等国家的输电系统运营商通过实时调控备用机组的发电出力,维持日食过程中的电力供需平衡,成功渡过了这一难关。
    欧洲电力传输系统运营商联盟秘书长Konstantin Staschus表示:“此次日食事件是在本联盟组织之下,欧洲及区域协同合作的一个成功案例。”
    本次“日食危机”是对整个欧洲电力系统的一场“大考”。理论上,欧洲的输电运营商也可以采用保守的预案来逃过这场考试,比如在日食前后的一段时间里,简单地把光伏系统全部关停,只依靠常规发电机组供电。但他们没有回避危机,在全世界面前上演了现代电网应对可再生能源发电危机的生动一课。
    “这次事件意义重大,是对可再生能源发电事业的极大鼓舞。”王一波评价道,“大规模发展太阳能、风能等可再生能源并网发电,一直面临着很多质疑。人们担心这些随机性、间歇性的电源,一旦高比例接入电网,是否会对电网带来难以承受的冲击。这一次,欧洲国家集体提交了一份漂亮的答卷,证明了在技术层面上,现代电网完全能够应对这样的挑战。”
    据了解,当前中国的光伏发电在全国发电量中占比尚不足1%,但是光伏装机的年均增速超过了100%。从2013年到2014年,中国的光伏新增装机容量连续两年世界第一,累计装机容量位列世界第二,仅次于德国。
    赵勇强认为,德国成功应对日食危机的案例,对中国发展太阳能发电也有很大的借鉴意义:“首先,电网的调度运营组织要切实负起责任,做好预测、预报、危机评估等工作;第二,系统规划电力系统和配电网,增加电力系统的灵活性;第三,充分调动市场机制,促进辅助服务和市场供需平衡。”