日食对未来电网的启示-北极星输配电网

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3月20日的日食将对欧洲太阳能的需求响应带来考验，同时也带来许多启示。本次日食持续近两小时，电站运营商们正为可能导致的电力供应中断做着准备。

虽然日食期间的电网稳定性问题成为了公共事业公司的头号担忧，但日食同样也为研究人员提供了一个机会，得以观测包含一定比例太阳能的电力系统在日食过程中的表现。美国能源信息平台Opower公司正在关注日食对欧洲电网的影响，特别是对德国的影响，因为德国7%的电力由140万个光伏发电系统提供。

“参照国际标准，德国对太阳能的依赖是极大的，”Opower公司的研究员巴里?费舍尔解释道，“虽然德国的面积还没有美国蒙大拿州大，但却拥有超过全球四分之一的太阳能电力装机容量。在美国，太阳能仅提供0.5%的电力，而在德国，一年中日照最充足的时候，光伏系统已经可以满足德国一半的电力需求。”

Opower公司关注了2014年10月的日食对美国的影响，关注了日食发生时，太阳光照损失对美国电网的影响。那次日食，月亮挡住了30%到50%的太阳，并持续了近三个小时。Opower的研究发现，那一时期的电力供应减少了100万千瓦。不仅太阳能用户的用电量减少了，而且他们回馈电网的多余电力也减少了41%。

该研究还发现，2014年日食期间征调了大量的火电(Opower 认为“可能是燃气发电”)。

当前，德国拥有的太阳能装机容量比美国的两倍还要多(德国3850万千瓦，美国1750万千瓦)。

“不过，由于日食会对电网产生重大冲击，美国太阳能普及率高的地方还是很容易遭受日食的影响的” 费舍尔解释道，“Opower对美国西部地区使用屋顶太阳能的5000个家庭用户的数据进行分析，结果表明2014年10月的日偏食期间，太阳能用户为电网输送的电力比平时减少了41%。公共事业规模的太阳能发电厂发电量同样急剧下降。”

要平衡3月20日日食带来的电力系统动荡，运营商们的任务十分艰巨。费舍尔说：“电力系统依赖准确的、逐秒计算的供给和需求平衡。”正因如此，任何一次太阳能发电的下降，都必须在系统内得到“补偿”，以防止电网出现不稳定、甚至断电现象。

除了担心在日食期间电力系统会承受压力之外，电力运营商同样还要担心太阳重现那一刻会发生的事。预计在日食期间，太阳能发电量会以2.7倍于平时下降速度下降，“其效果类似于每分钟关闭一个德国的中型发电厂，而且这种状态要持续整整一个小时。”当月亮从太阳前移过，让出光线轨道时，太阳能会以3.5倍于平时上升速度恢复发电量。

“当日食发生，太阳能供电开始下跌时，德国的能源供应商和电网运营商可以采用一个综合的策略来应对——比如，释放水电大坝储蓄的能量，打开可以快速开启的天然气发电厂，或从周边国家进口电力”费舍尔说。他同时补充道，公共事业公司还可能利用其它的补偿策略，比如鼓励用户推迟到日食后再用电。

3月20日的日食能够有助于洞悉今后的日食，以及其它引起电网或部分电网暂停运作事件的影响。

“发生在德国上空的日食为我们提供了一个机会，可以一睹未来电网面临的一个挑战：利用一些会快速开关(无论是基于可预见的日食、日出日落等原因，还是不可预见的乌云和天气原因)的能源，必须保证大规模的灵活性。公共事业公司和电网运营商如何达成这一点?”费舍尔提出了这样的问题。“德国最大的电力运营商之一认为，德国3月20日面临的挑战，实际上在15年内可能变成每天都会发生的事。假定德国政府可以实现6600万千瓦的太阳能装机容量的目标，那么在2030年的一个晴空万里的早晨，日出就会推动太阳能供电的急剧增长，就像2015年日食后太阳能供电反弹阶段一样急速。”

欧洲的日食为全球不断扩张的太阳能发电提供了一次很好的检验，也能让美国在2017年、2023年和2024年发生多小时日食时做好准备。

费舍尔补充说：“随着太阳能、风能等新能源发电的不断增长，电网在电力生产过程中将不可避免地面临更大波动。这表明，要适应21世纪的新需求，电网进化的一个重要方面便是需要采取更多的灵活性措施，包括发展机组爬坡速率高的发电厂、根据用户能源消费行为作出调整、制定动态电价和推广储能等等。”

原标题：日食对未来电网的启示

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