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【德国专题】德国面临分布式光伏的灭顶之灾?

 2014年07月09日 12:48

大比例分布式光伏发电接入电网对德国早已是家常便饭。但实际上对于电网调度者来讲,正午峰值的冲击并不是挑战最大的,日落更可怕。当然,还有一种现象,叫日食

【无所不能 文|廖宇】前不久看到中国的媒体上,有一篇关于德国2014年6月9日光伏发电出力超过50%的报道,深入分析了当日阳光普照的德国是如何做到保障如此高比率的光伏发电接入的。是的,自从2013年8月初首次出现超过22GW的光伏发电出力以来,德国安装总量超过35GW的光伏组件们在今年天气晴好的气候条件下,屡创新高,大比例的接入电网早已是家常便饭。

以下是6月初的几组数据为例。(图片来自德国柏林安格拉咨询公司)

黄线是光伏,蓝线是风力,灰色是总体发电出力,而红线就是德国总体的电力负荷需求。不难看出,6月9日就光伏出力而言并不是最高,才刚刚超过23GW,之前的6月5日和前不久的7月3日绝对数量上都有超过。而之所以引人注目以6月9日作为标杆,是因为相比之下这天的电力负荷非常低,所以才使得光伏发电所占比例凸显。

那么接下来我们就要追问:为什么是6月9日?原因很简单,因为这一天,是Pfingstmontag,圣灵降临节,德国初夏众多法定假日中的一个。所以这天虽然是周一,却有着和6月8日周日完全接近的负荷曲线。

于是我们可以得出结论:节假日如果艳阳高照,气温保持在25度左右,光伏出力一定在电网中所占比例上升,电网将承受巨大压力。

但实际上对于电网调度者来讲,正午峰值的冲击并不是挑战最大的,日落更可怕。由于中午下午有大量的光伏出力来覆盖负荷,几乎大部分的火电厂都处于最低发力状态,可是等到晚上8,9点钟日薄西山的时候问题就出现了,必须迅速推高火电厂发电出力来弥补空挡-这可不是猛的加几铲煤就可以解决的事。可是逻辑上非常不利的是,就在太阳下山的时候,不断有千家万户开灯照明,点火做饭,看电视洗衣服,本来这些负荷在传统的电力供应体系下不足挂齿,因为它们和已经停机下班的工业负荷相比其实是小儿科。

可问题是在装了很多分布式光伏的家庭,这些自用负荷本来白天都是和自发电相融合混搭的,电网中心调度看到的是到处一幅幅倒灌的壮丽场面。可是到了傍晚,这些纷纷朝上的分布式“电源”突然个个调转枪口都变成“负荷”,不仅不帮忙,还倒打一耙,电网的痛苦由此可以想见。

所幸德国电网并非独树一帜,而且网内网外可供调度的资源丰富,电网架构也颇坚强,是的大规模的电力征调的确可能。而且太阳下山的时间绵软悠长,几个小时的准备时间对电厂来讲虽然不适却也勉强OK,何况还有电力市场,于是从晚上6点钟起,法国波兰等邻国的核电火电们自然会开足马力帮助德国,同时也是为了自己卖出更多的电力赚钱。从安全的角度来讲理论上并无大碍,只不过电网运营者和电力交易员们整天会忙个不停,而传统火电厂们会怨声载道。

如此说来,只要电网运营者们足够有经验,技术水平也能保证,引入日常的动不动就几千万千瓦的光伏发电应当是不再话下。

更令人沮丧的是,日落还不是对电网冲击最大的。

有一种现象,叫日食。

几分钟之内,天昏地暗,22GW的电力迅速撤去。5分钟后,22GW的电力又迅速到来。

这可不是家里的一盏灯,而是你全国50%的电力供应。

所以在这个夏天,德国电网公司的专家们对坊间关于光伏发电如何再创新高的评论并不激动,很多相关部门的人抓紧时间利用当下数据模拟分析忙的不可开交,因为任何人只要一想到那个日子就感到恐怖异常。

2015年3月20日,正午,整个北半球将观测到难得一见的日全食。这是中国的傍晚时间,局部地区可观测到日偏食。

这是人类,或者说德国历史上第一次在安装了这么多的光伏组件后遇到日食。再善良的天文学爱好者也一定无法预想到这一天对人类电网所带来的冲击真的可以用灾难来形容。

真的只有几分钟!真的只有德国有这么多光伏!真的只有德国人想到有这个麻烦!

如果霎那间太阳消失,大地黑暗,然而同时电网崩溃,真的保持黑暗下去,怎么办?

解决办法一

有人说提前一天下命令预先解开全部光伏,保持常规电厂供应,这样就OK了。可是有两个问题,第一这违反了新能源法光伏必须百分百接入的规定,而且由此造成的损失和补贴由谁买单无人可知。第二也根本解不开,因为德国有近40%的分布式光伏,和大型地面光伏电站不同的,这些屋顶光伏通常都是不能遥控操作拉闸离网的。他们通常已经和居民和工厂的负荷融为一体,人们也不可能专门为了这个爬上去拉开光伏开关。

解决办法二

储能。如果家家配好储能元件,倒是一个可选方案。正好这时储能展现自己格调的绝佳机会,十几分钟的使用期,填补电网空挡,储能几乎就是为此而生的。可问题是22GW,2千2百万千瓦的缺口啊,1年的时间,会有这么快吗?不过也说不定这对储能厂商是一个巨大的利好。

解决办法三

号召当日企业不生产,居民不开灯。5分钟的时间,大家全部拿来观赏日食,享受自然的奇妙。这个办法其实是找对了源头,但是电力公司实在是给十个胆子也不敢提,因为老百姓必然会问:我们付那么贵的电费就是为了拥有最基本的服务,能源转型智能电网,听上去平时都高级的不得了,一个日食就让我们在家呆着享受黑暗,这太不可思议了。

的确,这是一个万般无解的难题。13亿人如果同时给电动汽车充电,电网就是再坚强,也会崩溃。欧洲这一次遇到的日食奇观,将是大自然对人类的科技进步野心和自强不息的生存能力提出的一个新的挑战。

当然也不是真的没有办法。

我们可以祈求上苍,让2015年3月20日普降大雨,至少也是阴云密布,当然最好就是大雪封山,阴风怒号,连月不开。

真正解救人类的,只能是大自然,一如子午谷的大雨,莫斯科的严寒。

我们必须懂得敬畏,对未知的敬畏。

【无所不能特约作者,廖宇,德国柏林电网公司调度中心从事新能源调度管理工作,曾经任职于西门子公司智能电网部全球项目管理中心】

本文为作者观点,不代表 无所不能(caixinenergy)观点和立场

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