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福布斯网站发表署名David Carlin的文章,题目是:The Solar Revolution Is Coming: Duck! 前一句的意思是“太阳能光伏发电革命正在到来”,这里Duck是双关语:一方面是指太阳能光伏带来的负荷“鸭子”曲线,另一方面是指如何因势利导应对这个鸭子曲线。
加州独立系统运营商(CAISO)在评估加州的电力生产和需求时,首次发现了这只“鸭子”。过去的几十年以来,各国电网运营商掌握了需求的预测模型,并能相应地调度发电产量以随时满足需求。但太阳能光伏发电的出现为需求的计算增加了一个新的维度。与煤电、核能和天然气发电不同,太阳能是“不可调度的”,这意味着它不能随意增加或减少。相反,太阳能发电取决于天气、季节和时间。太阳能的间歇性意味着电网管理者必须重新考虑如何利用常规电厂。太阳能发电越多,对常规电厂(称为“净负荷”)的需求就越低。在一个典型的日子里,净负荷图看起来就像鸭子。早上,随着更多的太阳能光伏上网(鸭尾巴),净负荷下降。当太阳最强的时候(鸭的腹部),净负荷在中午左右见底。然后,在傍晚时分,随着太阳能发电量的下降和整体能源需求的增加(鸭脖子),净负荷迅速上升。最后,当人们睡觉时(鸭头),净负荷下降。随着太阳能发电份额的增加,鸭子的肚子会越来越深,脖子越来越长。
这只看上去友善的鸭子让电网调度头疼不已。基本负荷发电厂(如煤和核电站)的建设是为了持续运行。如果因为鸭子的存在,在中午关闭这些基本负荷电厂,然后在晚上满负荷运行是困难和昂贵的。电网管理者通常依赖天然气作为峰荷电厂来应对需求负荷的变化,然而许多天然气厂只在峰荷运行,在经济上对发电商和消费者都是低效的。此外,净负荷的大幅波动会损害电网的基础设施。一个次优的解决方案是“削减”太阳能,限制进入电网的太阳能发电量,以平滑净负荷曲线,但这会导致大量的可再生能源能量浪费。
虽然扩大太阳能光伏的使用确实存在挑战,但也有许多有效的解决方案。首先,可以通过创建一个更大的电网系统,可以在更多的地方进行太阳能发电,可以在一定程度上平滑需求高峰负荷。