【限电vs满发】日食来了，光伏电站会怎样？各个国家电网是如何应对的？

查看原文

其他

【限电vs满发】日食来了，光伏电站会怎样？各个国家电网是如何应对的？

Original 2017-01-25 pv兔子 PV兔子

前言

光伏电站作为受光照直接影响的发电电源，有着一定的随机性和波动性。限电还是满发，一直是光伏电站业主与电网争论的焦点。

作为光伏电站，首要考虑的因素是如何在正常的光照条件下发出更多的电，并上网。

而对于电网，首要考虑的是安全运行和供需结构平衡。

因此光伏电站与电网一直以来总有互相之间纠结的点。缓解光伏电站对电网的影响往往以限电作为无奈之举。这样对光伏电站是十分巨大的经济损失。刚刚网络传出国内某光伏开发公司巨亏9个亿，很大的方面是由于电站限电的影响。

而真正考验电网调节能力的一次事件则是欧洲2015年3月20日的日食。欧洲大陆与部分非洲以及俄罗斯都受到了影响。这是第一次大装机量地区遭遇日食的影响，可以说是对电网的一次考验，也十分有借鉴意义。兔子君就借着这次事例谈谈电网对光伏电站的调配，并介绍光功率预测系统与储能系统的重要性。

日食情况：

哪里收到了影响？

本次日食发生于早上8：30（GMT时间），阴影主要覆盖欧洲西北地区并移向东北。途经格陵兰南海岸，冰岛，爱尔兰，英国，挪威等。整个欧洲不同地区所见的遮挡成度不同，英国所见85%的偏食，在发罗群岛附近则可见到全食。

以下则是英国不同时间所见太阳的实景照片

欧洲的广大居民十分开心自己可以见到这样的天文奇观，然而电网公司可是无暇欣赏这样的美景。日食对电网的影响远远比想象中的要严重。

光伏发电与电网：

受到了多大影响？

欧洲当时的装机量大概在90GW，而整个发电的出力可能会临时下降低至多34GW。实际上虽然比这个数量还要少，德国当时的发电量下降为13GW左右，但是也会对电力系统造成致命性的打击。

日食造成的不仅仅是光照的遮挡，同时当地气温平均下降3摄氏度，风速减少了0.7m/s，对风能也有影响。

以下为捷克大学记录的日食对单个系统的影响，其中深色的为前一天光伏系统的发电量，浅颜色的为第二天光伏系统的发电量。

德国当时光伏装机量38.2GW占整个欧盟比例最大，因而其所受影响相对较大。德国的Fraunhofer研究机构提前对整个情况进行分析，如下图列举了最好和最差的情形：

较好情况下光伏出力可以从9GW直接上升到26GW
在天气较差的情况，从1GW至5GW

实际当天的情况：

德国在日食之前的太阳能输出为21.7GW，之后下降至6.2GW。之后又立刻上升了15GW。

整个欧洲下降了17GW之后，又上升了25GW。

根据估算功率下降的速率大概有400MW/min，上升时由于遇到正午阳光充足的情况，会达到700 MW/min。

限电or满发：

不同国家采取的措施

面对如此棘手的问题，欧洲的各个国家应对措施也不同：

限电：

西班牙提升了自己的储能准备量，并且关闭了部分大的电力消费者。
意大利直接关闭了单个体量在100kw以上的所有系统，约30%的光伏装机量，并由其他系统补充提供电量。
英国也大幅度降低了自己的光伏发电容量。

满发：

而德国并没有对光伏系统进行过多的干预，由于德国的电力规划系统相对复杂，德国电网本身并不直接对光伏系统进行干预，因而德国选择了不限电的情况对整个系统进行调配。主要进行了一下几方面措施：

光功率预测

提前对整个光伏系统的发电进行预测。欧洲输电网联盟ENTSO-E，各大电力预测公司，输电网运营商以及学术机构根据当天光照环境，结合各个地区的装机情况，提前对整个发电曲线进行模拟预测，进而提供给电网进行调配的信息。这就要求有十分精确的光功率预测模拟能力。

而此类光功率预测也有两种：

1. 根据天文数据以及物理模型对当天的实际发电情况进行模拟。此类应属于中长期光功率预测范畴。

2. 根据实时的光伏发电曲线，卫星等气象资源传来的信息对发电功率进行模拟分析。这类为短期功率预测。

电网人员也是主要结合二者，来稳妥的把握当天的发电量情况并进行规划的。日食当天，电网公司每15分钟与相应的发电预测公司联系，获得准确情况，并进行电力调配。

结合储能提高备用容量

从煤，天然气，核电，生物制能获取额外的后备能源
利用抽水蓄能存储备用能量
从电力市场购买一定的电量补充，同时稳定电价
减少了部分电力需求，其中包括四家铝厂的电力需求

改善电力进出口

向荷兰、奥地利、波兰及法国出口电力
从丹麦和捷克进口电力

据统计，德国当天增加了2.279GW的负向二次备用容量以及2.246GW的正向二次备用容量。

当日9点到10点，光伏平均出力降低4.77GW，负荷同时上升2.2GW。抽蓄、煤电、燃气等机组增加出力，出口下降。其中，抽蓄增加了1.28GW，燃煤增加0.65GW，燃气增加0.11GW，出口降低4.7GW。
当日9点至10点，光伏平均出力降低，负荷上升。德国向荷兰、奥地利、波兰及法国出口降低，从丹麦和捷克的进口增加。
当日10点到11点，光伏平均出力上升7.54GW，负荷同时下降0.13GW。抽蓄、煤电、燃气等机组降低出力，出口上升。其中，抽蓄降低0.67GW，燃煤降低2.82GW，燃气降低0.11GW，出口增加3.66GW。
当日10点至11点，光伏平均出力升高，负荷下降，德国向荷兰、奥地利、波兰及法国出口提高，从丹麦和捷克的进口减小。

总结

以上实例是电网供需失衡的一个极端的案例，然而对于我国的电网调配也有很多积极的借鉴意义。目前国内限电电站较多，电网调配能力与经验需要进一步积累。针对电网调配这块应有的方案主要可以有以下几点：

1 加强区域性消纳，尽量发挥光伏分布式的属性，大力环节消纳不足带来的弃光限电。

2 优化光功率预测算法，使用科学合理的算法结构，并建立精准的气象与电站检测系统网络，提升单体电站与区域电站的光功率预测精准度。关于光功率预测，兔子君会在后面几期详细为大家介绍。

3 优化电力结构，大力建设储能系统。这里的储能，可以是抽水蓄能系统，也可以是光热，以及电池储能。在电池安全性提升，成本逐步下降的大趋势下，兔子君看好该方向的发展。同时，该领域有不少值得投资的两点。请各位关注兔子君后面几期的介绍。

4 优化改进电力交易结构，发展多元化售电模式与渠道，发展大客户直供电等。

5 特高压电网建设。

相信伴随着整个电网的优化升级，电力体制的改革，光伏发电产业与其他相关产业会迎来新的发展机遇。

大年将至，兔子君也祝大家以及大家的光伏电站，新年好气象，天天满发，月月发大财！

声明：以上部分数据摘自王彩霞、郑漳华《德国电网应对日食举措分析及启示》

2017

鸡