3月20日的日食將對(duì)歐洲太陽(yáng)能的需求響應(yīng)帶來(lái)考驗(yàn)，同時(shí)也帶來(lái)許多啟示。本次日食持續(xù)近兩小時(shí)，電站運(yùn)營(yíng)商們正為可能導(dǎo)致的電力供應(yīng)中斷做著準(zhǔn)備。
雖然日食期間的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題成為了公共事業(yè)公司的頭號(hào)擔(dān)憂，但日食同樣也為研究人員提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，得以觀測(cè)包含一定比例太陽(yáng)能的電力系統(tǒng)在日食過(guò)程中的表現(xiàn)。美國(guó)能源信息平臺(tái)Opower公司正在關(guān)注日食對(duì)歐洲電網(wǎng)的影響，特別是對(duì)德國(guó)的影響，因?yàn)榈聡?guó)7%的電力由140萬(wàn)個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供。
“參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的依賴是極大的，”Opower公司的研究員巴里-費(fèi)舍爾解釋道，“雖然德國(guó)的面積還沒(méi)有美國(guó)蒙大拿州大，但卻擁有超過(guò)全球四分之一的太陽(yáng)能電力裝機(jī)容量。在美國(guó)，太陽(yáng)能僅提供0.5%的電力，而在德國(guó)，一年中日照最充足的時(shí)候，光伏系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足德國(guó)一半的電力需求。”
Opower公司關(guān)注了2014年10月的日食對(duì)美國(guó)的影響，關(guān)注了日食發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)光照損失對(duì)美國(guó)電網(wǎng)的影響。那次日食，月亮擋住了30%到50%的太陽(yáng)，并持續(xù)了近三個(gè)小時(shí)。Opower的研究發(fā)現(xiàn)，那一時(shí)期的電力供應(yīng)減少了100萬(wàn)千瓦。不僅太陽(yáng)能用戶的用電量減少了，而且他們回饋電網(wǎng)的多余電力也減少了41%。
該研究還發(fā)現(xiàn)，2014年日食期間征調(diào)了大量的火電(Opower認(rèn)為“可能是燃?xì)獍l(fā)電”)。
當(dāng)前，德國(guó)擁有的太陽(yáng)能裝機(jī)容量比美國(guó)的兩倍還要多(德國(guó)3850萬(wàn)千瓦，美國(guó)1750萬(wàn)千瓦)。
“不過(guò)，由于日食會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生重大沖擊，美國(guó)太陽(yáng)能普及率高的地方還是很容易遭受日食的影響的”費(fèi)舍爾解釋道，“Opower對(duì)美國(guó)西部地區(qū)使用屋頂太陽(yáng)能的5000個(gè)家庭用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明2014年10月的日偏食期間，太陽(yáng)能用戶為電網(wǎng)輸送的電力比平時(shí)減少了41%。公共事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能發(fā)電廠發(fā)電量同樣急劇下降。”
要平衡3月20日日食帶來(lái)的電力系統(tǒng)動(dòng)蕩，運(yùn)營(yíng)商們的任務(wù)十分艱巨。費(fèi)舍爾說(shuō)：“電力系統(tǒng)依賴準(zhǔn)確的、逐秒計(jì)算的供給和需求平衡。”正因如此，任何一次太陽(yáng)能發(fā)電的下降，都必須在系統(tǒng)內(nèi)得到“補(bǔ)償”，以防止電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定、甚至斷電現(xiàn)象。
除了擔(dān)心在日食期間電力系統(tǒng)會(huì)承受壓力之外，電力運(yùn)營(yíng)商同樣還要擔(dān)心太陽(yáng)重現(xiàn)那一刻會(huì)發(fā)生的事。預(yù)計(jì)在日食期間，太陽(yáng)能發(fā)電量會(huì)以2.7倍于平時(shí)下降速度下降，“其效果類似于每分鐘關(guān)閉一個(gè)德國(guó)的中型發(fā)電廠，而且這種狀態(tài)要持續(xù)整整一個(gè)小時(shí)。”當(dāng)月亮從太陽(yáng)前移過(guò)，讓出光線軌道時(shí)，太陽(yáng)能會(huì)以3.5倍于平時(shí)上升速度恢復(fù)發(fā)電量。
“當(dāng)日食發(fā)生，太陽(yáng)能供電開(kāi)始下跌時(shí)，德國(guó)的能源供應(yīng)商和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以采用一個(gè)綜合的策略來(lái)應(yīng)對(duì)——比如，釋放水電大壩儲(chǔ)蓄的能量，打開(kāi)可以快速開(kāi)啟的天然氣發(fā)電廠，或從周邊國(guó)家進(jìn)口電力”費(fèi)舍爾說(shuō)。他同時(shí)補(bǔ)充道，公共事業(yè)公司還可能利用其它的補(bǔ)償策略，比如鼓勵(lì)用戶推遲到日食后再用電。
3月20日的日食能夠有助于洞悉今后的日食，以及其它引起電網(wǎng)或部分電網(wǎng)暫停運(yùn)作事件的影響。
“發(fā)生在德國(guó)上空的日食為我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以一睹未來(lái)電網(wǎng)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)：利用一些會(huì)快速開(kāi)關(guān)(無(wú)論是基于可預(yù)見(jiàn)的日食、日出日落等原因，還是不可預(yù)見(jiàn)的烏云和天氣原因)的能源，必須保證大規(guī)模的靈活性。公共事業(yè)公司和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商如何達(dá)成這一點(diǎn)?”費(fèi)舍爾提出了這樣的問(wèn)題。“德國(guó)最大的電力運(yùn)營(yíng)商之一認(rèn)為，德國(guó)3月20日面臨的挑戰(zhàn)，實(shí)際上在15年內(nèi)可能變成每天都會(huì)發(fā)生的事。假定德國(guó)政府可以實(shí)現(xiàn)6600萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能裝機(jī)容量的目標(biāo)，那么在2030年的一個(gè)晴空萬(wàn)里的早晨，日出就會(huì)推動(dòng)太陽(yáng)能供電的急劇增長(zhǎng)，就像2015年日食后太陽(yáng)能供電反彈階段一樣急速。”
歐洲的日食為全球不斷擴(kuò)張的太陽(yáng)能發(fā)電提供了一次很好的檢驗(yàn)，也能讓美國(guó)在2017年、2023年和2024年發(fā)生多小時(shí)日食時(shí)做好準(zhǔn)備。
費(fèi)舍爾補(bǔ)充說(shuō)：“隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源發(fā)電的不斷增長(zhǎng)，電網(wǎng)在電力生產(chǎn)過(guò)程中將不可避免地面臨更大波動(dòng)。這表明，要適應(yīng)21世紀(jì)的新需求，電網(wǎng)進(jìn)化的一個(gè)重要方面便是需要采取更多的靈活性措施，包括發(fā)展機(jī)組爬坡速率高的發(fā)電廠、根據(jù)用戶能源消費(fèi)行為作出調(diào)整、制定動(dòng)態(tài)電價(jià)和推廣儲(chǔ)能等等。”
