当光伏发电遭遇十年一遇“金边日环食” 挑战来了!

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6月21日,我国多地出现“日环食”现象,这次日环食太阳超过99%被遮住,只剩下一圈金边儿,所以也被叫做“金边日环食”。据媒体报道,此次日环食是十年来最具观赏性的天文盛宴,下一次预计要等到2030年。

当光伏发电遭遇十年一遇“金边日环食”  挑战来了!

此次日环食在我国境内可以观测到的地区有西藏、四川、重庆、贵州、湖南、江西、福建、台湾等。环食带宽度仅有20千米左右,只有正好处于环食带所经过地区才能看到最完美的日环食景观,其他地区只能看到不同程度的日偏食。西藏阿里是日环食进入我国的第一个最佳观测地区,福建厦门也是最佳观测地之一。

对于天文爱好者来说,金边日环食是难得一见的奇观,但对于太阳能光伏发电站来说,这却是一大烦恼。

当光伏发电遭遇十年一遇“金边日环食”  挑战来了!

2015年3月20日,整个北半球日食景观引发德国电网危机。日食开始后,德国境内光伏发电功率瞬间减少1200万千瓦,影响相当于10座核电站同时退出运行。一退一进,瞬时发生,对电网造成严重的冲击。

2016年3月9日,包括印度尼西亚在内的东南亚和太平洋地区观测到日全食。当地光伏电站被厚厚的云层覆盖,造成巨大损失。

2017年8月21日,日食阻碍了美国许多地区太阳能发电站和太阳能电池的正常运行。据统计,受影响的光伏电站发电量减少了250兆瓦,这些电量足够约700万户家庭使用。

2019年7月2日,日食现象在南太平洋和南美洲上空出现。日食发生时,智利全国的光伏输出功率由当日最高的145万千瓦降至20万千瓦以下,电力系统的灵活性遭受考验。

2019年12月26日,我国出现各类日偏食,其中海南日偏食得分最大,为0.499;漠河日偏食得分最小,为0.021。15点37分之后,月亮的半影从海南离开了中国。对中国来说,日食持续了4个多小时。全国光伏电站遭受到了不同程度的发电损失。

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在日全食发生当天,被全食带扫过的地带将在数分钟内经历天亮→天黑→再天亮的过程,这意味着太阳能光伏电站也会在食甚阶段停止发电,然后再重新恢复发电,对于与其连接的电网而言,短时间内输电负荷的急剧波动对于设施的稳定性将是极大的考验。

从能源结构上来说,如果光伏发电占据的比例较大,在日食期间可能会造成发电量大幅度下降;由于光线变暗,很多家庭将打开照明,用电负荷还会增加。这将导致原有的光伏发电功率曲线呈现明显的悬崖式下降,所造成的功率缺口需要其它电力的功率调节,以保障电网平衡,避免电网崩溃。

电网的正常运行需要保持发电量和用电量之间的实时平衡。从便于电网控制和调节的角度考虑,电源输出最好能相对稳定。在日食期间,受影响区域可启用备用发电来源以满足电能需求。通常来说,为确保电网运行正常,一般都会配备额外的备用发电机组,在需求高峰期间紧急投入运行,避免停电事故发生,同时降低发电机组受损风险。

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      正常情况下,日食的时间是可以预测的,电网可以根据日食从开始到结束的时间进行调整。由于大型机组的惯性,不可能说停就停,需要预留时间进行调整,因此做好能源调节是电网企业需要面对的重要课题。从天气预报、功率及负荷预测、机组调节、电网调度、是否需要跨区域甚至跨国购电,还需要制定一系列应对方案和应急措施。在负荷侧,可以提倡装有分布式光伏的家庭配置用户侧储能单元,提前将多余电力储存起来,在日全食时能够快速填补电网供电负荷空挡。

日食为全球不断扩张的太阳能发电提供了很好的检验。未来,光伏发电在电力系统中的份额将继续增长,为了使供电系统中出现的波动能够得以及时的控制,应该扩大蓄电设备的存储量,即便没有日食的发生,用以应对极端恶劣天气等情况也是非常必要的。此外,通过能源互联网、跨区域大电网的建设,也可以有效应对日食对电网造成的冲击。

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