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太阳能光伏发电给电网带来“鸭子”曲线,储能给出最好的“烤鸭”技术
返回列表 来源: 发布日期: 2020.02.28 浏览次数:

         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。

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我们能否将这只鸭子“煮熟”呢?


     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。


     其次,确立实时的市场激励机制也将有所帮助。目前,消费者和企业以平均价格购买电力。然而,由于供求关系的变化,电力的现货价格变化很大。当需求量最大时,一个实时定价的智能电网将收取更多的晚间电费。这一价格信号可能会促使人们在高电价的时段减少消费,从而在一定程度上缓解需求激增。同样,实时定价将使用户能够以合理的价格向电网出售电力,减少电力供应过剩期间的生产过剩。 实时定价也可以与能效措施相结合,具体来说就是消费者购买能源效率更高的产品,用更少的能源做更多的事情。自1980年以来,美国国内生产总值增长了近200%,而能源使用却增长了不到50%,正是效率的提高减少了对电网的压力,每年为用户节省数十亿美元。在电力供应端,电网运营商可以使用大数据和机器学习来更好地预测供需变化。 
      此外,不同的太阳能技术也可以发挥作用。聚光太阳能发电(CSP)利用反射镜将太阳光线聚焦,加热水并驱动涡轮机发电,生产更多的可调度能源,可以通过在不同地区和不同时段运行来补充光伏发电量。从生物燃料、潮汐能等其他可再生能源技术也将继续增长,有助于实现清洁能源结构的多样化。 
      最后,电池储能是最有前途的“烤鸭”方法。现在,新的电池技术以可承受的价格实现了更大的能量储存。在过去的十年里,电池价格下降了近90%。许多专家认为这只是一个开始。Wood Mackenzie的一份报告预计,2018年至2024年间,电力存储将增长1300%以上。瑞银(UBS)分析师估计,到2030年电力储能行业可能价值近5万亿美元。如果说20世纪10年代是“太阳能的10年”,那么20世纪20年代很可能是“电池储能10年”,这样的发展将使太阳能生产商能够储存能量,并在需要时将其释放到电网中,一劳永逸地解决鸭子问题。




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