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太阳能光伏发电的限电趋势将持续,过度建设光伏发电将成为常态

2025-01-11 09:25  浏览:上海油压工作室  

太阳能光伏发电正在全球范围内经历前所未有的增长。根据IRENA、IEA、GEM、WNA 和 GWEC的调查,全球太阳能发电总装机容量在 2017 年超过了核能,在 2022 年超过了风能,去年超过了水电。预计今年年底前太阳能发电将超过天然气,如果保持目前每年 20% 的增长率,到 2025 年将超过煤炭,成为全球发电装机容量最大的能源。按照这种速度,到 2020 年,地球上太阳能光伏发电的装机容量将超过所有其他发电技术的总和。

上海油压工作室这种指数级增长给太阳能融入电网带来了重大挑战。其中一个挑战是被称为“鸭子曲线”或“峡谷曲线”等变化的现象,它代表太阳能发电对电网负荷曲线的影响。随着太阳能渗透率的提高,控制太阳能发电以保持电力系统的稳定性和可靠性变得越来越重要和必要。在这种背景下,出现了“限制关闭”的概念,在国际文献(以及国内新闻)中,它经常与“削减”一词互换使用,它们可以被视为同义词。

上海油压工作室限电是指减少可再生资源的产量,使其低于其原本可以生产的产量。限电既适用于大型集中式光伏电站,也适用于分布式和分散式住宅屋顶太阳能光伏系统,当存在电网过载风险时,电力系统运营商可以远程关闭大型或屋顶太阳能光伏系统。随着太阳能光伏的普及率不断提高,在太阳辐射强度高、电力需求中低时限电的做法将越来越多。

如果限电规模较大,则可能会破坏新太阳能光伏项目的经济效益,因为这样会降低在批发市场上销售电力的光伏电站的收入确定性。然而,在项目开发之前建立模型可以预测这一结果,并且应该会考虑到这一点。无论如何,在以太阳能为主的电网中,这些时期的价格较低,因此收入损失相对较小。

持续的限电和负电价刺激了新市场的发展,包括公用设施电池充电、抽水蓄能和工厂内热能储存。频繁的日间负电价也强烈鼓励了澳大利亚等地的煤电站在白天频繁地将发电量降至低水平或零水平。对于家用系统,使用屋顶太阳能为电动汽车充电、家用电池和热水储存系统可以吸收多余的太阳能电力。

光伏发电在电网中渗透率较高的国家已努力重新定义对弃电的认识,并学会应对这一新现实。从“半满”的角度来看,弃电成为将更多可再生能源整合到电网中的宝贵工具。这种观点的转变对于理解弃电在风能和太阳能等间歇性能源渗透率较高的电力系统发展中的作用至关重要。

太阳能输出量上升

太阳能资源可用性的短期变化可能导致太阳能光伏发电量急剧上升。在电网层面,通过在广阔区域分布大型光伏电站来平衡太阳能供应,天气相关的日间上升被大大削弱。此外,还提供高质量的太阳能预报。日出和日落时的急剧上升是可以预测的,这对电网管理有很大帮助。

在当地,一朵云可以在几分钟内横跨数千个屋顶太阳能系统,从而导致供电问题。目前有许多解决方案,主要国家正在逐步实施。这些解决方案包括公用事业控制的可中断负载,如空调和家用电池充电、电动汽车电池和热水储存。利用城市高分辨率太阳能预报,还可以暂时减少屋顶太阳能发电量,以降低发电量上升率。城市内部和城市之间的输电互联互通也大大减少了问题。很多时候,这些措施落后于太阳能部署率,导致暂时的问题。

大型和屋顶光伏的普及率不断提高,导致弃光事件增多。Solargis 最近在维也纳举行的欧盟光伏展上发表了题为“基于 Solargis 时间序列数据的太阳能资源短期变化的全球模式”的演讲,展示了下图,显示了 400W 级太阳能坡道的平均数量。如图所示,最陡峭的坡道发生在阳光地带,在那里,光伏普及率高的国家正在快速削减太阳能发电量。尽管由于空间平滑效应,光伏电站分布在大面积区域可能会降低电力输出的波动性,但光伏电站自然倾向于集中在太阳能资源最丰富的地区。随着光伏成本不断下降,太阳能电站和屋顶光伏系统将变得越来越普遍,这个问题自然会被最小化。

上海油压工作室由于光伏发电成本已经变得如此低廉,因此过度建设是一种选择。太阳能系统中过度建设的概念类似于我们每天使用的汽车的功率。我们购买的汽车发动机能够达到远超法定限速的速度,即使没有高速公路(德国高速公路没有限速),我们也可以充分利用所有这些潜力。这种额外的电力容量在需要更多电力的情况下(例如陡峭的山坡或超车)提供了灵活性、一致的性能和可靠性。同样,太阳能电厂的过度建设提供了更稳定和可靠的发电,即使并非所有容量都在不断使用。这种过剩的光伏容量充当了一种虚拟的存储形式,从而产生了更可预测和可控制的发电量,并允许以优化的方式调整存储系统的规模。此外,隐式存储提供了进一步的运营灵活性,允许系统运营商实时调整太阳能输出以满足电网需求,从而提高电力系统的稳定性和可靠性。

上海油压工作室弃电与隐性存储概念相结合,代表了大规模太阳能整合的范式转变。随着世界能源结构日益以太阳能光伏和风能为主导,这些策略成为确保电力系统稳定性、可靠性和可负担性的重要工具。成功实施这些方法需要结合技术创新、监​​管适应和新的商业模式。随着太阳能成本的持续下降及其在能源结构中的份额不断增加,弃电(和隐性存储)不仅是选择,而且是必需的。目前,弃电并不能保证向发电厂提供补偿,因为发电厂无法使用自己的发电量履行合同,即使停电是由于输电网络的限制。必须通过对弃电能源进行适当的补偿来解决这种情况,以便投资光伏仍然是一种有吸引力的选择。

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