人们总是抱怨风电不可靠,但当在相当大的区域有足够的风电场时,从电网的层面总体来看,风电出力是平滑的。但是所有太阳能电池板将在同一时刻发电,意味着夜晚同时断电,白天同时过剩。至少在炎热的国家,白天空调负荷是与光伏发电时间匹配的。但是在德国并没有大量使用空调,大规模光伏成了电网调度的噩梦。由于能源转型,德国电网的频率/电压的故障风险提高了三级。
德国不得不依靠邻国的电网来消纳本国的太阳能发电,以维持电网平衡。夜晚光伏发电出力下降的速率快于其他电源出力上升的速率,这意味着人们下班后可能会停电,或者使用的电能来源于邻国。下图是德国一天的太阳能发电曲线,显示了德国净进出口电力随着光伏波动而变化。(注:净进出口电力在最靠近横坐标的位置)
如果德国邻国也有那么多的太阳能电池,则所有国家的电力将同时过剩或短缺,最终导致系统崩溃。欧盟电网整个的光伏接纳能力远远小于德国、西班牙目前达到的光伏接入水平。
光伏支持者总是说用户需要改变他们的用电行为以匹配光伏发电,而不是让光伏发电匹配用电行为。这也许可行,通过改变用电大户比如电解铝厂的用电行为,大约20%的负荷是可以转移的。但是现代人有自己的作息规律,而且很难改变,大规模负荷很难转移。不可能要求人们晚上不做饭或看电视,或者等待太阳落山后三个小时再打开电灯。周末的用电负荷与工作日的用电负荷肯定会截然不同。
总之,光伏发电与负荷在时间上不匹配,这在很大程度上限制了电网接入光伏的比例。德国能接入光伏的比例上限大约是4%。他们现在正在寻找能够更进一步提高比例的措施。
问题3:光伏置换了错误的能源你可以注意到在日发电曲线图中,当光伏大发时,风电压低出力。用户侧的光伏相对地区内的风电具有优先发电权。太阳能发电实际上首先取代的是其他可再生能源发电。其次是取代燃气发电和核电。
这里是2020年的日发电曲线预测:
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