德国日食将来临 光伏面板迎接挑战

3月20日的时候德国将会是漆黑一片。日食将使数百万计的光伏面板失去阳光照射，这就有可能导致电网断电。

尽管德国光伏发电装机爆炸式增长已成为历史，但本周德国可再生能源署却再次庆祝光伏发电的强劲增长，而这一切都是建立在德国的慷慨补贴基础之上。“德国目前光伏发电装机容量约3800万千瓦，在夏季阳光明媚的中午，光伏发电量甚至可以占到最大用电量的一半以上，”位于柏林的绿色电力促进组织解释道，“特别是在南部德国，光伏已经成为当地支柱性电源之一。”但是今年的3月20日，这一支柱可能会被折断，因为这一天德国和整个欧洲将经历一个日食过程，大量光伏发电设备将停止运行，电网运营商担心会影响供电的安全稳定。因此，从一年多前开始，很多公司都在为此次日食做准备。而具体的危害程度如何就要取决于当天的天气。要是当天多云或者大雾，那么保持电网运行稳定就要相对容易些。“要是3月20日这天阳光普照，那电网面临的压力就非常大了。”某德国大型电网运营商员工对《世界报》说道。

(一)4/5的太阳将被遮住

尽管在德国上空，北半球初春这一天发生的天空奇观并不是完全的日全食，月球影子只遮住约80%的太阳，但是在这样的部分阴暗情况下太阳能发电量将急剧下降。
奥登堡能源与气象系统研究所受电网运营商委托开展了相关研究，研究表明，在日食开始的约德国时间上午9:30左右，光伏发电出力可能瞬间降至1000万千瓦。要是当天是大晴天的话，其影响就相当于10座核电站同时退出运行。而在两个半小时之后，太阳会在中午12点左右从月亮后面钻出来，这时产生的问题就更为严重。因为在太阳的突然照射下，短时间内升高至2000万千瓦的光伏发电出力将进入电网。对于电网运营商来说，这就相当于20座核电站短时间内接入电网。如此短时间内这样大规模电力的接入与切除，这在欧洲电网运营历史上是史无前例的。因为德国四大输电网运营商TenneT，Amprion，50Hertz和TransnetBW也不能太指望从国外进口电力，因为周边国家到时候也没有阳光。意大利太阳能光伏装机容量已经高达1800万千瓦，到时候意大利也会为本国的电力供应安全发愁。法国和西班牙在日食时也分别会失去500万千瓦的太阳能电力。

(二)对电网运营商的挑战史无前例

总部位于布鲁塞尔的欧洲输电网运营商联盟(ENTSO-E)因此在一次新闻发布会上表示，这将是一场“史无前例的挑战”。在整个欧洲范围内，要是3月20日当天天气晴朗的话，预计将有高达3500万千瓦的太阳能电力从电网渐次退出，这样的电力规模相当于150至200座中等规模的常规发电站。

“此前也发生过日食，”欧洲输电网运营商联盟在新闻发布会草稿中写道，“但是由于光伏发电装机的快速增长，我们现在确实面临很现实的风险。”因此欧洲各个电网运营商也从一年以前就开始为迎接这次日食着手准备应对措施。欧洲各个输电网运营商已经在原则上达成共识，就要说每个输电网运营商必须将太阳能电力中断产生的影响控制在自己所在的区域范围内，也就是说，柏林50Hertz输电网运营商必须负责维持德国东部电网的稳定，多特蒙德的Amprion输电网运营商必须负责维持德国主要工业区的电网稳定，TenneT负责维持德国中部从巴伐利亚州到石勒苏益格-赫尔斯泰因州狭长地带的电网稳定。

(三)日食期间保持不间断电话联系

与此同时，欧洲各国电网运营商将在日食发生期间保持密切联系：”在日食发生之前和发生过程中，我们计划在各大电网控制中心之间召开持续的电话会议“，欧洲输电网运营商联盟表示。此外，各大电网运营商将会在这一天向调度控制室投入更多人力。

原则上，德国拥有足够的发电站来平抑光伏电力的进入和退出，而让电网运营商担忧的是，电力交易商和电站运营商在紧急时间段里不能确保发电计划达到必要的精确度。一般说来，市政电力公司和区域供电商必须一直以15分钟为节点保持电力需求和电力供应之间的”平衡组“实现平衡。要是承担平衡组义务的某个单元没有严格执行，为了简便而按照小时平均值向电网发电，那么在日食的关键几个小时内这就可能引起系统过载。这其中的风险就存在于德国电力交易规则中：因为在3月20日前一天，市场参与者只能按照小时平均值进行下一天的电量供应交易。而更为准确的、对电网运行至关重要的以每15分钟为一个节点的交易要到前一天下午16时才开始。要是平衡容量(或叫做调峰容量)不足的情况太晚才被发现，那么电网运营商将来不及按照《能源经济法》紧急条款13.2的规定启动备用电站。在电网技术层面，日食有别于日常太阳起落的地方就在于速度。几乎所有的太阳能发电出力在短时间内消失，不久之后又很快在中午时分恢复发电。在这种特殊情况下，电力市场与15分钟平衡间隔之间的界面是否与技术上的电网控制相适应，这还存在很大不确定性。在不利的情况下，可能电力系统中没有足够的调节容量来使电网频率稳定在50赫兹;比较糟糕的情况是，电网节点自动保护机制被激发，出现区域性停电事故;在最糟糕的情况下，这种区域性停电升级至全欧洲范围的大停电事故。根据紧急事故处置方案，为保持电网稳定，电网首先要切除大型工业用户用电负荷。在此期间，也不能完全排除需要对整个地区或多个小城市在部分时段停止供电的可能性。

(四)德国全境将增加调节容量

电网运营商对应对好此次日食过程信心十足，他们已经与位于波恩的联邦网络署达成共识，将增加3月20日全德国的调节容量。那么到底情况会有多严重，只有等到更加可靠的天气预报出来之后，人们才能提前几天知道。其中的不确定性就在于不知道当天是否有大雾、扬尘或者雪花覆盖在太阳能板上面，因为这些会限制发电量的情况很难提前预知。“日食带来的问题非常形象地表明，随着电力系统中间歇性和分布式电源的大量增加，要保持系统安全稳定运行将面临越来越严峻的挑战。”欧洲输电网运营商联盟表示。然而，电网运营商从经验教训中学习的机会并不多：下一次影响全欧洲的日全食要11年后，也就是2026年8月12日才会出现。