日全食要来了，太阳能发电大国德国会大停电吗？

2015年3月20日北半球的天空将上演一场日全食。对于德国而言，这不仅是天文奇观那么简单。德国太阳能发电比重最高已达50%，这对于电网运营商来说，相当于20座核电站在最短时间内接入电网。如此短时间内这样大规模电力的接入与退出，在欧洲电网运营历史上是史无前例的。德国人将面临大停电的风险吗？

【无所不能 文|杨剑】2015年3月20日北半球的天空将上演一场日全食。由于月球穿过太阳和地球之间，本影接触地表使得该区域完全得不到阳光，而形成日全食，同时在本影两侧是千公里的半影范围内遮挡部分阳光，形成日偏食。此次日食发生的地区包括冰岛、欧洲、非洲北部、亚洲北部。对于天文爱好者来说，这是一次难得的盛宴，但同时，对于德国，这个光伏发电超过39,000兆瓦的国家,其电力网络会经历一次不小的考验。

从2013年开始各媒体就开始了热烈的讨论。欧洲输电调度中心协会（ENTSO-E）警告，随着近年来欧洲对太阳能发电的依赖程度日益提高，此次的日食现象，恐怕会对欧洲电力供应带来前所未有的考验。

2014年9月德国著名的《明镜周刊》发表了题为《日食将给电力运营商带来恐慌》的文章，文章认为，如果3月20日这天阳光灿烂，当日食发生时，几分钟内全德范围内的光伏发电量会瞬间下降，而日食过后，光伏发电量又会在短短几分钟内迅速上升，这表示要维持电力系统的平衡，必须压减相应规模的供电负荷，这将对整个电网安全和稳定性带来不可预知的挑战。文章也对德国近年来政府补贴新能源，大力发展光伏发电这一政策提出质疑。

德国《世界报》2月20日经济专栏作家Daniel Wetzel在题为《3月20日全德将面临断电威胁》的文章中指出，时值北半球初春，尽管将在德国上空发生的并不是完全的日全食，月球影子遮住约80%的太阳，但根据奥登堡能源与气象系统研究所对日食发生时太阳能发电能力的模拟研究表明，日食发生在德国时间上午9:30左右，此时太阳能光伏发电量可能瞬间降至1000万千瓦。如果当天是大晴天，其影响就相当于10座核电站同时退出行。

图1.2015年3月20日日食发生时太阳能发电量模拟

然而更大的麻烦是两个半小时之后，太阳会在大约正午12：00左右从月球后面钻出来，此时太阳直射下，瞬间高达2000万千瓦的光伏发电量将涌入电网。这对于电网运营商来说，相当于20座核电站在最短时间内接入电网。如此短时间内这样大规模电力的接入与退出，在欧洲电网运营历史上是史无前例的。对于从邻国电力进口这一途径，德国四大电网运营商TenneT，Amprion，50 Hertz和TransnetBW也并不抱太大希望，因为届时周边国家也同样受日食困扰。拥有光伏发电容量高达1800万千瓦的意大利，到时也应该在为本国的电力供应的安全问题而犯愁。法国，西班牙也分别在被各自的500万千瓦的光伏发电容量所困扰而爱莫能助。

当然，对于这场即将到来的日食对德国以至欧洲电网影响，也有非常乐观和冷静的声音。比如，德国《光伏杂志》(PV Magazine)采访了位于弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究院院长(Fraunhofer ISE)Eicke Weber,他认为，日食的发生时光伏电力的变化是可以计算和预测的，并且据此对所需容量做出调整，不仅是日食，在德国任何的极端气候条件下我们都要对此做出调节容量。《奥斯堡汇报》(《Ausburger Allgemeine》)采访了联邦可再生能源协会会长，Hermann Falk 先生，他对于日食威胁论也不以为然，他说，“当月球慢慢遮挡太阳的时候，太阳能装置也在逐渐关闭或者说发电量逐渐减少，同样月球移开的过程也是逐步的，并且是偏食而非全食，对电网运营者来说是可以做好足够准备的;此次日食对电网运营商的挑战程度也取决于当日的天气状况，但是电网的崩溃或是停电几乎是不可能的，德国电网的坚固程度使我有足够的信心，能够非常稳定的度过日食。”

对于此次日食是否真的需要担心，来自柏林科技与经济大学(HTW Berlin)的太阳能专家 Volker Quaschning及他的团队做出了系统地研究,并得出了以下四点结论:

1.  在德国，日食对于太阳能发电以及电力供应系统的影响程度主要取决于3月20日这天的天气状况或者说云层覆盖的状况。如果当天多云或者大雾，那么保持电网运行稳定就要相对容易些。如果3月20日这天阳光普照，那电网面临的压力就非常大了。但是，不管这两种哪种状况发生，都是可以估算并可以掌控的。

2.  从技术上来说，即使当天阳光普照，德国现有的抽水蓄能式电站的容量也可以平抑日食发生和结束时太阳能发电所产生的巨大波动，

3.  在常规发电站中，燃气发电站具有可以快速调配的特质，它可以用来弥补太阳能发电的缺失。在此，电网运营商需要做出周密的计划以确保电力供应。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。

4.  在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，应对极端恶劣天气，这也是非常必要的。

日食并不是常见现象，下一次将在2021年发生,到时德国只会被轻微影响,而在2081年又将发生一次全日食,到时又会影响整个德国,特别是光伏已成为当地支柱性电源之一的西南部，柏林科技与经济大学的研究者呼吁, 对电网短时间震荡的预计, 以及找到更有效平复震荡的方法将显得越来越重要.对于可再生能源的投资与开发, 仍将是未来讨论的热点和各种争议的来源.

截至目前为止,官方尚未有任何面向普通民众,在日食期间的特别公告.德国民众对此话题在推特上的讨论也千奇百怪，更多人关心届时如何观测这一奇观，对于断电以及这几分钟的黑暗，大多数人没有任何担忧，就像日出日落，白天黑夜一样自然度过。

以下是三位普通德国人对此事的看法：

3月20号德国会出现日食，你觉得会对德国电网造成冲击吗？

L.N:我只关心，到时会不会对我家的电表造成冲击。我们每年交那么多的税，要是政府连这个都处理不好，下次大选我就要改选票了。

M.K: 德国的电费从3年前开始已经涨了大概一倍了。要是连这个都处理不了，德国就该考虑恢复核电。反正我是不觉得有什么理由废弃核电。

T.E：我看过这方面的报道，发电厂有足够的设备在日食发生前后来调整供电量，来平衡日食造成对太阳能电网造成的冲击。我现在考虑明天怎么看日食。