光伏給電網(wǎng)帶來(lái)“鴨子”負(fù)荷曲線 什么是最好的“烤鴨”技術(shù)？

:福布斯網(wǎng)站發(fā)表署名David Carlin的文章，題目是：The Solar Revolution Is Coming: Duck! 前一句的意思是“太陽(yáng)能革命正在到來(lái)”，這里Duck是雙關(guān)語(yǔ)：一方面是指太陽(yáng)能光伏帶來(lái)的負(fù)荷“鴨子”曲線，另一方面是指如何因勢(shì)利導(dǎo)應(yīng)對(duì)這個(gè)鴨子曲線。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“國(guó)際能源小數(shù)據(jù)”）

加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）在評(píng)估加州的電力生產(chǎn)和需求時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了這只“鴨子”。過(guò)去的幾十年以來(lái)，各國(guó)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商掌握了需求的預(yù)測(cè)模型，并能相應(yīng)地調(diào)度發(fā)電產(chǎn)量以隨時(shí)滿足需求。但太陽(yáng)能光伏的出現(xiàn)為需求的計(jì)算增加了一個(gè)新的維度。與煤電、核能和天然氣發(fā)電不同，太陽(yáng)能是“不可調(diào)度的”，這意味著它不能隨意增加或減少。相反，太陽(yáng)能發(fā)電取決于天氣、季節(jié)和時(shí)間。太陽(yáng)能的間歇性意味著電網(wǎng)管理者必須重新考慮如何利用常規(guī)電廠。太陽(yáng)能發(fā)電越多，對(duì)常規(guī)電廠（稱為“凈負(fù)荷”）的需求就越低。在一個(gè)典型的日子里，凈負(fù)荷圖看起來(lái)就像鴨子。早上，隨著更多的太陽(yáng)能光伏上網(wǎng)（鴨尾巴），凈負(fù)荷下降。當(dāng)太陽(yáng)最強(qiáng)的時(shí)候（鴨的腹部），凈負(fù)荷在中午左右見底。然后，在傍晚時(shí)分，隨著太陽(yáng)能發(fā)電量的下降和整體能源需求的增加（鴨脖子），凈負(fù)荷迅速上升。最后，當(dāng)人們睡覺時(shí)（鴨頭），凈負(fù)荷下降。隨著太陽(yáng)能發(fā)電份額的增加，鴨子的肚子會(huì)越來(lái)越深，脖子越來(lái)越長(zhǎng)。

這只看上去友善的鴨子讓電網(wǎng)調(diào)度頭疼不已?；矩?fù)荷發(fā)電廠（如煤和核電站）的建設(shè)是為了持續(xù)運(yùn)行。如果因?yàn)轼喿拥拇嬖?，在中午關(guān)閉這些基本負(fù)荷電廠，然后在晚上滿負(fù)荷運(yùn)行是困難和昂貴的。電網(wǎng)管理者通常依賴天然氣作為峰荷電廠來(lái)應(yīng)對(duì)需求負(fù)荷的變化，然而許多天然氣廠只在峰荷運(yùn)行，在經(jīng)濟(jì)上對(duì)發(fā)電商和消費(fèi)者都是低效的。此外，凈負(fù)荷的大幅波動(dòng)會(huì)損害電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。一個(gè)次優(yōu)的解決方案是“削減”太陽(yáng)能，限制進(jìn)入電網(wǎng)的太陽(yáng)能發(fā)電量，以平滑凈負(fù)荷曲線，但這會(huì)導(dǎo)致大量的可再生能源能量浪費(fèi)。

我們能否將這只鴨子“煮熟”呢？

雖然擴(kuò)大太陽(yáng)能光伏的使用確實(shí)存在挑戰(zhàn)，但也有許多有效的解決方案。首先，可以通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)更大的電網(wǎng)系統(tǒng)，可以在更多的地方進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，可以在一定程度上平滑需求高峰負(fù)荷。

其次，確立實(shí)時(shí)的市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制也將有所幫助。目前，消費(fèi)者和企業(yè)以平均價(jià)格購(gòu)買電力。然而，由于供求關(guān)系的變化，電力的現(xiàn)貨價(jià)格變化很大。當(dāng)需求量最大時(shí)，一個(gè)實(shí)時(shí)定價(jià)的智能電網(wǎng)將收取更多的晚間電費(fèi)。這一價(jià)格信號(hào)可能會(huì)促使人們?cè)诟唠妰r(jià)的時(shí)段減少消費(fèi)，從而在一定程度上緩解需求激增。同樣，實(shí)時(shí)定價(jià)將使用戶能夠以合理的價(jià)格向電網(wǎng)出售電力，減少電力供應(yīng)過(guò)剩期間的生產(chǎn)過(guò)剩。

實(shí)時(shí)定價(jià)也可以與能效措施相結(jié)合，具體來(lái)說(shuō)就是消費(fèi)者購(gòu)買能源效率更高的產(chǎn)品，用更少的能源做更多的事情。自1980年以來(lái)，美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)了近200%，而能源使用卻增長(zhǎng)了不到50%，正是效率的提高減少了對(duì)電網(wǎng)的壓力，每年為用戶節(jié)省數(shù)十億美元。在電力供應(yīng)端，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以使用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)更好地預(yù)測(cè)供需變化。

此外，不同的太陽(yáng)能技術(shù)也可以發(fā)揮作用。聚光太陽(yáng)能發(fā)電（CSP）利用反射鏡將太陽(yáng)光線聚焦，加熱水并驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，生產(chǎn)更多的可調(diào)度能源，可以通過(guò)在不同地區(qū)和不同時(shí)段運(yùn)行來(lái)補(bǔ)充光伏發(fā)電量。從生物燃料、潮汐能等其他可再生能源技術(shù)也將繼續(xù)增長(zhǎng)，有助于實(shí)現(xiàn)清潔能源結(jié)構(gòu)的多樣化。

最后，電池儲(chǔ)能是最有前途的“烤鴨”方法?，F(xiàn)在，新的電池技術(shù)以可承受的價(jià)格實(shí)現(xiàn)了更大的能量?jī)?chǔ)存。在過(guò)去的十年里，電池價(jià)格下降了近90%。許多專家認(rèn)為這只是一個(gè)開始。Wood Mackenzie的一份報(bào)告預(yù)計(jì)，2018年至2024年間，電力存儲(chǔ)將增長(zhǎng)1300%以上。瑞銀（UBS）分析師估計(jì)，到2030年電力儲(chǔ)能行業(yè)可能價(jià)值近5萬(wàn)億美元。如果說(shuō)20世紀(jì)10年代是“太陽(yáng)能的10年”，那么20世紀(jì)20年代很可能是“電池儲(chǔ)能10年”，這樣的發(fā)展將使太陽(yáng)能生產(chǎn)商能夠儲(chǔ)存能量，并在需要時(shí)將其釋放到電網(wǎng)中，一勞永逸地解決鴨子問(wèn)題。

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