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随着光伏占比增加,美国加州电力负荷"鸭子曲线"日益凸显!

中国电力网
2023-06-26
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据美国能源信息署的数据,随着加州太阳能发电量的增加,加州独立系统运营商(CAISO)的电网运营商发现,在太阳能发电量趋于最高的一天中,净负荷(减去可变可再生能源发电量后的剩余需求)有所下降。当为典型的一天绘制负荷图表时,可以看到净负荷曲线在中午大幅下降,然后在晚上太阳能发电量下降时急剧上升,如此形成的曲线看起来像鸭子的轮廓,因此这种模式通常被称为“鸭子曲线”。随着加州太阳能发电量的持续增长,中午净负荷的下降幅度越来越大,给电网运营商带来了挑战。



电网运营商需要随时平衡一个地区的发电量和电力需求。在大多数消费者睡觉和许多企业关门的时候,需求在一夜之间是最低的。早上,随着人们醒来,企业开始营业,需求开始增加。需求全天保持上升,晚上随着人们下班回家和居民用电量的增加而略有上升,然后在深夜再次下降。

但是,与传统发电厂(例如核能、燃煤和天然气发电厂)不同,太阳能和风能资源不能随意充分调度以满足需求,公用事业公司在一些时刻不得不削减这些资源以保护电网运营。太阳能只在白天产生,中午太阳最强时达到峰值,日落时减弱。随着更多的太阳能发电量上线,传统发电厂在中午的使用频率降低,鸭子曲线愈加明显。

鸭子曲线意味着两个与太阳能应用增加有关的挑战。第一个挑战是对电网压力。从中午到深夜,传统发电厂对电力的需求急剧波动,此时能源需求仍然很高,但太阳能发电量已经下降,这意味着传统发电厂(如天然气发电厂)必须迅速增加电力生产,以满足消费者需求。这种快速增长使电网运营商更难实时匹配电网供应和电网需求。此外,如果生产的太阳能超过了电网的使用量,运营商可能不得不减少太阳能发电,以防止过度发电。

另一个挑战是经济方面的。鸭子曲线的动态性会挑战可调度发电厂的传统经济性,因为导致该曲线的因素减少了传统发电厂的运行时间,从而导致电费收入减少。如果收入的减少使发电厂的维护变得不经济,电厂可能会在没有可调度的替代品的情况下退役。在净需求波动很大的系统中,可调度电力的减少使电网管理者更难平衡电力供需。

然而,鸭子曲线也为能源储存创造了机会。大规模部署电池等储能系统,可以将白天产生的一些太阳能储存起来,并在日落后释放出来。中午储存太阳能发电会使鸭子的曲线变平,晚上调度储存的太阳能发电会缩短鸭子的“脖子”。加利福尼亚州正在迅速建设电池存储;从2018年的0.2吉瓦增长到2023年4月的4.9吉瓦,预计加州运营商在今年年底前在该州再建造4.5吉瓦的电池存储容量。

鸭子曲线并不是加州独有的,它越来越多地发生在美国其他地区和世界各地,因为这些地方的太阳能发电份额正在增加。

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