如果你開了一盞燈,就必然有人在某個地方加了一鏟煤,這是傳統電網體系的黃金法則。最近,德國主流媒體之一的《世界報》刊登了一篇封面文章:日食會制造雙倍的黑暗嗎?一下子在民眾間掀起了千層浪:原來日食對公眾而言不只是觀賞性的自然現象,背后還有那么多故事和隱患。
日食會制造雙倍的黑暗嗎?
2015年3月20日上午,整個北半球將觀測到難得一見的日全食。對于天文愛好者來講,這是一次難得的福音,可是對于新能源行業的人們,尤其對光伏從業者來說,聽上去就覺得是災難。
德國目前光伏發電裝機容量約3900萬千瓦,在夏季陽光明媚的中午,光伏發電量甚至占到德國最大用電量的一半以上。但2015年的3月20日,這一支柱會被折斷——這天德國和整個歐洲將經歷的日食會讓大量光伏發電設備無光發電,電網運營商擔心會影響供電的安全穩定。
盡管直到2015年初媒體才較多關注此次日食事件,但能源行業的專家們,尤其是電網公司于一年前就開始無聲無息地應對日食可能帶來的巨大危害,甚至2003年上一次日食之時就有所準備。
相比上次日食,時隔12年之后,德國第一次在安裝了這么多的光伏組件后遇到高于80%遮擋度的日食。盡管下一次日食將在2026年夏天再度發生,但再次如此接近日全食的黑暗度要等到2081年才會再現——那時說不定光伏等新能源已經全部超級自動化且全球能源互聯網已經建成,人們利用科技和時差(歐洲黑暗之時中國恰好是白天,可利用時差支援調度)即可安然度過。
日食對光伏的影響顯而易見——無風無光就無法產出電力,歐盟輸電聯盟由此并未排除發生大停電的可能。
奧登堡能源與氣象系統研究所受電網運營商委托開展了相關研究,研究表明,在日食開始的德國時間上午9:30左右,光伏發電出力可能瞬間減少1200萬千瓦。要是當天是大晴天的話,其影響就相當于10座核電站同時退出運行。
而在兩個半小時之后,太陽會在中午12點左右從月亮后面鉆出來,因為在太陽的突然照射下,短時間內升高至1900萬千瓦的光伏發電出力將進入電網,相當于把20座核電站突然接入電網。
相當于廣東省一半電力消失
為何太陽一來一回會有如此巨大又如此不同的影響呢?
對于電網調度者來講,晴天正午雖然光伏發電到處爆表,但這樣的沖擊并不是挑戰最大的,更可怕的是日落。中午、下午有大量的光伏出力來覆蓋負荷,大部分常規火電廠都處于最低發力狀態,可是日薄西山之后必須迅速推高火電廠發電出力來彌補空當——這可不是猛加幾鏟煤就可以解決。火電廠接替光伏發電的速度和配合程度必須非常高,不然電網很容易從振蕩走向崩潰。
非常不利的是,太陽落山之時,正遇千家萬戶照明,點火做飯,看電視洗衣服,本來這些負荷在傳統的電力供應體系下不足掛齒——和已經停機下班的工業負荷相比,它們其實是小兒科。問題是在裝了很多分布式光伏的家庭,這些自用負荷白天都是和光伏發電相融合混搭的,電網調度中心看到的是到處一幅幅倒灌的壯麗場面。可是到了傍晚,這些分布式“電源”突然個個調轉槍口都變成“負荷”,不僅不幫忙,還倒打一耙,電網負擔可以想見。
所幸德國電網并非獨樹一幟,而且網內、網外可供調度的資源豐富,電網架構也頗堅強,使得大規模的電力征調成為可能。另外,太陽落山綿軟悠長,幾小時的準備時間對電廠來講雖然不適卻也勉強可以,何況還有電力市場,整個歐洲如法國波蘭奧地利都會幫助德國。
令人沮喪的是,日食會加速這樣的日出日落的更替過程,而且這還不是針對德國一個國家,不要忘記法國還有500萬千瓦,意大利也有1700萬千瓦的光伏電站。一瞬間天昏地暗,幾乎相當于廣東省一半的電力消失。更可怕的是不久之后,這些電力又全數到來并變本加厲——此時已經是正午十二點,產生的光伏出力當然會大于九點半的朝陽。
與往常嘈雜的能源爭論不同,這次日食在德國媒體并未引發大范圍的關注,原因是絕大多數人認為如果我們能度過黑夜,為什么我們不能度過沒有太陽的白天?德國著名的《焦點》周刊發布的投票顯示,幾乎所有人都選擇了不相信德國會因日食出現大停電危險。
專業人士卻沒有這么樂觀——日食帶來的危險不在太陽消失的那一刻,而是重見天日的正午。電網公司調度中心的專家此刻無暇他顧,該做的準備早就做好了,其他也只能各安天命了。
正在出現的變革
如果真的發生這些,不僅是德國,整個歐洲都將陷入黑暗。
2014年底率團與廣東電網訪問交流的德國華人新能源協會的專家們曾經在廣東電網領導面前形象比喻道:日食發生就好比是讓一個人餓肚子,幾天不吃飯,雖然悲摧但還勉強可以挨過去,真正讓人無法忍受的是馬上又讓你吃一堆包子,那種撐死的感覺真是生不如死。
好在德國的四大電網公司宣稱,在提高了備用容量之后,結合充足的抽水蓄能電站和天然氣電站,這樣的情勢是能夠被控制住的。但這只是理論推理。
為了這一瞬間,德國出現了很多可喜的變革。
首先,人們開始反思可再生能源法中必須百分百接入新能源的規定是否還與時俱進。事實上之所以日全食造成的危害在德國影響最大,即因為德國硬性規定光伏必須并網全部消納。這種規定未必在任何時候都滿足電網系統安全的需求。
其次,人們開始呼吁重視電網公司對于新能源發展的引導和貢獻作用。光伏并網的自動化和電氣化聯接理應受到電網公司的更多指導和協調,人們已經習慣了對電網公司的霸道和任性多有不忿,但無形之中忽略了電網無處不在的服務和支持,對這個行業的難度和復雜性也是屢屢低估。
再次,人們開始對自由市場條件下的經濟行為充滿了懷疑和期待。在一個完全自由的電力交易市場上,如果所有人都知道日食會讓電力生產有問題,大部分的交易商會傾向做空還是做多?老百姓的需求是否會受到約束?如果當日企業不生產,居民不開燈,電網遇到的沖擊就會小很多。
最后,人們對能源行業的認知水平和對能源互聯網的期待程度都大大提高。能源行業下一步要獲得人們更多的關注和投入,就必須透過智能家居、電動汽車、智能建筑和能效管理來直接與人身邊最緊密的物相連,一旦能源供給也和人的需求直接相連并能夠隨時調劑,那么再遇到類似自然事件之時,全局動員和管理就成為可能。
但無論技術和準備能進行得多完善,也不能完全抵御自然世界的約束,好比13億人如果同時給電動汽車充電,電網再堅強也會崩潰。歐洲這一次遇到的日食奇觀,將是大自然對人類的科技進步野心和自強不息的生存能力提出的一個新的挑戰。
當然最好的解決方案是:我們祈求上蒼,讓2015年3月20日普降大雨,至少也是陰云密布,最好就是普降大雪,蓋住光伏板。