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                  2017年的超级日全食对美国电力系统的影响究竟有多大

                  来源:北极星电力网???作者:上继 ???发布时间: 2017-08-30 10:45???浏览:

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                  2017年的超级日全食对美国电力系统的影响究竟有多大

                          月球遮挡日光会造就奇观中国足球竞彩网,同时也会削减太阳能发电的输出功率中国足球竞彩网。在加州,此次“超级日全食”一度造成太阳能的输出锐减了5.5 GW中国足球竞彩网。

                         时隔38年中国足球竞彩网,日全食再次出现在美国上空。8月21日上午中国足球竞彩网,整个北美地区都可以在不同程度上观测到日食现象中国足球竞彩网中国足球竞彩网,位于月球本影范围内的地区则可以看到日全食中国足球竞彩网。这条宽约113公里的本影区于美国西北部的俄勒冈州登陆中国足球竞彩网中国足球竞彩网,横贯14个州后中国足球竞彩网,在东南部的南卡罗来纳州进入大西洋(图1)。日全食的持续时间为2分钟左右中国足球竞彩网中国足球竞彩网中国足球竞彩网,整场日食持续了近3个小时中国足球竞彩网中国足球竞彩网。

                  图1 美国大型光伏电站分布以及日光遮挡比例

                  美国大型光伏电站分布以及日光遮挡比例图

                  数据来源:CAISO

                           月球遮挡日光会造就奇观中国足球竞彩网,同时也会削减太阳能发电的输出功率中国足球竞彩网。如图1所示中国足球竞彩网,只有极少数大型光伏电站位于日全食的影响范围内,但在一些太阳能装机较为密集的地区中国足球竞彩网中国足球竞彩网,日偏食也会造成较大影响中国足球竞彩网。加利福尼亚州是美国太阳能装机容量最大的州中国足球竞彩网中国足球竞彩网,此次日食中中国足球竞彩网,加州60—80%的日光都被遮挡。在北卡罗来纳州中国足球竞彩网,日光被遮挡的比例超过90%中国足球竞彩网。为了保障电力系统的稳定性中国足球竞彩网,日食引起的太阳能发电缺口需要通过其他手段来弥补。

                          截至2016年底中国足球竞彩网中国足球竞彩网中国足球竞彩网,加州的太阳能装机(包括光热发电中国足球竞彩网中国足球竞彩网、大型光伏电站和分布式光伏)接近14 GW中国足球竞彩网中国足球竞彩网,约占全美太阳能的40%中国足球竞彩网中国足球竞彩网。加州独立系统运营商(California ISO中国足球竞彩网,以下简称CAISO)负责加州大部分地区的电力市场和电网的运行中国足球竞彩网,其太阳能装机约为10 GW中国足球竞彩网中国足球竞彩网。在部分时段内,太阳能可以满足CAISO全网30-40%的负荷。除太阳能外中国足球竞彩网,CAISO内还包括火电(以燃气发电为主)中国足球竞彩网、核电中国足球竞彩网、风电中国足球竞彩网、水电以及生物质能中国足球竞彩网、地热能等其他可再生能源,同时也从附近的地区进口部分电力中国足球竞彩网中国足球竞彩网。在保证稳定性的前提下对各类能源进行经济调度是CAISO的主要任务之一中国足球竞彩网中国足球竞彩网。

                  图2 CAISO各类能源的日均输出功率中国足球竞彩网,8月14-18日(MW)

                  各类能源的日均输出功率图

                  数据来源:CAISO

                         图2显示了日食发生的前一周(8月14-18日)中国足球竞彩网中国足球竞彩网,CAISO内各类能源的输出功率在一天之内的平均变化情况中国足球竞彩网中国足球竞彩网。早9点至晚5点之间中国足球竞彩网中国足球竞彩网中国足球竞彩网,太阳能的出力占据较大部分中国足球竞彩网,整个系统的灵活性由燃气中国足球竞彩网、水力发电等方式提供,而核电始终保持稳定的输出中国足球竞彩网。

                          8月21日的日食使CAISO的太阳能输出发生较大变化(图3)中国足球竞彩网。早晨9点中国足球竞彩网中国足球竞彩网,网内的太阳能出力随着日食的出现而减小;11点左右中国足球竞彩网中国足球竞彩网,太阳能的输出降至最低,此时与前一周平均水平之间的差距达到5.5 GW;此后中国足球竞彩网中国足球竞彩网,日光被遮挡的比例逐渐降低中国足球竞彩网中国足球竞彩网,太阳能也开始恢复正常运行。

                  图3 CAISO太阳能输出功率曲线(MW)

                  太阳能输出功率曲线图

                  数据来源:CAISO

                         此次日食并未对加州电力系统的运行造成影响中国足球竞彩网。图4显示了8月21日CAISO内各类能源的出力情况中国足球竞彩网中国足球竞彩网。对比图2和图4可以发现中国足球竞彩网,早9点至11点之间中国足球竞彩网中国足球竞彩网,燃气发电中国足球竞彩网中国足球竞彩网、水电的输出功率以及进口电力的比重增加,弥补了日食引起的供电缺口;11点至下午1点中国足球竞彩网,太阳能出力逐渐恢复中国足球竞彩网,燃气发电等的输出功率也出现回落中国足球竞彩网,用电需求和系统的稳定性得到保障中国足球竞彩网。

                  图4 8月21日CAISO各类能源的输出功率(MW)

                  各类能源的输出功率图

                  数据来源:CAISO

                         事实上中国足球竞彩网,CAISO在2016年就已经针对此次日食开展了准备工作中国足球竞彩网。根据日食发生前的预测中国足球竞彩网,大型光伏电站的输出功率将减少4.2 GW中国足球竞彩网,分布式光伏将减少1.4 GW中国足球竞彩网中国足球竞彩网中国足球竞彩网,其他种类的能源需要在日食期间额外提供约6 GW的负荷。为此中国足球竞彩网中国足球竞彩网,CAISO与区域内的电力公司、燃气公司和发电厂合作中国足球竞彩网,提前准备好燃气中国足球竞彩网、水力发电机组等灵活性较高的备用容量中国足球竞彩网。另一方面中国足球竞彩网,日食期间太阳能的爬坡率(ramp rate)远高于正常水平中国足球竞彩网,若处置不当中国足球竞彩网,电力供需的不均衡将危及电网的稳定运行中国足球竞彩网。通过与美国西部多个电力公司建立“能源不平衡市场”(Energy Imbalance Market)中国足球竞彩网,CAISO可以与其他地区进行实时电力交易中国足球竞彩网,为系统提供了额外的灵活性中国足球竞彩网中国足球竞彩网中国足球竞彩网。此外,加州能源委员会(California Energy Commission)也对电力需求侧提出倡议中国足球竞彩网中国足球竞彩网,呼吁用户在日食期间提升能效,减少电力消费。

                          除加州之外中国足球竞彩网中国足球竞彩网,位于月球本影区边缘的北卡罗来纳州也受到日食的影响中国足球竞彩网中国足球竞彩网。北卡罗来纳州的太阳能装机容量在全美排名第二中国足球竞彩网,日食期间中国足球竞彩网中国足球竞彩网,州内的太阳能输出功率由正常情况下的1.8 GW降低至0.1 GW中国足球竞彩网中国足球竞彩网。但太阳能在北卡罗来纳州的电力结构中占据的比重较小中国足球竞彩网中国足球竞彩网,当地的电力公司也采取了应对措施中国足球竞彩网中国足球竞彩网,日食并未对该州电力系统的稳定性造成负面影响中国足球竞彩网中国足球竞彩网。


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