《德国优化电网管理,应对太阳能发电高峰》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2025-02-20
  • 在2025年,德国太阳能行业协会(BSW-Solar)宣布,德国已经采取了多项技术和监管措施,以确保在阳光充足、太阳能光伏发电量大而能源需求量较低时,电网不会因过载而导致停电或断电。随着德国太阳能发电量突破100吉瓦,到2024年,地面和屋顶安装的系统容量已能满足该国14%的能源消耗。


    为确保电网的稳定运行,德国议会于2024年1月底通过了《能源产业法》(EnWG)的改革,引入了降低风险的法规。BSW-Solar指出,这些改革措施优化了可再生能源融入电网的进程,要求配电网运营商未来定期验证光伏系统的可控性等干预措施。这些法规基于2012年的《系统稳定性条例》,规定在电网频率超过上限时,光伏系统不会直接关闭,而是“功率会受到逆变器(太阳能系统的控制仪器)的持续限制”。布伦瑞克工业大学电网整合专家Bernd Engel教授解释说:“频率越高,逆变器的供电功率就越低。”

    光伏系统的关闭机制也得到了改进,不再严格按照50.2赫兹的频率关闭,而是分阶段以不同的频率关闭。自2018年起,这种系统友好型行为已成为欧洲光伏投资者的强制性要求。实践已经证明,使用逆变器逐步降低功率可以有效稳定电网频率。

    尽管德国在太阳能发电领域取得了显著进展,但德国联邦信息安全局最近警告称,依赖大量中国生产的逆变器可能使德国的能源供应面临潜在干扰。然而,德国仍致力于维护其世界上最稳定的能源供应体系之一,通过不断优化电网管理和加强技术创新,确保太阳能发电的高效利用和电网的稳定运行。

  • 原文来源:https://www.wedoany.com/zh-cn/shortnews/bRadnVKg.html
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  • 《太阳能+储能项目或将成为清洁能源发电主导》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-11-04
    • 在过去的十年,储能系统通常服务于电网的边缘。但风力发电和太阳能发电成本的持续下降正在加强电池储能系统的关键作用。从印第安纳州到亚利桑那州最近一轮部署的储能项目表明,美国储能市场正在蓬勃发展。 特斯拉公司在加利福尼亚州Mira Loma部署的装机容量为80MWPowerPack储能系统 公用事业厂商北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)主要负责运营和管理美国中西部一个规模较大的燃煤发电项目。该公司的企业客户只有五家工业厂商,其中包括英国石油公司在印地安那州怀廷的一家大型炼油厂、普莱克斯公司以及三家大型钢铁制造商,占其能源需求的40%。 当北印第安纳公共服务公司(NIPSCO) 在2018年展望未来十年的发展时表示,当前装机容量为2.09GW的燃煤发电组合无疑将继续提供足够的电力,但也会造成越来越多的经济损失。在进行了广泛的研究(其中考虑了六种可行的能源组合)之后,北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)选择了一项能够为客户提供更加优惠价格的计划:到2023年关闭78%的燃煤发电产能,到2028年再关闭剩余22%的燃煤发电产能,并采用风力发电、太阳能发电和电池储能系统进行替代。到2022年,将首先通过增加风能来推动投资组合的转变,此后太阳能发电和太阳能+储能项目将成为清洁能源发电的主导。 北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)计划部署的太阳能+储能项目令人关注。总部位于加利福尼亚州奥克兰的开发商LS Power公司资深储能工程师Cody Hill说,“如果没有部署储能系统,将很难建设更多的太阳能发电设施,现在必须进行大规模的时移,以保持太阳能发电产业的增长。” 部署电池储能系统开始在市场上获得利润,提供了短暂的频率调节或低价套利。特斯拉公司在澳大利亚部署的早期大型储能项目提供了一种算法驱动的电池组,该电池组可以在较短的时间内接入更大的电网,以更好地匹配负载峰值。在其他领域,电动汽车充电厂商已经开始对小部分负载进行时间转移,使用电动汽车作为需求侧管理,从而为电池储能系统的应用打开了大门。早期的储能项目大多规模很小:电池容量可以为城市电动公共汽车提供补充电力,或者用于微电网的本地试验。 然而,根据美国能源信息管理局(EIA)的调查数据,在经历了长时间的缓慢增长之后,美国的电网规模储能部署即将实现飞跃式增长。到2021年,装机容量从现在的1GW增加到近2.5GW,这一增长主要是由两个大型储能项目带动的,一个是佛罗里达州部署的装机容量为409MWManatee储能项目,另一个是在纽约皇后区分阶段建设的装机容量为316MW Ravenswood储能项目。这一增长不仅受到储能系统成本下降的推动,还受到清洁能源发电价格持续下跌的推动。一些预测者却忽略了这一新兴动态。尽管从历史上看,储能系统沿着成本曲线的发展速度一直较慢,但随着风能和太阳能成为最便宜的发电方式,储能系统的成本仍将持续下降。 根据彭博社新能源财经公司今年早些时候发布的一份调查报告,从2018年上半年到2019年,锂离子电池的平准化电力成本(LCOE)下降了35%,降至187美元/ MWh。成本大幅下降,使部署储能系统替代化石能源发电设施带来了更大的可能性。 北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)的资源计划对美国电力行业产生了一定的影响。炼钢和煤炭行业是印第安纳州的主要产业,炼钢工厂在电力需求激增时可以对电网产生巨大的拉动作用。但是这十年来,关闭燃煤发电设施的浪潮远远超出了预期,从2007年到2017年关闭了装机容量55GW的燃煤发电设施。大多数人认为,在美国政府的干预下,关闭燃煤发电设施的措施将会放缓。但去年关闭的燃煤发电的产能超过10GW,燃煤发电如今对美国发电的贡献率已从50%降至近25%。 北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)并不是唯一一家对此发出警告的公司。总部位于加利福尼亚州的太平洋天然气和电力公司(PG&E)和亚利桑那公共服务公司(APS)最近都发布了部署储能系统的计划,可以避免新建和升级发电厂。综合起来,储能系统现在可以与风力发电和设施太阳能发电设施已处于同等地位。在部署任何类型的新容量时,储能系统很可能被视为标准配置。尽管评估储能系统的经济性可能更为复杂,因为它提供了广泛的创收服务(投资回报率取决于所有者使用的方式而有所不同),但公用事业公司现在认识到,构建储能系统可以创造真正多功能的资产,无论其发电组合如何。 Hill说,“太阳能发电设施看起来就像是一种固定收益类型的资产,就像债券一样。而电池储能系统更像是期权,可以在不同时间出售电力。但是从财务上来说,储能系统看起来更类似于开发高峰期的太阳能发电设施。” 到2020年代中期,亚利桑那公共服务公司(APS)计划部署装机容量为850MW的储能系统。而从该公司的发展战略中得出的一个结论是,风力发电和太阳能发电的增长正在变得普遍,而部署储能系统的策略显然是出于套利目的。 太平洋天然气和电力公司(PG&E)日前发布了自己的储能部署计划,计划以装机容量为567MW的储能系统取代装机容量为670MW的三座关闭的天然气发电厂。储能系统具有经济性当然得益于规模,扩大规模可以提高储能所有者的经济效益。并且随着装机容量的增加,储能系统的成本也会下降。最终,储能系统部署者将从早期需求中获利。 储能系统的加大部署规模并不完全取决于价格。如今的融资结构(即使在亏损能力的情况下也能为发电商创造单独的收入流)以及变化的监管环境,可能意味着传统发电设施的部署可以继续进行。例如,美国政府最近对俄亥俄州州现有核电和煤炭产能的支持与北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)的计划形成了对比,因为美国政府可以为俄亥俄谷电公司的燃煤电厂的未来损失提供补贴。 清洁能源发电设施部署如今发展迅速。NextEra公司在7月底宣布将为俄克拉荷马州的西部农民电力合作社建设一个装机容量为700MW的三重混合能源项目,该项目由装机容量各为250MW的风力发电设施和太阳能发电设施,以及装机容量为200MW的储能系统组成。虽然储能系统还不能起到长期供力的作用,但确实可能出现系统性影响。Hill指出,从历史上看,建于20世纪中叶的抽水蓄能电站为传统燃煤发电厂和核能发电厂提供了一种逐渐提高经济效益的途径。他推测,随着与可再生能源发电设施配套部署变得越来越普遍,储能系统装机容量将会进一步增长。 Hill说,“就目前而言,储能系统的持续时间放电时间通常只有几小时,也不一天或几天。但即便是如此短的持续放电时间也足以大大提高风力发电和太阳能发电的价值。” 随着风力发电和太阳能发电迅速成为廉价商品,并且可以在各地轻松构建,它们正在颠覆电力市场促进公用事业公司发布一系列新决策。随着储能系统变得无处不在,它也将开始影响电网的发展。装机容量为300MW甚至400MW的电池储能系统无疑是大型的独立单元。但是,如果一个地区部署10个这样的储能系统,将会发生什么?对于储能系统而言,网络效应现在似乎是不可避免的。当区域储能资源从兆瓦级别提高到兆瓦级别时,其发挥的作可以像虚拟发电厂一样。
  • 《日本着力提高太阳能光伏发电的能效》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2021-12-02
    • 改善日照条件,降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外,更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此,日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 11月13日,《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)在英国的格拉斯哥闭幕,大会就《巴黎协定》实施细则等核心问题达成共识,标志着世界各国踏上全面应对气候变化的新征程。 日本首相岸田文雄在11月1日本国大选结束后的第二天便赶赴英国出席COP26世界领导人峰会并发表讲话,重申了前首相菅义伟在4月22日由美国主办的领导人气候峰会上宣布的日本减排目标:到2030年温室气体排放量比2013年减少46%,并努力挑战更高的50%,2050年实现碳中和。 日本要实现这一承诺目标,关键需要加大力量实现电力行业的减排。今年1月日本经济产业省公布的《2050年碳中和绿色增长战略》显示,电力行业仍然较多地依靠传统的燃煤燃气发电,二氧化碳排放量占比为37%,居各行业之首,日本也因此在COP26会议期间被全球环保团体“气候行动网络”颁发“石化奖”。 为解决这一减排关键难题,按时兑现减排目标,日本政府10月22日公布的第6版《能源基本计划》首次提出“最优先”发展可再生能源,提出到2030年可再生能源发电量的占比将达到36%~38%,大幅高于2018年公布的第5版计划所提出的22%~24%的目标。2019年日本的可再生能源占比仅为18%,因此需要加倍的努力,方能兑现承诺的减排目标。 1.将太阳能作为可再生能源的“主力军”。 可再生能源发电主要包括水能、风能和太阳能。 首先看水力发电,日本由于燃料资源匮乏,水力则成为其本土的主要发电资源。过去一个时期日本积极发展水电,1960年水电占比超过50%。后因进口石油价格低廉,转而积极发展火电,加之上世纪70年代大力发展核电,遂水电占比逐年下降,至2009年仅占6%。要在已经废弃的水电基础上重振水电,恐非日本的明智之选。 另外,气候变化引发的自然灾害及其次生灾害也是考量发展水电利弊的不可忽视的要素。例如,今年夏季巴西遭遇91年来最严重的旱灾,给水电敲响了警钟。 巴西可再生能源发电装机总量居南美国家之首,其中水电占比76.8%。据报道,这场旱灾导致巴西的水电站蓄水量严重不足,多座水电站无法足额发电,继而引发电价攀升,迫使巴西政府采取提高燃气等能源的价格、限电等措施。 巴西的这场旱灾及其引发的水电危机再次绷紧了世界畏惧气候变化的神经,使各国重新审视水力资源作为可再生能源发电的利弊,日本也或会从中有所汲取。 同样受气候变化捉弄的还有风能发电。风电是欧洲各国为实现减排目标发展可再生能源发电的重要选项之一,但是,今年夏季以来欧洲的风量减弱,使欧洲的风电遭受打击。受“风灾”影响今夏欧盟的风电总量比去年减少7%,其中西班牙是“重灾区”。 西班牙被誉为“脱碳先进国家”,在其电能结构中,风电占据20%的较大比例。受此次“风灾”影响,9月份的风电量比去年同期减少20%。由于受灾减少的电力需要由只占30%的天然气火电来弥补,所以引起了西班牙的天然气价格和电价暴涨,9月份生活用电价格同比上涨35%。西班牙的“风灾”及其次生灾害的影响深度波及欧洲,一定程度助推了欧洲的能源危机。 一般认为太阳光同样会受气候变化的左右,冬季光照减少,太阳能光伏发电量随之下降。例如,去年12月至今年1月日本曾一度供电紧张,其原因被指“光电量减少”。但是,日本经济产业省的实证结果表明,太阳光(对光伏发电)的影响几乎可以忽略不计,主要原因是枯水期导致水电量下降。因此,太阳能光伏发电受气候变化的影响比我们想象的少得多。 鉴于以上巴西的水电和西班牙的风电以及日本的光电典型案例,日本的第6版《能源基本计划》将36%~38%的可再生能源比例划分为:太阳能14%~16%、风能5%、水能11%,这一配比不无道理。从这一比例可以看出,日本将太阳能确定为可再生能源的“主力军”。 2.依靠科技力量提高太阳能光伏发电的能效。 据中国能源信息平台的资料,截至2019年日本的太阳能光伏发电装机达到6184万千瓦,仅占当时可再生能源的7.2%,未来有很大的发展空间。但是,日本的太阳能光伏发电低能效以及由此产生的电价过高等问题,是阻碍太阳能光伏发电发展的瓶颈。 为解决这一瓶颈问题,日本政府于2009年11月就启动了“太阳能发电富余电量收购制度”,并于2012年7月1日开始实行“固定电价收购政策”,以鼓励企业和民间大力发展和使用包括太阳能在内的可再生能源发电。这些政策有效促进了可再生能源发电领域的投资,到2018年底,可再生能源发电装机增长了4600万千瓦,其中居民太阳能光电增长了583万千瓦,非居民太阳能光电增长了3722万千瓦。 为了降低太阳能光电的收购价格,日本政府从2017年开始对2兆以上容量的太阳能光伏发电实施竞价机制。通过竞价,中标价由2017年11月的17.2~21.0日元/千瓦时下降至2019年9月的10.5~13.99日元/千瓦时。 尽管日本官方、企业和民众为发展太阳能光伏发电作出了一系列的努力,但是,其太阳能光伏发电的成本仍然较大幅度地高于美国、中国等国家。根据国际可再生能源机构(IRENA)的统计,日本的太阳能光伏发电的成本为1千瓦时/13.5日元,是中国(5日元)、美国(6.5日元)的2倍多,比法国和德国高出80%。 因此,改善日照条件,降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外,更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此,日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 据日本学者藤和彦撰文介绍,东京大学先端科学技术研究中心冈田至崇教授的研究小组正在研发利用量子点理论完成光电转换的“量子点太阳电池”。 据科技资料介绍,量子点太阳能电池是第三代太阳能光伏电池,也是最新、最尖端的太阳能电池之一,在普通太阳能电池之中引入纳米技术与量子力学理论。与其他吸光材料相比,量子点具有独特的优势:量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小,可以使太阳能电池吸收特定波长的光线,即小量子点吸收短波长的光,而大量子点吸收长波长的光,增大了吸收系数,提高了光电转换效率。大量理论计算和实验研究表明,量子点太阳能光伏电池在未来的太阳能转换电能中显示出巨大的发展前景。 另外,日本爱知县一宫市的一家风投企业(MCCQUANTA)研发出一种装置,安装在现有的太阳能光伏板可提高其2倍的发电能效,并于10月下旬批量生产。 这一装置也是通过应用量子现象,更多地提取太阳光照射在光伏板产生的电子,以提高光电转换的能效。据称,这一装置如果被广泛使用,“即使不增加用地也可增加2倍的发电量,还可降低一半的成本”。 COP26期间,与会领导人签署了《格拉斯哥气候公约》。公约要求各国加紧努力,逐步减少不使用技术控制二氧化碳排放的发电厂,倡导可再生能源发电,并呼吁结束低效的化石燃料补贴。 当今世界减碳、绿色、可再生已经成为潮流,在潮流的推动下,在目标的引导下,在政策的支持下,无论是日本,还是世界各国,都将有越来越多的资源源源不断地涌入减碳、绿色、可再生领域,鼓励、支持、推动更多的科研人员和企业研发出更多、更好、更高效的可再生能源产品,保护地球,造福人类。