3月20日的日食將對歐洲太陽能的需求響應(yīng)帶來考驗，同時也帶來許多啟示。本次日食持續(xù)近兩小時，電站運營商們正為可能導(dǎo)致的電力供應(yīng)中斷做著準(zhǔn)備。
雖然日食期間的電網(wǎng)穩(wěn)定性問題成為了公共事業(yè)公司的頭號擔(dān)憂，但日食同樣也為研究人員提供了一個機會，得以觀測包含一定比例太陽能的電力系統(tǒng)在日食過程中的表現(xiàn)。美國能源信息平臺Opower公司正在關(guān)注日食對歐洲電網(wǎng)的影響，特別是對德國的影響，因為德國7%的電力由140萬個光伏發(fā)電系統(tǒng)提供。
“參照國際標(biāo)準(zhǔn)，德國對太陽能的依賴是極大的，”Opower公司的研究員巴里-費舍爾解釋道，“雖然德國的面積還沒有美國蒙大拿州大，但卻擁有超過全球四分之一的太陽能電力裝機容量。在美國，太陽能僅提供0.5%的電力，而在德國，一年中日照最充足的時候，光伏系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足德國一半的電力需求。”
Opower公司關(guān)注了2014年10月的日食對美國的影響，關(guān)注了日食發(fā)生時，太陽光照損失對美國電網(wǎng)的影響。那次日食，月亮擋住了30%到50%的太陽，并持續(xù)了近三個小時。Opower的研究發(fā)現(xiàn)，那一時期的電力供應(yīng)減少了100萬千瓦。不僅太陽能用戶的用電量減少了，而且他們回饋電網(wǎng)的多余電力也減少了41%。
該研究還發(fā)現(xiàn)，2014年日食期間征調(diào)了大量的火電(Opower認(rèn)為“可能是燃?xì)獍l(fā)電”)。
當(dāng)前，德國擁有的太陽能裝機容量比美國的兩倍還要多(德國3850萬千瓦，美國1750萬千瓦)。
“不過，由于日食會對電網(wǎng)產(chǎn)生重大沖擊，美國太陽能普及率高的地方還是很容易遭受日食的影響的”費舍爾解釋道，“Opower對美國西部地區(qū)使用屋頂太陽能的5000個家庭用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明2014年10月的日偏食期間，太陽能用戶為電網(wǎng)輸送的電力比平時減少了41%。公共事業(yè)規(guī)模的太陽能發(fā)電廠發(fā)電量同樣急劇下降。”
要平衡3月20日日食帶來的電力系統(tǒng)動蕩，運營商們的任務(wù)十分艱巨。費舍爾說：“電力系統(tǒng)依賴準(zhǔn)確的、逐秒計算的供給和需求平衡。”正因如此，任何一次太陽能發(fā)電的下降，都必須在系統(tǒng)內(nèi)得到“補償”，以防止電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定、甚至斷電現(xiàn)象。
除了擔(dān)心在日食期間電力系統(tǒng)會承受壓力之外，電力運營商同樣還要擔(dān)心太陽重現(xiàn)那一刻會發(fā)生的事。預(yù)計在日食期間，太陽能發(fā)電量會以2.7倍于平時下降速度下降，“其效果類似于每分鐘關(guān)閉一個德國的中型發(fā)電廠，而且這種狀態(tài)要持續(xù)整整一個小時。”當(dāng)月亮從太陽前移過，讓出光線軌道時，太陽能會以3.5倍于平時上升速度恢復(fù)發(fā)電量。
“當(dāng)日食發(fā)生，太陽能供電開始下跌時，德國的能源供應(yīng)商和電網(wǎng)運營商可以采用一個綜合的策略來應(yīng)對——比如，釋放水電大壩儲蓄的能量，打開可以快速開啟的天然氣發(fā)電廠，或從周邊國家進(jìn)口電力”費舍爾說。他同時補充道，公共事業(yè)公司還可能利用其它的補償策略，比如鼓勵用戶推遲到日食后再用電。
3月20日的日食能夠有助于洞悉今后的日食，以及其它引起電網(wǎng)或部分電網(wǎng)暫停運作事件的影響。
“發(fā)生在德國上空的日食為我們提供了一個機會，可以一睹未來電網(wǎng)面臨的一個挑戰(zhàn)：利用一些會快速開關(guān)(無論是基于可預(yù)見的日食、日出日落等原因，還是不可預(yù)見的烏云和天氣原因)的能源，必須保證大規(guī)模的靈活性。公共事業(yè)公司和電網(wǎng)運營商如何達(dá)成這一點?”費舍爾提出了這樣的問題。“德國最大的電力運營商之一認(rèn)為，德國3月20日面臨的挑戰(zhàn)，實際上在15年內(nèi)可能變成每天都會發(fā)生的事。假定德國政府可以實現(xiàn)6600萬千瓦的太陽能裝機容量的目標(biāo)，那么在2030年的一個晴空萬里的早晨，日出就會推動太陽能供電的急劇增長，就像2015年日食后太陽能供電反彈階段一樣急速。”
歐洲的日食為全球不斷擴張的太陽能發(fā)電提供了一次很好的檢驗，也能讓美國在2017年、2023年和2024年發(fā)生多小時日食時做好準(zhǔn)備。
費舍爾補充說：“隨著太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電的不斷增長，電網(wǎng)在電力生產(chǎn)過程中將不可避免地面臨更大波動。這表明，要適應(yīng)21世紀(jì)的新需求，電網(wǎng)進(jìn)化的一個重要方面便是需要采取更多的靈活性措施，包括發(fā)展機組爬坡速率高的發(fā)電廠、根據(jù)用戶能源消費行為作出調(diào)整、制定動態(tài)電價和推廣儲能等等。”
