《电子技术应用》

“超级日全食”对美国电力系统的影响

2017/10/12 21:36:07

  月球遮挡日光会造就奇观,同时也会削减太阳能发电的输出功率。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。

  时隔38年,日全食再次出现在美国上空。8月21日上午,整个北美地区都可以在不同程度上观测到日食现象,位于月球本影范围内的地区则可以看到日全食。这条宽约113公里的本影区于美国西北部的俄勒冈州登陆,横贯14个州后,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,整场日食持续了近3个小时。

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  图1 美国大型光伏电站分布以及日光遮挡比例

  来源:美国能源信息署

  月球遮挡日光会造就奇观,同时也会削减太阳能发电的输出功率。如图1所示,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,日偏食也会造成较大影响。加利福尼亚州是美国太阳能装机容量最大的州,此次日食中,加州60—80%的日光都被遮挡。在北卡罗来纳州,日光被遮挡的比例超过90%。为了保障电力系统的稳定性,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,加州的太阳能装机(包括光热发电、大型光伏电站和分布式光伏)接近14 GW,约占全美太阳能的40%。加州独立系统运营商(California ISO,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,其太阳能装机约为10 GW。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,CAISO内还包括火电(以燃气发电为主)、核电、风电、水电以及生物质能、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。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。

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  图2 CAISO各类能源的日均输出功率,8月14-18日(MW)

  数据来源:CAISO

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


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