中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月9日中午德國(guó)首次超過(guò)50%的用電來(lái)自光伏，某媒體機(jī)構(gòu)在德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所的協(xié)助下，通過(guò)對(duì)萊比錫電力市場(chǎng)（EEX）數(shù)據(jù)分析，對(duì)當(dāng)天德國(guó)光伏、風(fēng)電出力情況來(lái)了個(gè)“刨根問(wèn)底”。一起來(lái)看看當(dāng)時(shí)德國(guó)電網(wǎng)是如何運(yùn)行的吧！
火紅的六月即將過(guò)去，北半球也進(jìn)入炎炎夏日。要說(shuō)過(guò)去這個(gè)月世界新能源領(lǐng)域有何重大新聞，就是9日中午德國(guó)首次超過(guò)50%的用電來(lái)自光伏。本著“打破砂鍋問(wèn)到底”的精神，能源觀察網(wǎng)在德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所的協(xié)助下，通過(guò)對(duì)萊比錫電力市場(chǎng)（EEX）數(shù)據(jù)分析，對(duì)當(dāng)天德國(guó)光伏、風(fēng)電出力情況“刨根問(wèn)底”，看看到底當(dāng)時(shí)德國(guó)電網(wǎng)是如何運(yùn)行的。需要說(shuō)明的是，受數(shù)據(jù)可獲得性限制，我們只能得到發(fā)電出力數(shù)據(jù)，進(jìn)出口及用電負(fù)荷暫時(shí)不在分析之列。
1.光伏出力最大時(shí)不同類(lèi)型電源的出力情況
根據(jù)6月9日德國(guó)全國(guó)發(fā)電負(fù)荷曲線，從早上6時(shí)開(kāi)始，光伏開(kāi)始發(fā)電，13：00時(shí)光伏出力占發(fā)電總負(fù)荷的比例達(dá)到最大值，為42.7%。從上午7時(shí)開(kāi)始至下午18時(shí)，光伏出力占發(fā)電總負(fù)荷的比例均高于10%。6月9日德國(guó)各類(lèi)型電源發(fā)電出力如下圖所示：
圖1 6月9日各小時(shí)德國(guó)常規(guī)電源、光伏及風(fēng)電出力
從13：00其他各類(lèi)型電源出力情況看，核電882.1萬(wàn)千瓦，抽水蓄能67.8萬(wàn)千瓦，常規(guī)水電100萬(wàn)千瓦，氣電56萬(wàn)千瓦，油電15萬(wàn)千瓦，褐煤1385萬(wàn)千瓦，生物質(zhì)4萬(wàn)千瓦，其他常規(guī)電源379萬(wàn)千瓦。可以看出，當(dāng)日光伏以外的其他電源出力之和，以及風(fēng)電出力都沒(méi)有發(fā)生大的波動(dòng)，中午高峰負(fù)荷需求基本上都由光伏滿足。
2.全國(guó)光伏出力最大時(shí)各區(qū)域光伏出力分布
德國(guó)國(guó)土面積大概36萬(wàn)平方公里，比我國(guó)四川省面積還小，南北直線距離為876公里，東西直線距離為640公里，所以太陽(yáng)輻照的全國(guó)一致性比較好，光伏出力的同時(shí)率也比較高。6月9日13：00時(shí)德國(guó)光伏出力達(dá)到2300萬(wàn)千瓦，而光伏發(fā)電總裝機(jī)約3500萬(wàn)千瓦，光伏最大出力占裝機(jī)容量的比例約65%。6月9日13：00四大輸電網(wǎng)區(qū)域光伏出力分布圖如圖2所示。
圖2 6月9日13：00四大輸電網(wǎng)區(qū)域光伏出力分布圖
從四個(gè)輸電網(wǎng)區(qū)域光伏出力曲線看（圖3），各個(gè)區(qū)域光伏出力曲線形狀較為一致，基本上都是在13：00達(dá)到最大出力。但是爬坡率存在顯著差距，TenneT輸電網(wǎng)區(qū)域爬坡率最大，從早上6：00至13：00，7個(gè)小時(shí)內(nèi)出力增加844萬(wàn)千瓦（≈120萬(wàn)千瓦/小時(shí)）。
圖3 6月9日四個(gè)輸電網(wǎng)區(qū)域光伏出力曲線
3.光伏與風(fēng)電出力的互補(bǔ)性到底有多強(qiáng)？
一般認(rèn)為，風(fēng)電和光伏出力均具有波動(dòng)性，但是兩者擬合之后的出力曲線的波動(dòng)性會(huì)減弱，德國(guó)是否也負(fù)荷這一規(guī)律呢？還是讓事實(shí)說(shuō)話。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)日德國(guó)風(fēng)電出力非常弱，全天波動(dòng)性并不大，基本維持在300萬(wàn)千瓦左右，這相對(duì)于全國(guó)3300萬(wàn)千瓦左右的風(fēng)電裝機(jī)來(lái)說(shuō)確實(shí)小的可憐，風(fēng)電出力占風(fēng)電裝機(jī)容量的比重僅為10%左右。中午光伏大發(fā)時(shí)段，風(fēng)電出力也沒(méi)有明顯波動(dòng)，所以風(fēng)+光的出力曲線與光伏出力曲線走向非常吻合。當(dāng)然，這只能代表6月9日這一天的情況。
圖4 6月9日德國(guó)光伏、風(fēng)電及風(fēng)+光出力曲線
后記：
高（大）比例可再生能源是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，可再生能源發(fā)電出力達(dá)到很高比例的現(xiàn)象已在一些歐洲國(guó)家越來(lái)越普遍。近幾年，丹麥個(gè)別時(shí)段風(fēng)電出力超過(guò)全國(guó)用電負(fù)荷的情況已經(jīng)多次出現(xiàn)。根據(jù)德國(guó)能源署（DENA）的研究，到2050年德國(guó)可再生能源發(fā)電出力在一天內(nèi)將長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)用電負(fù)荷。國(guó)外普遍采用了一個(gè)叫做“凈負(fù)荷”或者“剩余負(fù)荷”的概念，這個(gè)剩余負(fù)荷就是系統(tǒng)用電負(fù)荷減去可再生能源發(fā)電出力，也就是留給常規(guī)電源的發(fā)電空間。到2050年，德國(guó)一天內(nèi)可能連續(xù)多個(gè)小時(shí)凈負(fù)荷都為負(fù)值，這樣的系統(tǒng)要安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要非常強(qiáng)大的跨國(guó)聯(lián)絡(luò)交易以及國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的需求側(cè)響應(yīng)能力。
