這種指數(shù)級增長給太陽能融入電網(wǎng)帶來了重大挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是被稱為“鴨子曲線”或“峽谷曲線”等變化的現(xiàn)象，它代表太陽能發(fā)電對電網(wǎng)負(fù)荷曲線的影響。隨著太陽能滲透率的提高，控制太陽能發(fā)電以保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性變得越來越重要和必要。在這種背景下，出現(xiàn)了“限制關(guān)閉”的概念，在國際文獻(xiàn)(以及國內(nèi)新聞)中，它經(jīng)常與“削減”一詞互換使用，它們可以被視為同義詞。

限電是指減少可再生資源的產(chǎn)量，使其低于其原本可以生產(chǎn)的產(chǎn)量。限電既適用于大型集中式光伏電站，也適用于分布式和分散式住宅屋頂太陽能光伏系統(tǒng)，當(dāng)存在電網(wǎng)過載風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，電力系統(tǒng)運(yùn)營商可以遠(yuǎn)程關(guān)閉大型或屋頂太陽能光伏系統(tǒng)。隨著太陽能光伏的普及率不斷提高，在太陽輻射強(qiáng)度高、電力需求中低時(shí)限電的做法將越來越多。

如果限電規(guī)模較大，則可能會破壞新太陽能光伏項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)檫@樣會降低在批發(fā)市場上銷售電力的光伏電站的收入確定性。然而，在項(xiàng)目開發(fā)之前建立模型可以預(yù)測這一結(jié)果，并且應(yīng)該會考慮到這一點(diǎn)。無論如何，在以太陽能為主的電網(wǎng)中，這些時(shí)期的價(jià)格較低，因此收入損失相對較小。

持續(xù)的限電和負(fù)電價(jià)刺激了新市場的發(fā)展，包括公用設(shè)施電池充電、抽水蓄能和工廠內(nèi)熱能儲存。頻繁的日間負(fù)電價(jià)也強(qiáng)烈鼓勵(lì)了澳大利亞等地的煤電站在白天頻繁地將發(fā)電量降至低水平或零水平。對于家用系統(tǒng)，使用屋頂太陽能為電動(dòng)汽車充電、家用電池和熱水儲存系統(tǒng)可以吸收多余的太陽能電力。

光伏發(fā)電在電網(wǎng)中滲透率較高的國家已努力重新定義對棄電的認(rèn)識，并學(xué)會應(yīng)對這一新現(xiàn)實(shí)。從“半滿”的角度來看，棄電成為將更多可再生能源整合到電網(wǎng)中的寶貴工具。這種觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)變對于理解棄電在風(fēng)能和太陽能等間歇性能源滲透率較高的電力系統(tǒng)發(fā)展中的作用至關(guān)重要。

太陽能輸出量上升

太陽能資源可用性的短期變化可能導(dǎo)致太陽能光伏發(fā)電量急劇上升。在電網(wǎng)層面，通過在廣闊區(qū)域分布大型光伏電站來平衡太陽能供應(yīng)，天氣相關(guān)的日間上升被大大削弱。此外，還提供高質(zhì)量的太陽能預(yù)報(bào)。日出和日落時(shí)的急劇上升是可以預(yù)測的，這對電網(wǎng)管理有很大幫助。

在當(dāng)?shù)?，一朵云可以在幾分鐘?nèi)橫跨數(shù)千個(gè)屋頂太陽能系統(tǒng)，從而導(dǎo)致供電問題。目前有許多解決方案，主要國家正在逐步實(shí)施。這些解決方案包括公用事業(yè)控制的可中斷負(fù)載，如空調(diào)和家用電池充電、電動(dòng)汽車電池和熱水儲存。利用城市高分辨率太陽能預(yù)報(bào)，還可以暫時(shí)減少屋頂太陽能發(fā)電量，以降低發(fā)電量上升率。城市內(nèi)部和城市之間的輸電互聯(lián)互通也大大減少了問題。很多時(shí)候，這些措施落后于太陽能部署率，導(dǎo)致暫時(shí)的問題。

大型和屋頂光伏的普及率不斷提高，導(dǎo)致棄光事件增多。Solargis 最近在維也納舉行的歐盟光伏展上發(fā)表了題為“基于 Solargis 時(shí)間序列數(shù)據(jù)的太陽能資源短期變化的全球模式”的演講，展示了下圖，顯示了 400W 級太陽能坡道的平均數(shù)量。如圖所示，最陡峭的坡道發(fā)生在陽光地帶，在那里，光伏普及率高的國家正在快速削減太陽能發(fā)電量。盡管由于空間平滑效應(yīng)，光伏電站分布在大面積區(qū)域可能會降低電力輸出的波動(dòng)性，但光伏電站自然傾向于集中在太陽能資源最豐富的地區(qū)。隨著光伏成本不斷下降，太陽能電站和屋頂光伏系統(tǒng)將變得越來越普遍，這個(gè)問題自然會被最小化。

由于光伏發(fā)電成本已經(jīng)變得如此低廉，因此過度建設(shè)是一種選擇。太陽能系統(tǒng)中過度建設(shè)的概念類似于我們每天使用的汽車的功率。我們購買的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)能夠達(dá)到遠(yuǎn)超法定限速的速度，即使沒有高速公路(德國高速公路沒有限速)，我們也可以充分利用所有這些潛力。這種額外的電力容量在需要更多電力的情況下(例如陡峭的山坡或超車)提供了靈活性、一致的性能和可靠性。同樣，太陽能電廠的過度建設(shè)提供了更穩(wěn)定和可靠的發(fā)電，即使并非所有容量都在不斷使用。這種過剩的光伏容量充當(dāng)了一種虛擬的存儲形式，從而產(chǎn)生了更可預(yù)測和可控制的發(fā)電量，并允許以優(yōu)化的方式調(diào)整存儲系統(tǒng)的規(guī)模。此外，隱式存儲提供了進(jìn)一步的運(yùn)營靈活性，允許系統(tǒng)運(yùn)營商實(shí)時(shí)調(diào)整太陽能輸出以滿足電網(wǎng)需求，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

棄電與隱性存儲概念相結(jié)合，代表了大規(guī)模太陽能整合的范式轉(zhuǎn)變。隨著世界能源結(jié)構(gòu)日益以太陽能光伏和風(fēng)能為主導(dǎo)，這些策略成為確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和可負(fù)擔(dān)性的重要工具。成功實(shí)施這些方法需要結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新、監(jiān)??管適應(yīng)和新的商業(yè)模式。隨著太陽能成本的持續(xù)下降及其在能源結(jié)構(gòu)中的份額不斷增加，棄電(和隱性存儲)不僅是選擇，而且是必需的。目前，棄電并不能保證向發(fā)電廠提供補(bǔ)償，因?yàn)榘l(fā)電廠無法使用自己的發(fā)電量履行合同，即使停電是由于輸電網(wǎng)絡(luò)的限制。必須通過對棄電能源進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償來解決這種情況，以便投資光伏仍然是一種有吸引力的選擇。