电网如何应对光伏发电的快速增长？

未来主义者RayKurzweil近期发表言论称，尽管光伏发电量现在仅占全部发电量的1%，但是按照光伏发电过去十年的发展速度，预计2031年光伏发电量可以满足全球所有的电力需求。 　　那么，还未克服的光伏技术难题该如何解决呢？ 　　下文中提及的两份新报告表明了在一些特定地区光伏发电已占据主导地位，并针对全球提高光伏发电所占比例提出了相应的措施和建议。 　　上个月国际能源组织（IEA）光伏电力系统部发布了最新研究报告《光伏发电在地方配电网中的普及应用》。该报告通过众多的案例研究并提出了在地方电网整合大容量光伏发电具有技术可行性及经济可行性的解决方案。 　　该报告经过调研汲取了11个国家发展光伏发电的经验，这些国家是：澳大利亚。奥地利，比利时，中国，德国，希腊，意大利，日本，西班牙，瑞士和美国。 　　遍观以上国家，光伏发电量的所占比例小到低于1%（奥地利，中国，日本）大到约6%（德国，意大利）。但是在某些局部地区尤其是在光伏发电量的高峰时期，该比例值会更高。 　　例如，澳大利亚的玛格内特岛在光伏发电量高峰时期该比例高达34%。玛格内特岛位于澳大利亚昆士兰州北边，其用电负荷最高可达5MW。甚至该岛某配电变压器容量的75%来自光伏发电。 　　这些案例可以为含有大量光伏发电的电网提供实际的运行和操作经验。例如，通过许多案例可以了解到如何通过控制逆变器来对电网进行规划和操作。 　　电力系统的“范式转换” 　　另外一份报告，名为《配电网由单向向双向的转变》，由IEA撰写。该报告在配电网改建方面，将配电网由功率的单向传递转换为安装太阳能电池板的家庭和电力供应商之间双向传递。 　　“由装有太阳能电池板家庭流向电力供应商的功率越大，那么传统的发电机所需生产的电能就越少单价也就越低，这将会带来电力系统的范式转变。”来自欧洲光伏产业协会和德国弗劳恩霍夫风能及能源系统技术研究所的报告撰写者写道。 　　“这也说明，虽然在一些国家，电网已接入一定量的光伏容量，但是光伏发电仍没有充分地嵌入到电力系统的整体操作中，在传统发电厂不工作的情况下，光伏发电还不足以确保电力系统的安全与稳定运行。而光伏发电正逐渐成为主流，如何更好地整合光伏发电有待进一步的研究。 　　虽然光伏电站在技术上能够提供多种此类的配套服务——包括频率控制，电压调节，电网管理，以及黑启动——但是报告还指出，“通常情况下，只有克服一定的监管障碍才能从一个配套服务过渡到另一个服务，这也阻碍了过去光伏发电的发展。” 　　这个原因或许解释了IEA为什么将2050年光伏占全球发电量的比例设定为16%。虽然这个目标不像Kurzweil讲的那样雄心勃勃，但是或许更现实一些。