作者：史珺博士系上海普羅新能源有限公司總裁

筆者前文提到光伏發(fā)電的三大缺點(diǎn)，成本高，能量密度低，和發(fā)電的間歇性。本文討論一下光伏發(fā)電的間歇性。

發(fā)電的間歇性也是一個(gè)電力專業(yè)的用語，指的就是發(fā)電的不穩(wěn)定性。也就是說，光伏發(fā)出的的電量是忽大忽小的，甚至有時(shí)還完全沒有，如夜晚。

與能量密度低這個(gè)弱點(diǎn)一樣，光伏發(fā)電的間歇性也不是由于光伏器件或發(fā)電系統(tǒng)自身的原因造成的，而是由于照在光伏面板上的陽光本身就間歇性的。也就是說， 光伏的間歇性是源于天氣（如日照、風(fēng)力）的不穩(wěn)定。

白天與黑夜的區(qū)別自不用說了。就算是白天，隨意飄來一朵白云，遮擋了陽光，光伏板的功率就會(huì)瞬間下降70%以上。

由于光伏電站的能量輸出方式是電力，而電力供應(yīng)最大的要求就是穩(wěn)定及可靠性。因此，間歇性絕對是個(gè)不可容忍的缺點(diǎn)；任何一個(gè)用戶或負(fù)載都不能容忍自己的供電是忽大忽小的。

但目前，我國和世界上安裝了那么多的光伏電站，不是也都在使用、也都沒有什么問題呢？這是因?yàn)椋壳埃瑹o論是地面電站還是分布式屋頂電站，都是與骨干電網(wǎng)并聯(lián)的。在光伏電站發(fā)電的時(shí)候，用戶使用光伏電站的電，而光伏發(fā)電不足或不發(fā)的時(shí)候，則由電網(wǎng)補(bǔ)充。也就是說，目前的光伏電站，完全依賴主干電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

那么，是否只要光伏發(fā)電與骨干電網(wǎng)并網(wǎng)了，間歇性就不再成為弱點(diǎn)了呢？未必。

這里，我們先引用上海電力公司一位負(fù)責(zé)人在2010年說的話，“如果把電網(wǎng)的容量比作一個(gè)游泳池，現(xiàn)在的光伏發(fā)電的容量好比一杯水。一個(gè)游泳池多一杯水、少一杯水，對池子的水位不會(huì)有什么影響。”這就是為什么光伏電站現(xiàn)在大量地安裝，卻沒有被間歇性所影響的原因。

但是，當(dāng)光伏發(fā)電的容量逐步增大時(shí)，情況會(huì)發(fā)生變化。目前，我國光伏發(fā)電占我國電網(wǎng)的總?cè)萘坎坏?%。這已經(jīng)有些像一個(gè)泳池和一桶水的比較了。如果這個(gè)桶越來越大，達(dá)到和泳池相同的數(shù)量級，哪怕只有1/3個(gè)泳池大，那么，一桶水倒進(jìn)去，泳池的水就要溢出了。

會(huì)發(fā)生這種情況嗎？2008年5月，正是全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一個(gè)高峰期。我到北京開一個(gè)新能源峰會(huì)，遇到了剛從三峽總公司退休的周鳳起老先生。他見我是從事光伏的，就把我叫到旁邊，說要向我請教一個(gè)問題，我受寵若驚，連稱不敢當(dāng)。

原來，會(huì)上某光伏公司宣稱，要用光伏電站在甘肅省“再造三個(gè)三峽”，周鳳起先生說，“這個(gè)口號我聽了有些不理解。我們?nèi)龒{，光主壩的發(fā)電能力就是1700萬千瓦，三個(gè)三峽，就是五千萬千瓦。甘肅才多大的地方，就算他們用光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)了五千萬千瓦的發(fā)電，這些電去哪里？如果突然陰天，這五千萬千瓦的電力缺口，又從哪里調(diào)度？”

他說，電網(wǎng)瞬間的大容量波動(dòng)會(huì)給電網(wǎng)造成較大的沖擊。我國的電網(wǎng)設(shè)計(jì)容許的波動(dòng)，通常不超過15%，這也意味著如果某地新能源發(fā)電的容量在當(dāng)?shù)厮㈦娋W(wǎng)容量中所占的份額超過這個(gè)比例，那么，發(fā)電量的不穩(wěn)定有可能造成電網(wǎng)的崩潰。

那天，和周老先生探討了很長時(shí)間。那天的探討，在我腦海中促成了一個(gè)重要概念的形成。

我國現(xiàn)在制定的2020年的光伏發(fā)電的容量目標(biāo)是100GW，也就是1億千瓦。而屆時(shí)的風(fēng)電目標(biāo)是200GW， 也就是2億千瓦。估計(jì)2020年我國的電力總?cè)萘繒?huì)達(dá)到15億千瓦，因此，風(fēng)光兩種新能源的容量合計(jì)將占到電力總?cè)萘康?0%， 全面超過了15%的容忍上限。而且，隨著氣候變化的威脅加大，和傳統(tǒng)化石能源的儲量越來越少，火力發(fā)電的絕對數(shù)量也會(huì)下降，因此，這個(gè)比例在后期會(huì)急劇升高。

因此，風(fēng)電和光伏等與生俱來的間歇性，從電力供應(yīng)的角度來說，這是一個(gè)很大的弊端。并網(wǎng)只能解決小容量的間歇性。隨著光伏和風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模的增加，通過并網(wǎng)就不能解決這個(gè)問題，還會(huì)給電網(wǎng)帶來重大不良影響。這是光伏風(fēng)力等新能源必須要考慮的問題。

許多光伏公司覺得反正現(xiàn)在光伏的容量還沒有達(dá)到電網(wǎng)的容忍上限，因此現(xiàn)在不愿考慮這個(gè)問題。但是，距離2020年只有不到五年的時(shí)間了，如果如果現(xiàn)在不考慮這個(gè)問題，后面會(huì)遇到麻煩的。

既然光伏和風(fēng)力發(fā)電的間歇性是老天造成的，我們又無法控制風(fēng)力的大小和云層的移動(dòng)，那，我們就只能從發(fā)電系統(tǒng)本身來對這個(gè)間歇性進(jìn)行補(bǔ)償。幸運(yùn)的是，這個(gè)問題是能夠找到辦法來解決的。

光伏發(fā)電的間歇性也與能量密度低的問題一樣，雖然是缺點(diǎn)，卻也可能變成優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椋鋵?shí)用戶的負(fù)載，本身也是不斷變化的。家里的電燈空調(diào)，并不是24小時(shí)常開不閉的，工廠的機(jī)器的功率，大部分也是隨著工藝變化而變化的。當(dāng)然，用電負(fù)載的間歇性變化，是沒有規(guī)律的；負(fù)載的間歇性與光伏發(fā)電的間歇性，也是毫不相關(guān)的。

解決間歇性的第一個(gè)方法，是電網(wǎng)調(diào)節(jié)，也就是現(xiàn)在大家都在用的方式，大家知道，這個(gè)方式是可行的，但只限于光伏發(fā)電容量不大的情形，超過一定限度則不可行了。

第二個(gè)方式，也是大家都能夠第一時(shí)間想到的，就是通過蓄電池來調(diào)節(jié)。光伏發(fā)電的時(shí)候，給蓄電池充電，光伏不發(fā)電的時(shí)候，讓蓄電池放電。但對于“三個(gè)三峽”那么大的光伏電站的蓄能，大家可以計(jì)算一下，五千萬千瓦的功率下，蓄電池的成本將達(dá)到多少。如果不是天文數(shù)字，也將是地獄般的夢魘數(shù)字。

值得指出的是，前面所說的我國電網(wǎng)15%波動(dòng)容限，指的是突然波動(dòng)。如果是可預(yù)測的波動(dòng)，那么，通過電力調(diào)度系統(tǒng)可以調(diào)度全網(wǎng)高達(dá)100%的容量。但是，電力調(diào)度是需要時(shí)間的。需要調(diào)度的容量越大，需要的時(shí)間就越長。目前，按照我國的老的電力調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)，在電力波動(dòng)發(fā)生后，電網(wǎng)調(diào)度的時(shí)間不得超過七分鐘。但現(xiàn)在，實(shí)際上并不需要這么長的時(shí)間，通常幾秒鐘已經(jīng)能夠完成調(diào)度工作了。無論多長的時(shí)間，都是發(fā)電的間歇。而這個(gè)間歇，是能夠用蓄電池來填補(bǔ)的。

第三個(gè)方式，就是采用多種新能源的互補(bǔ)。不僅僅是光伏有間歇性的問題，幾乎所有的新能源都有這個(gè)問題。如風(fēng)力，沼氣發(fā)電等，水電也有季節(jié)上的間歇性。但是，這些不同的新能源相互之間，是有一定的互補(bǔ)性的。例如，陽光變化的時(shí)候，一定是云層飄動(dòng)引起的，而云層的飄動(dòng)一定是風(fēng)導(dǎo)致的，因此，光伏發(fā)電波動(dòng)時(shí)，風(fēng)力通常較大；當(dāng)然，這不是絕對的。但是，如果采用包括光伏、風(fēng)力、生物質(zhì)能等至少兩種甚至三到四種以上的新能源作為發(fā)電電源，這樣，可以大大消除各種新能源的不穩(wěn)定性。多種電源的結(jié)合，是緩和光伏發(fā)電的波動(dòng)性、穩(wěn)定電力的必要手段。但是，即便是三四種新能源組合在一起，也不能保證任何時(shí)候都有電力，更不能保證電力的平穩(wěn)，這就需要有一個(gè)作為基準(zhǔn)的可控的電源，這個(gè)基準(zhǔn)電源可以是電網(wǎng)，也可以是一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)。

上面三種方式的任何一種方式，都可以在一定程度上緩解新能源的間歇性問題，但同時(shí)，如果只將其中任何一種方式作為單一的解決方案，則都不可能形成理想的解決方案。

理想的解決方案是，將上述三種方式相結(jié)合，同時(shí)，通過控制系統(tǒng)，進(jìn)行負(fù)載、電源、儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)的監(jiān)控和調(diào)度，這樣，當(dāng)然，要對并網(wǎng)、儲能、電源之間的調(diào)控方式進(jìn)行專業(yè)的控制，才能完美的解決新能源的間歇性問題。

這個(gè)解決方案，就是我們稱為“微電網(wǎng)”的新能源解決方案，從與周鳳起老先生探討起，至今已經(jīng)醞釀了七年時(shí)間。相信今后還會(huì)有機(jī)會(huì)和大家進(jìn)行詳細(xì)的探討。