冬日正午用电需求低、太阳能发电足,纽约电力调度备受考验

虽然说“鸭子曲线”听起来是个还满可爱的名词,但它代表着再生能源发电量与用电高峰的落差,对电网与人们来说都是急需攻克的难题,最近美国康奈尔大学(Cornell University)便指出,纽约州冬日正午用电需求低、太阳能发电量高,因此更容易遇到鸭子曲线问题,未来若提高光电占比,冬天升降载需求最高可达151%,得更加注意电力调度。

再生能源为间歇性能源,绿色能源发电量尖峰与需求量尖峰往往对不上。假如太阳能发电占比高,发电量通常会在白天达到最高点,这时候化石燃料、核能等发电量就要降低,太阳西下、太阳能板无法发电后,其他能源得立刻补上电力空缺,显然太阳能、再生能源的占比愈高,对电力调度、电网弹性的考验就愈严峻。

2016年10月22日美国加州的鸭子曲线,中午时分橘线看起来颇像鸭肚(Source:ArnoldReinhold “CC BY-SA 4.0”, via Wikimedia Commons)

因此康奈尔大学为了仿真鸭子曲线难题,已创建太阳能总设备量达4.5GW、6GW和9GW的情景分析,发现在9GW情景下,夏季时尖峰需量(peak demand)最多可降低9%,而依据不同地点与天气,在夏季用电高峰期间,太阳光电可满足当地10%到74%的用电需求。

研究也同时发现,纽约州冬季白天的用电需求较低、太阳能发电量又高,更容易出现鸭子曲线问题,升降载需求可能会达到151%。博士生Jeff Sward对此表示,团队希望这项研究可以为当地的电网提供指路明灯,进一步改善纽约州的输送电系统。

显然在绿色能源趋势下,有效的电网管理与智能电网皆有其必要,尤其是纽约州从2012年开始便不断扩大再生能源计划。当时为了提高太阳能设备量,以及促进能源转型与环境永续,纽约州州长Andrew Cuomo启动了太阳能计划,这些年来又不断加码补助太阳能,有政府鼓励在前,再加上太阳能技术日新月异,纽约州的太阳能设备量已逐年增加。

根据纽约州能源研究和发展局(NYSERDA)的数据,纽约州的太阳能设备量已增长1,000%,NYSERDA也补助超过84,000项计划,截至2018年6月,纽约州的太阳能设备量已在全美中排名第三。

同时Cuomo也在2019年公布新绿色能源愿景,盼通过太阳能、离岸风电,在2040年实现100%再生能源供电,不断探讨电网系统、当地供需、能源走向与趋势将有助于稳定电力系统。目前研究则已发布在《Applied Energy》。