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(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)，當存在電網(wǎng)過載風險時，電力系統(tǒng)運營商可以遠程關(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，在太陽輻射強度高、電力需求中低時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目的經(jīng)濟效益，因為這樣會降低在批發(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。無論如何，在以太陽能為主的電網(wǎng)中，這些時期的價格較低，因此收入損失相對較小。

持續(xù)的限電和負電價刺激了新市場的發(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。頻繁的日間負電價也強烈鼓勵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識，并學(xué)會應(yīng)對這一新現(xiàn)實。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。這種觀點的轉(zhuǎn)變對于理解棄電在風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。日出和日落時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?shù)?，一朵云可以在幾分鐘?nèi)橫跨數(shù)千個屋頂太陽能系統(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施。這些解決方案包括公用事業(yè)控制的可中斷負載，如空調(diào)和家用電池充電、電動汽車電池和熱水儲存。利用城市高分辨率太陽能預(yù)報，還可以暫時減少屋頂太陽能發(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。很多時候，這些措施落后于太陽能部署率，導(dǎo)致暫時的問題。

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)動機能夠達到遠超法定限速的速度，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，隱式存儲提供了進一步的運營靈活性，允許系統(tǒng)運營商實時調(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、可靠性和可負擔性的重要工具。成功實施這些方法需要結(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)電廠提供補償，因為發(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行適當?shù)难a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。