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另外是系统频率安全风险增加。在没有特殊要求的情况下,分布式光伏发电设备一般没有类似常规机组的频率控制特性,电网出现扰动情况下,光伏发电设备向电网提供频率支撑的能力较弱。2011年,德国光伏的“50.2赫兹”问题是光伏对电网频率安全稳定运行影响的典型例子。
对此,德国主要给出了两个解决方案。
一是电网扩建。根据德国能源署开展的配电网扩建需求研究,2030年之前,德国需要对16.1万千米线路进行改扩建,补充安装6900万千伏安容量的变压器。从各电压等级的电网扩建需求来看,中压和低压需要改扩建的线路绝对长度最长,但是高压需要改扩建的线路比例最高,且高压线路的改扩建成本最高。根据德国能源署研究结果,德国需对高压电网进行32%的扩建,对中压电网进行15%的扩建,而低压电网只需进行5%的扩建。
二是提高系统运行灵活性。一方面,提高常规电厂运行灵活性。以德国TenneT公司控制区为例,该控制区2013年7月几乎每天午餐时间的风电和光伏发电都大于此区域的负载,且具有明显的陡升陡降特点。因此,要求常规电厂运行灵活性增加,能够非常迅速地启停机组。另一方面,加强电网互联,充分发挥大电网资源优化配置作用,调动各方资源提高电网运行灵活性。
德国国内的抽水蓄能等灵活调节电源比例较低。目前为提高系统运行灵活性,德国拟加强与北欧电力系统的互联,充分利用挪威等国的水电,促进德国的可再生能源消纳。在欧盟层面,加强电网互联,建设欧洲统一电力市场,促进区域电网融合,是欧洲电网建设的重要发展方向。
根据欧洲输电网运营商联盟2012年时制定的十年电网规划,欧盟范围内需要改扩建的线路长度为52300千米,其中约90%的改扩建需求来自促进可再生能源消纳的需要。
带来的经济问题及解决方案
随着光伏发展规模和电价补贴额度的增大,德国电力消费者的价格压力不断增加(见右图)。
可再生能源大规模发展使得电力批发市场价格大幅下跌,常规电源处于微利甚至亏损状态,未来投资意愿降低。据统计,德国峰值负荷时的电价已经由2008年的80欧元/兆瓦时降至2013年的38欧元/兆瓦时。由于德国电力市场为单一电量市场,市场电价降低对传统电源盈利能力造成较大负面影响。德国的大型发电企业一般以经营煤电、核电、天然气发电等传统电源发电项目为主。2013年,德国能源巨头RWE公司损失28亿欧元。目前,许多传统发电厂已经向德国联邦网监局申请关停。
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德国光伏产业在经历了两次拍卖疲软后,好像重新获得了动力,但如果要保持这一现状,就需要不断提升本土光伏发电项目的开发水平。德国联邦网络局最新公布的光伏发电项目招标情况显示,本次计划拍卖400兆瓦光伏发电配套储能项目,最终收获投标规模为779兆瓦。这是今年以来德国官方拍卖项目投标规模第一次
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