日食为何没“吃掉”德国电网?分分秒秒不是事儿-科技世界网
日食为何没“吃掉”德国电网?分分秒秒不是事儿
2015-03-30 10:17:00   来源:
内容摘要
日食光顾可谓是一大奇观,它充满不确定性和一定的偏袒性,更具有稀有性,所以每每引人关注,然而也会引起一些麻烦。2015年的德国日全食,就给德国电力带来了难题,但是欧盟有难同当,大事就化小了。

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日食光顾可谓是一大奇观,它充满不确定性和一定的偏袒性,更具有稀有性,所以每每引人关注,然而也会引起一些麻烦。2015年的德国日全食,就给德国电力带来了难题,但是欧盟有难同当,大事就化小了。

日食为何没“吃掉”德国电网?分分秒秒不是事儿 科技世界网回放:

2015年3月20日上午,北半球迎来难得一见的日全食。德国是全球光伏装机容量最大的国家。在日食期间由于缺少阳光,德国将骤然失去约70%的光伏电力;而当日食结束时,阳光突然照射,大量光伏电力又将瞬时涌入电网。

一退一进,给电网带来巨大压力,但作为全球最大的太阳能发电国家,德国经受住了这次严峻的挑战。

日食为何没“吃掉”德国电网?分分秒秒不是事儿 科技世界网疑:

日食究竟会给太阳能发电带来多大影响?德国电网是如何应对此次日食危机的?此次事件对中国的太阳能发电产业有什么借鉴意义?

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解答:

这次日食是当前光伏发电可能面临的极端状况,欧洲各国的电网运营商对此非常重视,可谓严阵以待。

这次日食开始时,月球的投影在大西洋洋面出现,历经两个半小时后在北极点附近结束,全食阶段持续2分47秒,是欧洲16年以来经历的规模最大的一次日全食。

作为全球最大的太阳能发电国家,德国拥有高达39 GW的光伏装机容量,超过德国总发电装机容量的20%。据《2015年日食影响评估报告》显示,当日食发生时,整个欧洲大陆减少的光伏电力有51%来自德国,而这可能给电网带来超负荷运行的风险。对德国而言,日食过程导致的太阳能下降速率和上升速率分别高达-273兆瓦/分钟和361兆瓦/分钟。

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“这个变化率可以说非常快。”中国科学院电工研究所研究员王一波说,“电网的正常运行需要保持发电量和用电量之间的实时平衡。从便于电网控制和调节的角度考虑,电源输出最好能相对稳定。但光伏发电的特性决定了它的不稳定性,在日食发生的过程中,光照在短时间内先是骤降,然后又突然回升,这对电力系统快速调节能力来讲,的确是非常大的挑战。”

在整个欧洲电网的共同协调下,德国等国家的输电系统运营商通过实时调控备用机组的发电出力,维持日食过程中的电力供需平衡,成功渡过了这一难关。

本次“日食危机”是对整个欧洲电力系统的一场“大考”。理论上,欧洲的输电运营商也可以采用保守的预案来逃过这场考试,比如在日食前后的一段时间里,简单地把光伏系统全部关停,只依靠常规发电机组供电。但他们没有回避危机,在全世界面前上演了现代电网应对可再生能源发电危机的生动一课。

据了解,当前中国的光伏发电在全国发电量中占比尚不足1%,但是光伏装机的年均增速超过了100%。从2013年到2014年,中国的光伏新增装机容量连续两年世界第一,累计装机容量位列世界第二,仅次于德国。

赵勇强认为,德国成功应对日食危机的案例,对中国发展太阳能发电也有很大的借鉴意义:“首先,电网的调度运营组织要切实负起责任,做好预测、预报、危机评估等工作;第二,系统规划电力系统和配电网,增加电力系统的灵活性;第三,充分调动市场机制,促进辅助服务和市场供需平衡。”


日食是怎样炼成的?

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日食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上(月球在太阳和地球之间),太阳到地球的光线便会部分或完全地被月球遮挡住,从而产生日食现象。

要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道并不在同一个平面上,而是约有5°的交角,因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会连成一条直线,产生日食。

月球阻挡了太阳光,在地球上造成阴影,使某些地区不能接受到部分或全部阳光。

至于观测者看到太阳给遮盖了多少,则要视乎他们身处的地方相对月球阴影的位置。如观测者在半影区内,他们会看到日偏食,而身处本影区的人则会看到日全食。


直面阳光会灼眼 如何安全地观看日食?

据报道,之前我们都有被警告过,在日食期间,无论是用肉眼或通过光学辅助,直接对着太阳都是非常危险的。即使是平常阳光灿烂的日子,也是如此。但事实上,我们有简易而安全的方法,可以尽情观赏这奇妙的自然现象。在日全食的那几分钟,直接用肉眼看是完全没问题的。但要掌握好日全食结束的时间。而在环形日食(“火环”)或偏食的时候,直接看太阳则是极其危险的。

不要盯着太阳看日食为何没“吃掉”德国电网?分分秒秒不是事儿 科技世界网

即使只能看见一点点的太阳,它的光亮也是我们肉眼所不能承受的。不到1%的太阳的光亮也是满月时的4000倍。未受保护的眼睛视网膜可以在短短30秒内燃烧起来。用双筒望远镜或者望远镜看太阳,尤其危险。在这种情况下,视网膜灼伤的速度不会超过一秒钟,快得吓人。更可怕的是,由于视网膜缺乏痛觉神经,在灼伤后的几个小时之内你都不会有任何察觉。当发现时,恐怕为时已晚。

使用有质量保证的滤光片

人们观看日食时,很多普遍使用的材料、方法,比如烟色玻璃、X光片、太阳镜、照相机过滤器等等,都是危险的,应该完全避免使用。原因是它们虽然可以减少可见光,却丝毫不能阻挡红外线和紫外线的辐射。

聚酯薄膜滤光片

有较多的望远镜制造商会向大众出售镀铝聚酯薄膜塑料片,以用作日食观测眼镜或是装在望远镜前面当环形滤光片。这些涂层滤光片会把太阳渲染成钢铁般的蓝白色。

千万别再使用它们了,这些滤光片非常薄且脆弱,会让眼睛吸收到大量危险的强光。

焊工玻璃

对那些日食观看经验丰富,又想捕捉变化过程的人来说,14号电弧焊机的玻璃会很有用。这种长方形的深绿色玻璃可以过滤掉所有的紫外线和红外线辐射,极大地减弱可见光。这种方法唯一的问题就是你得先找到焊机。

望远镜过滤镜片

近距离观看日食的最好方式是使用双筒望远镜和望远镜前端的金属玻璃过滤镜片。通过这种镜片,我们看到的会是安全而又赏心悦目的暖黄色,而且它还适用于摄影和观看太阳黑子。

针孔投影

迄今为止,随时随地看太阳甚至看日食的最安全方式是看太阳的投射影像,避免直接盯着太阳看。这只需要借助一个简单的针孔摄像头。自己动手做的话,只需要在一块方形纸板上戳一个3毫米左右宽的小孔,然后背向阳光,将太阳投射到另一张白纸上。这样就可以放心地欣赏了。记住千万不要将针孔直接对着太阳看。

天文学家的温馨提示

虽然可以借助望远镜将太阳投影到白纸上,但这会损坏仪器。在阳光照射下,光学器件可以在短短几分钟内就升温,损坏目镜涂料,甚至融化器件之间的粘合剂。此外,还要避免使用廉价望远镜上的所谓太阳目镜。由未过滤的阳光带来的高热会冲击目镜,造成镜头破裂,然后眼睛会为放大的阳光所灼伤。



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