日全食或致美国光伏发电量减少40吉瓦时，五大电网运营商如何应对

4月8日（周一）的日全食将导致美国部分地区数千兆瓦时光伏发电量损失——专家表示，此次受影响的光伏装机规模可能超过以往任何一次日食。

全美电网运营商已为此筹备数月，并表示能够在不影响供电可靠性的前提下应对这一事件。但他们同时指出，不确定的天气前景以及日食引发的用电行为变化，使负荷预测难度加大。

尽管“全食带”仅覆盖美国部分光伏设施，且云层将影响实际发电损失程度，但Solcast首席数据科学家Hugh Cutcher表示，“此次日食对全美光伏发电的影响将十分显著”。该公司提供太阳辐照度数据与预测技术。

Solcast估算，在日食期间，全美各电网的最大发电损失合计可达39.9吉瓦时，其中约16.2吉瓦时来自屋顶光伏。

尽管可再生能源出力下降，但“最终我们会安然无恙”，在德克萨斯市场运营的需求响应供应商Octopus Energy US首席执行官Michael Lee表示。

专家普遍预计，天然气将填补日食期间光伏出力的大部分缺口。

“我们预计天然气是最可能的解决方案，因为日食具有高度可预测性，且每个电网都具备满足这一需求事件的天然气基础设施——此次需求将超过去年，既因为日食路径，也因为自去年10月以来装机容量的增长，”Solcast营销主管Harry Woods在邮件中表示。

灵活负荷和电池也将发挥作用，Lee表示。“需求响应和灵活性可以构建低成本电网，”他说。但归根结底，“这一事件仅持续约一小时，在人们通常外出观看日食时管理数百万个恒温器，是唾手可得的机遇。”

加州长期以来以光伏发电领先著称，但受日食路径影响，此次冲击相对温和——Solcast预计其损失约为典型日发电量的5%至6%。PJM Interconnection和德克萨斯电力可靠性委员会（ERCOT）市场的损失可能达到日发电量的10%至11%。

抛开光伏发电损失的预测不谈，美国不同地区的电网究竟如何为即将到来的事件做准备？

加州ISO

加州对高比例光伏和日食并不陌生：去年10月，该州经历了一次日环食，从约上午8:40至9:30影响电网。据加州独立系统运营商（CAISO）官员介绍，当时电网级光伏出力以约82兆瓦/分钟的速度下降，最终较典型晴天的出力水平减少约9,600兆瓦。

周一的日食影响将小于2023年那次事件，但该州光伏装机的快速扩张使情况略显复杂。据电网运营商称，2023年10月日食期间，CAISO范围内电网级光伏装机超过16,500兆瓦，如今已超过18,500兆瓦。

“尽管距上次日食仅六个多月，但我们在电网级和表后光伏方面都经历了相当可观的增长，”ISO高级能源气象学家Jessica Stewart在3月的一次规划会议上表示，这涵盖CAISO及其管理的能源不平衡市场。

Stewart表示，在即将到来的事件中，加州将在上午10点至下午12:30左右感受到日食影响，电网级光伏出力将以约79兆瓦/分钟的速度下降，直至最大遮挡。恢复阶段，光伏将以约84兆瓦/分钟的速度爬升，增加约6,700兆瓦至满发。

官员表示，日食对电价的影响要等到日前和实时市场出清后才能知晓。

ERCOT

负责德克萨斯州大部分地区的电网运营商表示，预计光伏发电将受影响约三小时，最大影响出现在下午1:40，届时光伏出力将降至晴空最大出力的约7.6%。

ERCOT已要求所有市场参与者“监测当日运行状况，并根据需要调整当前运行计划”，但预计事件期间将维持正常运营。

该电网运营商“正在与光伏预测供应商合作，确保预测模型考虑日食影响”，根据上月向电网运营商可靠性与运行分委会提交的规划演示文件。“ERCOT将根据需要预先调整系统姿态，以应对光伏出力的下降和回升爬坡，并利用辅助服务满足额外平衡需求。”

Lee表示，这可能包括新的ERCOT应急备用服务，该服务将使火电和电池资产保持待命状态。但应对日食期间需求变化的“主要工具仍然是能源价格”。

“随着供应变化，实时能源价格将出现波动，”他说。“这种波动是好事，因为它激励更多发电资源并网，也激励负荷侧灵活性开始参与。”

PJM Interconnection

PJM负荷预测高级工程师Michael Stewart表示，光伏发电损失的具体规模“将取决于当天的天气模式”。他在3月7日运行委员会会议上概述了准备工作。

该电网运营商正在为8,200兆瓦并网光伏资源损失80%至85%的出力做准备。此外还有约4,800兆瓦的表后资源将受影响，从而增加电网负荷。

Stewart的演示指出，多个变量可能影响负荷，包括学校停课或与日食相关的出行。这是“一个非假日，但也不是普通的周一”。

“PJM正密切关注天气预报，准备按需调度发电资源以应对光伏出力损失，包括在必要时动用备用和调节资源，”该电网运营商在一篇博客文章中表示。“备用资源可在被调用时提供所需的后备发电，而调节资源可提供能量以帮助控制系统电压和频率。”

纽约

2017年，纽约独立系统运营商（NYISO）在一次约75%太阳被遮挡的日食期间损失了约500兆瓦出力。

“如今，全州光伏发电量是当时的五倍，但云层覆盖程度将最终决定日食期间损失多少发电量，”NYISO技术专家兼气象学家Mark Taylor在一份声明中表示。

该电网运营商表示，如果4月8日天空晴朗，预计日食开始时太阳能发电量约为3,500兆瓦。随后发电量将在约一小时内急剧下降，可能降至约300兆瓦，然后再回升至2,000兆瓦。下午3:15至3:30期间，该州不同地区的太阳将被完全遮挡长达3.5分钟。

NYISO的光伏预测工具“可预测系统全天可预期的太阳能发电量，并帮助我们的规划人员和运行人员确定满足预期需求的资源需求，”该运营商在博客中表示。“如果出现意外情况，光伏资源发电量不及初始预测，NYISO的运行团队必须设法弥补差额。”

Midcontinent ISO

上一次日食路径穿越Midcontinent独立系统运营商（MISO）区域是在2017年，当时该电网仅有100兆瓦光伏装机。如今已超过5,000兆瓦。

“我们预计不会出现任何与可靠性相关的问题，”MISO在4月2日的博客文章中表示。

日食路径穿越MISO的南部和中部地区，且其两个控制中心位于全食带内。该电网运营商预计“黑暗变化”将从下午1:30持续至4:25。在晴朗天气下，该电网表示可能在90分钟内经历约4吉瓦的发电量下降，随后出现3吉瓦的回升。

尽管典型日的电力需求预测“通常较为直接”，但MISO指出，周一“将不是典型的春日”。学校停课、营业时间变化、酒店和餐厅客流增加，以及日食带来的可能降温，“使当日电力需求的准确预测更具挑战性”，该电网运营商表示。