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半导体芯片在可再生能源中的应用
系列报告
第三次会议也适用于电力系统半导体芯片
2018.10.31

需要产生可再生能源并在不停电的情况下尽可能稳定地供应。为了实现这一目标,需要向用电大的地区输送大量的电力,而向用电少的地区输送少量的电力。电力的理想状态是发电量和消耗量之间始终保持平衡。为了平衡这一点,一种被称为“微电网”的系统是合适的,该系统在一个区域内创建并连接小型发电设施,并使用分布式电源来提供稳定的电力供应。此外,输电线路以非常高的交流电压(例如 500,000 伏或 220,000 伏)传输电力,但为每个区域调节功率的微电网还控制电压和交流电,以确保它们不会异相。
2016年7月,九州电力宣布限制引进太阳能发电等可再生能源。太阳能发电设备的数量一年内增加了约110万千瓦,从2015年5月末的约500万千瓦增加到2016年5月末的615万千瓦。虽然太阳能发电只在白天发电,但白天的电力需求最高,因此认为会符合需求。然而,九州电力宣布将限制太阳能发电,称白天供过于求(参考资料1)。
九州电力为何限制可再生能源产量?这是因为太阳能发电波动太大,现有系统无法控制。例如,有研究发电容量为3kW的家庭用太阳能发电系统的例子(参考资料2)。晴天时,每天的发电量为15kWh,但阴天时,发电量会下降到40-60%,从而减少到7kWh。阴雨天,发电量仅为10-20%,降至2kWh。
也就是说,如图1所示,白天用电较多的时段(例如办公室)可以使用太阳能发电,但晚上7点至8点的黄金时段则不能使用,此时家庭中的空调、电视、灯光等用电量增加。为此,需要通过火力发电和抽水蓄能发电(在半夜用电需求较低时,从海洋、湖泊中抽水发电,然后在晚上7:00至晚上8:00左右突发用电需求时放水发电)来增加电力。
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即使在白天,当阴天或下雨时,利用阳光发电的能力也会显着下降。那么火电、抽水蓄能发电等就不得不突然启动。电力的供需必须始终保持平衡。此外,如果你想发电,你就需要消耗电力。这是因为由于成本原因很难储存大量的电力。从这方面来说,核电可以始终提供恒定的电量,没有任何波动。但不仅如此,它还是一种危险的电源,一旦发生重大事故,人类根本无法阻止电源失控。
九州电力一直在管理火电和抽水电之间供需平衡的波动*1进行了调整然而,太阳能发电厂的安装正在迅速增加,并且没有放缓的迹象。如果太阳能发电占比较小,即使因天气出现波动,对整体影响也不大。然而,随着阳光比例的增加,供电受天气的影响也越来越大。这可能就是九州电力决定限制太阳能发电的原因。
[脚注]
- *1
- 泵浦功率:需求低时在夜间抽水,需求高时使用白天抽水作为电力








