一、             光伏出力最大时不同类型电源的出力情况

根据6月9日德国全国发电负荷曲线，从早上6时开始，光伏开始发电，13:00时光伏出力占发电总负荷的比例达到最大值，为42.7%。从上午7时开始至下午18时，光伏出力占发电总负荷的比例均高于10%。6月9日德国各类型电源发电出力如下图所示：

图1  6月9日各小时德国常规电源、光伏及风电出力

从13：00其他各类型电源出力情况看，核电882.1万千瓦，抽水蓄能67.8万千瓦，常规水电100万千瓦，气电56万千瓦，油电15万千瓦，褐煤1385万千瓦，生物质4万千瓦，其他常规电源379万千瓦。可以看出，当日光伏以外的其他电源出力之和，以及风电出力都没有发生大的波动，中午高峰负荷需求基本上都由光伏满足。

二、             全国光伏出力最大时各区域光伏出力分布

德国国土面积大概36万平方公里，比我国四川省面积还小，南北直线距离为876公里，东西直线距离为640公里，所以太阳辐照的全国一致性比较好，光伏出力的同时率也比较高。6月9日13:00时德国光伏出力达到2300万千瓦，而光伏发电总装机约3500万千瓦，光伏最大出力占装机容量的比例约65%。6月9日13:00四大输电网区域光伏出力分布图如图2所示。

图2  6月9日13:00四大输电网区域光伏出力分布图

从四个输电网区域光伏出力曲线看（图3），各个区域光伏出力曲线形状较为一致，基本上都是在13:00达到最大出力。但是爬坡率存在显著差距，TenneT输电网区域爬坡率最大，从早上6:00至13:00，7个小时内出力增加844万千瓦（≈120万千瓦/小时）。

图3  6月9日四个输电网区域光伏出力曲线

三、             光伏与风电出力的互补性到底有多强？

一般认为，风电和光伏出力均具有波动性，但是两者拟合之后的出力曲线的波动性会减弱，德国是否也负荷这一规律呢？还是让事实说话。我们发现，当日德国风电出力非常弱，全天波动性并不大，基本维持在300万千瓦左右，这相对于全国3300万千瓦左右的风电装机来说确实小的可怜，风电出力占风电装机容量的比重仅为10%左右。中午光伏大发时段，风电出力也没有明显波动，所以风+光的出力曲线与光伏出力曲线走向非常吻合。当然，这只能代表6月9日这一天的情况。

图4  6月9日德国光伏、风电及风+光出力曲线

后记：

高（大）比例可再生能源是国内外研究的重点和热点，可再生能源发电出力达到很高比例的现象已在一些欧洲国家越来越普遍。近几年，丹麦个别时段风电出力超过全国用电负荷的情况已经多次出现。根据德国能源署（DENA）的研究，到2050年德国可再生能源发电出力在一天内将长时间超过用电负荷。国外普遍采用了一个叫做“净负荷”或者“剩余负荷”的概念，这个剩余负荷就是系统用电负荷减去可再生能源发电出力，也就是留给常规电源的发电空间。到2050年，德国一天内可能连续多个小时净负荷都为负值，这样的系统要安全稳定运行，需要非常强大的跨国联络交易以及国内强大的需求侧响应能力。如果您对此有兴趣，我们后续会借助微信公众平台推出相关的研究信息，敬请期待。