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由Sandia國家實驗室（隸屬于美國國家能源部核安全管理局）進(jìn)行的一項新研究課題，旨在了解云層效應(yīng)對光伏電站發(fā)電輸出的影響因素，以及電力公司如何補(bǔ)償這些影響。

通常情況下，太陽光都是用與光伏組件相關(guān)聯(lián)的單點輻照度傳感器來測量。但研究人員都知道，整個光伏電站的功率輸出需要對單點傳感器的數(shù)據(jù)做平滑處理（較少的變化）。例如，如果一小塊云遮擋了一塊組件，該單點輻射傳感器測量的功率輸出會明顯下降，而電站的其他部分可能不會受到影響。這種平滑效果目前為止一直沒有得到很好的量化數(shù)據(jù)。

這項工作的重點是將變化比例作為電站設(shè)置和時間（例如， 每秒可變性，每分鐘可變性等）以及當(dāng)?shù)氐脑扑俣戎g的函數(shù)建模，”桑迪亞國家實驗室研究員馬特·萊夫解釋說。

該研究對收集的來自兩個光伏電站的太陽輻照度和電量輸出分析并建模，一個電站是48兆瓦（MW ）的公用事業(yè)規(guī)模的工廠，另一個是2MW的包括許多分布式屋頂光伏系統(tǒng)的光伏電站。對每個電站，他們把太陽輻射點傳感器放置的方式，讓他們點傳感器輻照度變化能夠直接與光伏電站輸出功率波動相比較。

“我們的分析的獨特性在于：我們既能量化每個光伏電站的短時間尺度（ 1秒）的變化，也能創(chuàng)建一個模型從單點傳感器測量來模擬這種變化，”萊夫說。因為該模型可以被應(yīng)用到任何有輻照測量的位置，因而可以被用于估計光伏電站還在規(guī)劃階段的變化性。

一個關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是，電站內(nèi)組件越分散，平滑效果越強(qiáng)。因此，一個新的太陽能電廠的開發(fā)商可能要盡可能大面積地攤開光伏組件，并利用該電站地域多樣性的最大優(yōu)勢。另一方面，這個策略可能會讓新工廠的房地產(chǎn)成本大大增加。萊夫強(qiáng)調(diào)，雖然在同一區(qū)域內(nèi)的1兆瓦光伏電池板，如在一個大商店或車庫的屋頂，會比地理上較為分散的1兆瓦電站（如總計1兆瓦的許多個人住宅光伏系統(tǒng)）會有更多的可變輸出，但這樣做的成本增加可能會影響程序或決策。

輸出功率驟降當(dāng)然是光伏電站并網(wǎng)的一個重要問題。所以需要替代電源，例如電池或燃?xì)廨啓C(jī)作為備份。“了解云引起波動的頻率和影響將對正確理解光伏對電網(wǎng)的影響有幫助，也對正確選擇這些輔助電源的大小有幫助，”萊夫說。

桑迪亞國家實驗室的研究將有助于太陽能發(fā)電廠在美國政府提出的2020年SunShot倡議的目標(biāo)組合能源中成為具有成本競爭力的選擇。萊夫解釋說：“通過使用我們開發(fā)的模型、電站和開發(fā)商就能模擬電量輸出的變化。模擬的結(jié)果隨后可用于適當(dāng)大小電能存儲或其它電量波動緩解方法。”

展望未來，萊夫和他的團(tuán)隊希望繼續(xù)通過將實驗擴(kuò)大到更多的光伏電站以驗證他們的模型，并用它在電網(wǎng)中做并網(wǎng)研究，以更好地了解太陽能發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊。