2025-12-16 15:10:10
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直到最近，大型发电站还在为电网提供所需的无功功率。
但现在，可再生能源是时候加大对电网稳定性的贡献了。总部位于柏林的初创公司Blindleister正在将其转化为太阳能和风能发电企业的商业模式。
无功功率是在传输有功功率时产生的，是交流电网中不可避免的现象。从物理角度讲，无功功率意味着电压和电流的正弦波曲线彼此不同相。在容性无功电流的情况下，电流超前于电压，而在感性无功电流的情况下则相反。与有功功率不同，无功功率是不可用的。它不能做任何功，只在电源和负载之间振荡。这意味着它会占用电网容量，从而减少有功功率的传输。
为了尽可能高效地利用输电容量，电网需要多个无功功率源。电网本身和用户产生的无功功率会被反向的无功功率抵消，这意味着电网运营商可以调节电网各部分的电压。4月底西班牙和葡萄牙的停电事件表明，当电网中的过电压调节不足时，会引发一系列保护性停电，后果可能是灾难性的。
无功功率缺口日益扩大
然而，随着能源转型中化石燃料发电厂的关闭，无功功率的供应正在减少。对于德国而言，电网发展规划（NEP）预测到2037年赤字将不断增长。NEP指出："如果不利用来自配电系统的电解槽、大型电池储能系统和可再生能源系统的电网服务潜力，无功功率赤字将上升至65 Gvar。"Gvar代表"千兆伏安无功"，是无功功率的计量单位。65 Gvar大致相当于80座燃煤电厂提供的无功功率量。
德国的四家输电系统运营商和少数配电系统运营商（仅指拥有110千伏电网的运营商）现已首次招标采购无功功率，或正在招标过程中。这意味着德国正在进入一个其他国家已经熟悉的市场。英国、瑞士和荷兰在基于市场的无功功率采购方面已有经验。
从副产品到收入来源
这正是今年成立的柏林初创公司Blindleister发挥作用的地方。作为服务提供商，该公司将使用可再生能源的发电企业连接到新兴市场。公司解释说："通过在本地电网区域汇集不同的能源，我们为电网运营商创建了无功功率购电协议。"情况的复杂性使得单个太阳能和风电场运营商在没有帮助的情况下很难在这个市场中活跃起来。
接入110千伏电网或更高电压等级的发电企业或储能系统可以从中获利。Blindleister的董事总经理之一Stefan Häselbarth表示，出于商业原因，电站的装机容量应至少达到10兆瓦。
跟踪复杂的市场
此外，适用性在很大程度上取决于具体项目。作为第一步，这家初创公司会评估客户的个体潜力。挑战在于了解发电厂的实时行为，因为提供无功功率不能干扰有功发电。商业分析还必须考虑到，不同电网区域的无功功率可实现价格差异很大。这是由于各地区的发电和消费结构以及单个电网运营商的定价政策所致。市场仍然不透明，这就是为什么Blindleister团队希望有更多法规来促进市场透明度。
Häselbarth解释说："农村地区对无功功率的需求往往比城市更大，尤其是在电网中有大量可再生能源电力的地区。"这就是为什么输电系统运营商不统一看待他们的网络，而是按电网部分分别招标采购无功功率。例如，Amprion根据电网拓扑定义了九个采购区域。
招标过程中应考虑哪些因素？
一个电站是否适合作为无功功率源还取决于发电技术。根据Blindleister的经验，"根据发电机类型，风电场在较低输出范围内通常可以提供容性无功功率，而不是感性无功功率。"太阳能电站通常两者都能很好地提供。然而，并非所有电网运营商都同等招标两种无功功率变体；有些只需要容性无功功率，而另一些则需要感性无功功率。
招标过程还区分了有保障和无保障的无功功率。在有保障的供应情况下，供应商必须确保按照合同约定的数量持续提供电力。作为回报，电网运营商支付可用性价格或基本费率。实际提取的无功功率则在此基础上按商品价格支付。
在无保障的供应情况下，无功功率不必持续可用。因此，只有在实际使用电力时，才按约定的无功功率商品价格收费。招标合同的期限可以从一年到几年不等。
太阳能和风电场运营商还必须决定是否在电站当前不发电时提供无功功率。这是可能的，因为这些电站也依赖电网供电，并可以利用其电力电子设备产生无功功率。这在商业上是否可行很大程度上取决于项目的个体框架条件。例如，共址储能系统可以提高其盈利能力。最后，到变电站的电力线长度也起着一定作用。
这些无数的影响因素意味着每个项目的收入机会差异很大。Häselbarth说："对于一些项目来说，提供无功功率根本不值得，而对于其他项目，它可以产生5%到10%的额外收入。"
电站如何连接？
电站运营商通常不需要改造任何硬件。有时他们只需要在变频器中启用无功功率供应；在硬件方面，电力电子设备通常能够做到这一点。他们还需要创建与变电站远程控制技术的连接，这需要初始投资。
然后，Blindleister为相关发电厂开发一个数字孪生体，本地电网运营商可以通过云端随时访问。该孪生体显示相关电站可以实时提供多少无功功率。
通过这种方式，这家初创公司将电站运营商连接到一个刚刚兴起的市场。这些新的可能性对整个系统也很有吸引力。Häselbarth解释说："我们正在稳定电网电压，减少与电压相关的再调度措施，并有助于降低对电网组件的昂贵投资。"
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