【无所不能 文 | 薛晗】
北京时间21日晚间11点，宽度为112公里的超级日全食带将横扫美国北部14州，在白天刷出一
片夜的黑。
如此天文盛况，自然不能错过。日食观测眼镜进入最后一轮疯抢阶段。作为最佳日全食观测点之一的
俄勒冈州，从
上周三开始日食中心区域的
26
号和
96
号高速公路就出现了严重拥堵。
NASA和CNN更是趁热推出了全程直播节目，360度无死角捕捉日食全过程……
日全食来了，全民皆大欢喜。可是别忘了，想看直播，
你得有电还得有网
。无所不能带你看看日全食下光伏和电网可能承担的压力。
两年前，德国在日全食期间由于缺少阳光，骤然失去了70%左右的光伏电力。日食一结束，阳光突然照射，大量的光伏电力又瞬间涌入电网。一退一进，作为曾经全球最大太阳能发电国家的德国，电网系统经受了巨大的考验。关键时刻邻国也靠不住，拥有5GW光伏装机的法国和17GW光伏装机规模的意大利也同处于日食的影响带之内。
这种
电源输出的极不稳定性，对电力系统的快速调节能力带来了巨大挑战。
德国四大电网公司TenneT、Amprion、50Hertz和TransnetBW提前了一年时间准备各种预案以应对日食期间的突发状况。在日食期间调动抽水蓄能电站和燃气发电站快速调峰填谷，弥补光伏发电在日食发生前后产生的巨大波动。
电网公司各司其职，将光伏发电剧烈波动产生的影响控制在各自的区域范围内。具体而言，50Hertz负责德国东部电网，Amprion负责主要鲁尔工业区和南部一小部分地区，TransnetBW负责西南区域，TenneT负责贯通德国南北的狭长区域。
好在准备充分，有惊无险。
日食发生后，据欧洲输电网运营商联盟ENTSO-E的《2015年日食影响评估报告》，
在整个日食期间，欧洲大陆减少的光伏电力有51%来自德国。
在短短2分47秒的日全食过程中，德国的电力供应下降和上升速率分别骤升至273MW/分和361MW/分。而2013-2014年间，在剧烈的天气情况下，德国电力供应变化梯度最高不过166.7MW/分。
美国上一次横贯整个本土的日全食发生在1918年6月18日，那时，美国还没有1900座大型地面光伏电站。
我们来看一下这次美国日全食的影响带。
图片来自美国能源信息署（EIA）
根据美国能源信息署（EIA）公布的光伏电站地图，大部分规模化的光伏电站集中于美国东西海岸沿海地区，
仅有17个商业规模的光伏电站处于日全食带以内
，其装机总量约0.07GW，大部分位于俄勒冈州东部，直接光照将完全消失不到3分钟；而在剩余时间内，这些光伏电站仍会接收不同程度的直接光照。
除位处日全食带的17个电站之外，
卡罗莱纳州和乔治亚州及其他地区的数百个光伏电站的直接光照将会被遮挡至少90%，合计受影响的装机规模约4.01GW。
另外，还有2.20GW和3.94GW装机规模光伏电站的直接光照将会分别被遮挡至少80%和70%。
图片来自美国能源信息署（EIA）
在日食过程中，光照受到影响的地区需要增加其他能源类型的发电量，如燃气发电和水电以弥补太阳能发电量的损失。由于完全处于日全食带及光照遮挡大于90%地区的光伏装机容量较小，北美电力可靠性公司（NERC）此前发布分析报告，
预期此次日全食过程将不会对北美的整个电力系统的可靠性造成过多影响。
日全食的路径将会从俄勒冈州开始，向东移动至南卡罗莱纳州，时长大约90分钟。
此次日食影响的范围包括了美国光伏装机最大的州——加利福尼亚。虽然不直接处于日全食带，但加利福尼亚州共有8.8GW的商业规模光伏电站，占全美光伏装机规模的40%。
加利福尼亚电力独立系统运营商（CAISO）预期该州将在此次2小时52分钟的日食过程中
损失4.2GW左右的光伏装机。
为了确保电力需求得到满足，CAISO提前部署，
用天然气发电和水电临时调配电力，补充光伏电力波动带来的缺口，保持电网的稳定性。
图片来自美国能源信息署（EIA）
北卡罗来纳州离日全食带较近，光照损失超过90%的光伏装机容量最大。该州最大的电力公司DukeEnergy估算，在日食发生过程中，有效光伏装机将从2.5GW以上下降至0.2GW，影响相对加利福尼亚较小。
去年8月，北卡罗莱纳州商业规模的光伏和光热发电在该州发电量中占比约3.1%，而加利福尼亚州这一数字达到了14%。
