加州（世界第五大經(jīng)濟(jì)體）正在證明太陽能可以戰(zhàn)勝黑夜。其成功秘訣并無技術(shù)奧秘：大量光伏發(fā)電、巨量電池儲(chǔ)能以及日益精細(xì)的需求側(cè)管理。其結(jié)果是，稱霸傍晚用電高峰數(shù)十年的天然氣發(fā)電正迅速失去陣地。

一

關(guān)鍵在電池

根據(jù)Ember的數(shù)據(jù)，今年上半年加州的太陽能發(fā)電量較去年同期增長了18%，電池放電量增長了63%，使得夜間高峰用電需求的三分之一得以通過電池滿足。這種組合拳滿足了夜間高峰需求，而這個(gè)領(lǐng)域不久前還由燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組主導(dǎo)。

上周，加州電網(wǎng)創(chuàng)下了6.5吉瓦的電池放電記錄，這相當(dāng)于七座核電站的運(yùn)行功率，大約是加州總需求的四分之一，且每次持續(xù)數(shù)小時(shí)。

其影響是爆炸性的：天然氣發(fā)電廠的發(fā)電量在一年內(nèi)下降了25%，在兩年內(nèi)下降了43%。

今年夏季期間，在過去的49天中有41天，加州電網(wǎng)能夠完全依靠太陽能、風(fēng)能和水力滿足全部電力需求，有時(shí)連續(xù)超過9小時(shí)。斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授、大氣與能源項(xiàng)目主任馬克·雅各布森解釋說，有幾天，可再生能源供應(yīng)超過了需求的140%，多余電力出口到鄰近各州。

二

成功之道

加州轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵可以歸結(jié)為一個(gè)詞：容量。在短短四年內(nèi)，該州電網(wǎng)級(jí)電池儲(chǔ)能規(guī)模從2020年的0.6吉瓦增至2024年的11.7吉瓦，幾乎占全國總裝機(jī)容量的一半。該州安裝的大型儲(chǔ)能（3.8吉瓦）甚至超過了大型太陽能（2.5吉瓦），這一里程碑反映了優(yōu)先事項(xiàng)的轉(zhuǎn)變。

“在加州的電池儲(chǔ)量除了中國以外比任何國家都多，也比任何美國州都多。” 雅各布森表示。

然而，這不僅僅是硬件問題。加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商（CAISO）開放了電池參與日內(nèi)電價(jià)套利的大門——在電力充裕且便宜時(shí)充電，在電價(jià)高時(shí)售電——參與調(diào)節(jié)服務(wù)，并將其部分容量預(yù)留用于傍晚所謂的“關(guān)鍵小時(shí)”。在2024年，即使價(jià)格峰值較為溫和，電池在凈高峰時(shí)段的作用也得到了鞏固，取代了以往主導(dǎo)該時(shí)段的燃?xì)廨啓C(jī)。

此外，還有兩個(gè)輔助因素。由個(gè)體住戶出資安裝的屋頂太陽能現(xiàn)已占加州總發(fā)電量的12%（且仍在增長），相應(yīng)降低了電網(wǎng)需求，并且當(dāng)與家用電池結(jié)合時(shí)，也減少了夜間需求。

另一方面，“需求側(cè)電網(wǎng)支持”（DSGS）計(jì)劃催生了世界上最大的虛擬電廠之一，擁有超過200兆瓦的運(yùn)行容量和720兆瓦的客戶電池資源。在2024年夏季的熱浪期間，該計(jì)劃被激活了16次，并證明了其穩(wěn)定電網(wǎng)的效果。

三

對(duì)價(jià)格的影響

對(duì)消費(fèi)者最直接的結(jié)果是電價(jià)有所緩和。可再生能源壓低了批發(fā)成本：現(xiàn)貨價(jià)格同比下跌53%，許多午間時(shí)段出現(xiàn)負(fù)電價(jià)，這部分得益于電池在這些時(shí)段吸收了15%的需求。根據(jù)雅各布森的說法，與當(dāng)前基于化石燃料的模式相比，全面電氣化可以節(jié)省60%至65%的年度能源賬單。

不過，加州仍面臨挑戰(zhàn)。需求響應(yīng)計(jì)劃依賴于并不穩(wěn)定的公共預(yù)算。正如雅各布森在斯坦福大學(xué)發(fā)表的一項(xiàng)研究中指出的，電網(wǎng)需要繼續(xù)提高其靈活性：將水力發(fā)電調(diào)整至夜間、加速海上風(fēng)電發(fā)展以及加強(qiáng)需求側(cè)管理是必不可少的步驟。

馬克·雅各布森預(yù)測(cè)，加州將在2026年至2028年間實(shí)現(xiàn)80%的可再生能源供電，并在2030年至2033年間達(dá)到100%。Ember估計(jì)，在2025年，每安裝1.7吉瓦的太陽能，就會(huì)配套安裝1吉瓦的電池，這將進(jìn)一步加速替代天然氣。

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