加州正在證明太陽能可以戰勝黑夜

加州（世界第五大經濟體）正在證明太陽能可以戰勝黑夜。其成功秘訣并無技術奧秘：大量光伏發電、巨量電池儲能以及日益精細的需求側管理。其結果是，稱霸傍晚用電高峰數十年的天然氣發電正迅速失去陣地。

一

關鍵在電池

根據Ember的數據，今年上半年加州的太陽能發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，而這個領域不久前還由燃氣聯合循環機組主導。

上周，加州電網創下了6.5吉瓦的電池放電記錄，這相當于七座核電站的運行功率，大約是加州總需求的四分之一，且每次持續數小時。

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

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

二

成功之道

加州轉變的關鍵可以歸結為一個詞：容量。在短短四年內，該州電網級電池儲能規模從2020年的0.6吉瓦增至2024年的11.7吉瓦，幾乎占全國總裝機容量的一半。該州安裝的大型儲能（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先事項的轉變。

“在加州的電池儲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。加州獨立系統運營商（CAISO）開放了電池參與日內電價套利的大門——在電力充裕且便宜時充電，在電價高時售電——參與調節服務，并將其部分容量預留用于傍晚所謂的“關鍵小時”。在2024年，即使價格峰值較為溫和，電池在凈高峰時段的作用也得到了鞏固，取代了以往主導該時段的燃氣輪機。

此外，還有兩個輔助因素。由個體住戶出資安裝的屋頂太陽能現已占加州總發電量的12%（且仍在增長），相應降低了電網需求，并且當與家用電池結合時，也減少了夜間需求。

另一方面，“需求側電網支持”（DSGS）計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，該計劃被激活了16次，并證明了其穩定電網的效果。

三

對價格的影響

對消費者最直接的結果是電價有所緩和。可再生能源壓低了批發成本：現貨價格同比下跌53%，許多午間時段出現負電價，這部分得益于電池在這些時段吸收了15%的需求。根據雅各布森的說法，與當前基于化石燃料的模式相比，全面電氣化可以節省60%至65%的年度能源賬單。

不過，加州仍面臨挑戰。需求響應計劃依賴于并不穩定的公共預算。正如雅各布森在斯坦福大學發表的一項研究中指出的，電網需要繼續提高其靈活性：將水力發電調整至夜間、加速海上風電發展以及加強需求側管理是必不可少的步驟。

馬克·雅各布森預測，加州將在2026年至2028年間實現80%的可再生能源供電，并在2030年至2033年間達到100%。Ember估計，在2025年，每安裝1.7吉瓦的太陽能，就會配套安裝1吉瓦的電池，這將進一步加速替代天然氣。

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