摘要：加州（世界第五大经济体）正在证明太阳能可以战胜黑夜。其成功秘诀并无技术奥秘：大量光伏发电、巨量电池储能以及日益精细的需求侧管理。其结果是，称霸傍晚用电高峰数十年的天然气发电正迅速失去阵地。

加州（世界第五大经济体）正在证明太阳能可以战胜黑夜。其成功秘诀并无技术奥秘：大量光伏发电、巨量电池储能以及日益精细的需求侧管理。其结果是，称霸傍晚用电高峰数十年的天然气发电正迅速失去阵地。

一

关键在电池

根据Ember的数据，今年上半年加州的太阳能发电量较去年同期增长了18%，电池放电量增长了63%，使得夜间高峰用电需求的三分之一得以通过电池满足。这种组合拳满足了夜间高峰需求，而这个领域不久前还由燃气联合循环机组主导。

上周，加州电网创下了6.5吉瓦的电池放电记录，这相当于七座核电站的运行功率，大约是加州总需求的四分之一，且每次持续数小时。

其影响是爆炸性的：天然气发电厂的发电量在一年内下降了25%，在两年内下降了43%。

今年夏季期间，在过去的49天中有41天，加州电网能够完全依靠太阳能、风能和水力满足全部电力需求，有时连续超过9小时。斯坦福大学土木与环境工程系教授、大气与能源项目主任马克·雅各布森解释说，有几天，可再生能源供应超过了需求的140%，多余电力出口到邻近各州。

二

成功之道

加州转变的关键可以归结为一个词：容量。在短短四年内，该州电网级电池储能规模从2020年的0.6吉瓦增至2024年的11.7吉瓦，几乎占全国总装机容量的一半。该州安装的大型储能（3.8吉瓦）甚至超过了大型太阳能（2.5吉瓦），这一里程碑反映了优先事项的转变。

“在加州的电池储量除了中国以外比任何国家都多，也比任何美国州都多。” 雅各布森表示。

然而，这不仅仅是硬件问题。加州独立系统运营商（CAISO）开放了电池参与日内电价套利的大门——在电力充裕且便宜时充电，在电价高时售电——参与调节服务，并将其部分容量预留用于傍晚所谓的“关键小时”。在2024年，即使价格峰值较为温和，电池在净高峰时段的作用也得到了巩固，取代了以往主导该时段的燃气轮机。

此外，还有两个辅助因素。由个体住户出资安装的屋顶太阳能现已占加州总发电量的12%（且仍在增长），相应降低了电网需求，并且当与家用电池结合时，也减少了夜间需求。

另一方面，“需求侧电网支持”（DSGS）计划催生了世界上最大的虚拟电厂之一，拥有超过200兆瓦的运行容量和720兆瓦的客户电池资源。在2024年夏季的热浪期间，该计划被激活了16次，并证明了其稳定电网的效果。

三

对价格的影响

对消费者最直接的结果是电价有所缓和。可再生能源压低了批发成本：现货价格同比下跌53%，许多午间时段出现负电价，这部分得益于电池在这些时段吸收了15%的需求。根据雅各布森的说法，与当前基于化石燃料的模式相比，全面电气化可以节省60%至65%的年度能源账单。

不过，加州仍面临挑战。需求响应计划依赖于并不稳定的公共预算。正如雅各布森在斯坦福大学发表的一项研究中指出的，电网需要继续提高其灵活性：将水力发电调整至夜间、加速海上风电发展以及加强需求侧管理是必不可少的步骤。

马克·雅各布森预测，加州将在2026年至2028年间实现80%的可再生能源供电，并在2030年至2033年间达到100%。Ember估计，在2025年，每安装1.7吉瓦的太阳能，就会配套安装1吉瓦的电池，这将进一步加速替代天然气。

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来源：科学图书馆