
在阳光明媚的加州,太阳能电池板随处可见。它们坐落在中央山谷干燥的沙漠景观中,散布在洛杉矶市中心的屋顶上。根据最近的统计,加州已经安装了近47千兆瓦的太阳能,足以为1390万户家庭供电,并提供超过四分之一的金州电力。
但现在,国家和它的电网运营商正在努力应对一个奇怪的现实:电网上的太阳能如此之多,以至于在阳光明媚的春天,需求没有那么多,电价却变成了负值。千兆瓦的太阳能被“削减”了——本质上是被扔掉了。
作为回应,加州削减了对屋顶太阳能的激励措施,并放慢了安装太阳能板的步伐。但是,在一个试图转向可再生能源的州,日益减少的经济回报可能会减缓太阳能的发展。随着其他州自己建造越来越多的太阳能发电厂,他们可能很快就会面临同样的问题。
“这些都不是无法克服的挑战,”能源研究和咨询公司Wood Mackenzie Power and Renewables的全球太阳能主管米歇尔·戴维斯(Michelle Davis)说。“但它们是许多电网运营商从未遇到过的挑战。”
太阳能有许多奇妙的特性——一旦建成,它的运行成本几乎为零;它不产生空气污染,不燃烧化石燃料就能产生能源。但它也有一个主要的、明显的缺点:太阳并不是每时每刻都在发光。
15年前,美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)的研究人员正在模拟一个广泛使用太阳能的未来,这时他们注意到了一些奇怪的事情。在给定的电网中有大量的太阳能,净负荷——或电力需求减去可再生能源——将呈现“U”形。上午的高需求将被中午几乎为零的需求所取代,那时太阳能几乎可以产生人们所需的所有电力。然后,随着太阳落山,需求再次飙升。
加州电网运营商CAISO后来将这种效应称为“鸭子曲线”。(如果你眯着眼睛看,你可以把这条曲线想象成鸭子的肚子。)它在春季最为突出,那时太阳能电池板得到充足的阳光,但供暖和制冷的需求较少。
近年来,在加州,鸭子曲线已经变成了一个巨大而深的峡谷——太阳能正在被闲置。2022年,该州浪费了240万兆瓦时的电力,其中95%是太阳能。(这大约占该州一年总发电量的1%,或太阳能发电量的5%。)去年,该州仅在前八个月就做到了这一点。
CAISO可再生能源整合负责人Clyde Loutan表示,该州长期以来一直为更多的太阳能并网做好准备。但是,他补充说,“我们严重低估了住宅太阳能进入市场的速度。”
削减太阳能在技术上并不困难——根据国家可再生能源实验室的高级研究员Paul Denholm的说法,这相当于拨动电网运营商的开关。但是,放弃免费电力会提高电价。
它也削弱了安装屋顶太阳能的好处。自20世纪90年代以来,加州一直在向屋顶太阳能电池板的所有者支付他们向电网输出能源的费用。这意味着屋顶太阳能发电的业主每发一千瓦时的电可以得到0.20到0.30美元。
但一年前,该州改变了这一被称为“净计量”的系统,现在只补偿太阳能电池板所有者他们的电力对电网的价值。在春天,当鸭子曲线最深的时候,这个数字可能会下降到接近零。如果客户安装电池并在傍晚或清晨向电网供电,他们可以获得更多的退款。
这一变化引发了加州人和屋顶太阳能公司的强烈反对,他们说他们的业务正在萎靡不振。事实上,Wood Mackenzie预测,到2024年,加州住宅太阳能装置将下降约40%。一些州的政客现在正试图推翻这一规定。
“在CPUC的领导下,加州对我国历史上最大的太阳能工作岗位流失负有责任,”加州太阳能和储能协会(California solar and Storage Association)执行董事伯纳黛特·德尔·奇亚罗(Bernadette del Chiaro)在一份声明中说,该声明指的是加州公用事业委员会。
但专家表示,这反映出在一个全力发展太阳能技术的州,太阳能经济正在发生怎样的变化。
“你不希望公用事业公司或电网运营商在不必要的情况下为电力支付过高的费用,”戴维斯说。
其他采用太阳能较慢的州也开始经历同样的事情。23%的电力来自太阳能的内华达州也出现了越来越深的鸭子曲线。夏威夷有成千上万的家庭安装了屋顶太阳能,已经减少了这些家庭从电网获得的费用。
加州的电网运营商希望他们的经验能教会其他州,随着可再生能源的发展,他们应该期待什么。“我们在西部看到的问题是其他人没有看到的,”卢坦说。
加州仍然可以种植太阳能。在夏季,当高空调使用量使电网紧张时,太阳能即使在白天也很有用。Denholm说,随着太阳能价格的持续下降,安装定期削减的太阳能仍然具有成本效益。“放弃一些可再生能源绝对是有经济意义的,”他说。
但加州电网运营商仍希望尽可能避免这种情况。娄坦称这是“我们最不想做的事情之一”。
为了解决这个问题,CAISO正在向附近的州出售一些多余的电力;加州还计划安装额外的存储和电池,将太阳能储存到下午晚些时候。可以将电力输送到附近地区的输电线路也会有所帮助——一些损失的电力来自那些根本没有足够的输电线路来传输突然爆发的太阳能的地区。
丹霍尔姆说,该州正开始采取必要的措施来应对供应过剩。Denholm说:“在你开始需要大量存储之前,我们能把多少太阳能放到电网上是有基本限制的。”“你不能光坐着什么都不做。”
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