白天太阳能、晚间用电池 加州电网重塑意味着什么？

多年来，关于可再生能源的发展始终有一个核心争论：可再生能源具有间歇性，因此需要大规模、可调度的备用电源（通常是燃气燃煤发电厂）来“托底”。这一论点曾极具说服力，但如今正变得越来越过时。



当地时间2026年4月16日，美国加利福尼亚州阿尔文，帕斯托里亚太阳能项目设施参观期间的太阳能电池板。视觉中国 图

一个最明显的例子来自美国加州。在那里，大规模电池储能正从一种边缘技术走向舞台中央。它不再仅仅填补小的缺口，而是逐渐取代传统上由大型、灵活的化石燃料发电所扮演的角色，并且这一转变的速度远超大多数预测。

根据能源智库Ember的数据，今年3月29日，加州电网上的电池在晚间用电高峰期提供了约12.3吉瓦的电力，满足了大约43%的总需求。这并非微不足道的贡献，而是系统层面的深刻影响——其发电量相当于15到20座燃气电厂或12座大型核电站的发电量。

加州的电池储能容量已从2020年的约0.5吉瓦增长到如今的约17吉瓦，其中超过90%的容量是在过去五年内部署的。得益于此，斯坦福大学的马克·雅各布森总结道：加州用于发电的天然气用量比三年前减少了61%。



2026年3月29日加州供电的来源成分示意图

加州是如何做到这一切的？

时间拨回五年前，2020年8月中旬，在一个酷热难耐的傍晚，加州不堪重负的电网终于崩溃。在热浪肆虐下，电力需求激增，空调使用量飙升更是雪上加霜，迫使电网运营商启动了为期两天的轮流停电。由于无法满足晚高峰需求，超过80万户家庭断电长达两个半小时。这是加州近20年来首次发生此类事故，引发了外界对该州过度依赖间歇性可再生能源的强烈质疑。

据《金融时报》报道，这一事件的后续影响直接刺激了巨型电池的开发热潮。在州政府强有力的政策支持下，加州的电池储能容量在六年内暴增了3000%以上——从2020年的0.5吉瓦跃升到如今的近17吉瓦。自2020年以来，加盅檀再出现过轮流停电的情况。

专家和官员表示，加州已迎来转折点。能源顾问以及加州电网规划领域的专家埃德·斯麦洛夫（Ed Smeloff）表示，“加州在过去36个月左右安装的新电池容量相当于12座新的核电站。”

其中，不仅有近13880兆瓦的大型公用事业项目，还包括安装在超过20万户家庭及企事业单位的表后电池系统（逾3000兆瓦）。这些小型系统在用电高峰期同样发挥了降低需求、保持电网平衡的重要作用。

加州最大的独立能源提供商CAISO总裁兼首席执行官埃利奥特·梅因泽指出，2020年的停电发出了“明确的行动呼吁”，而电池“为电力容量增加了一个全新的维度”。毫无疑问，激增的电池设施已经真正改变了夏季高峰期间的供电可靠性。

CAISO为加州约80%的电力用户提供服务，今年迄今为止，该公司平均每天有近6个小时的电力需求完全由清洁能源满足。

加州太阳能成功的关键，在于其战略性地扩张电池储能。背后的逻辑非常简单：白天加州的大部分电力来自太阳能，且有多余的太阳能被储存到电池中。在傍晚时分，当太阳落山居民下班回家推高用电需求时，数百个巨型电池装置便会将白天储存的太阳能释放到电网中。这不仅解决了“太阳能弃光”（因电网限制导致过剩太阳能无法利用）的问题，还延长了可再生能源的使用时间。

旧的假设正在被打破

尽管川普政府曾一再贬低清洁能源，称其不可靠且成本过高，但加州正用实际行动证明并非如此。

清洁能源如今已成为全球最便宜的电力来源，背后的重要原因是自2010年以来，随着技术发展，不仅太阳能发电成本大幅下降80%以上，电池储能的成本也已大幅下降了90%。

以往，反对可再生能源的传统论点基于“风光不稳定，必须靠天然气备用”的前提。但现在，实践证明能源的灵活性并非必须依靠燃烧化石燃料。电池响应速度更快，且无需持续的燃料成本，不受地缘政治和国际燃料市场的冲击。

电池设计方面的突破也在提升电池效率方面发挥了重要作用。

过去，一个标准的20英尺储能集装箱内装满数百个高性能电池，通常只能提供3至4兆瓦时（MWh）的电量；而如今，这类储能单元通常可以提供5至6兆瓦时，且已有多家供应商正在开发10兆瓦时的集装箱式储能系统——这足以为英国约3万户家庭提供一小时的电力。

这一创新催生了一波电池储能电站建设热潮。2022年，全球投入运营的“吉瓦级”储能设施仅有一座（所谓“吉瓦级”，是指容量至少达到1吉瓦时，约能为英国约300万户家庭供电一小时）。而如今，这样的项目已经达到42座。未来几年内，预计将有五倍数量的吉瓦级超级项目陆续投运。

去年9月，总部位于加州的特斯拉发布了其大型储能系统Megablock。该公司表示，这一产品将大幅缩短安装时间并降低建设成本。Megablock 将在特斯拉工厂内完成制造和预封装，其设计减少了电气连接的数量。特斯拉能源与充电业务副总裁迈克·斯奈德（Mike Snyder）在拉斯维加斯的一场发布会上表示，Megablock 可使特斯拉在20个工作日内完成1吉瓦时的安装，相当于“在不到一个月的时间里为40万户家庭带来电力”。

同时，“电池只能短时间工作”的传统观点也在失效。目前，四小时续航已成标配，持续时间更长的液流电池、铁空气电池等长时储能技术也正不断推进。

与此同时，系统智能化程度也在不断提升。更智能的电网管理、需求响应以及结合太阳能、风能和储能的混合系统，正将灵活性的有效持续时间远远延长至单一资产所能提供的极限。实际上，关键不仅仅在于电池的放电时间，而在于整个系统的协调运作。

与传统可调度发电（煤炭、天然气或核能）需要数年甚至数十年的规划建设相比，电池储能系统只需数月到数年即可部署完毕，且能精准部署在需要的地方，这从根本上改变了电力系统的发展方式。

所有这些都表明电力系统正在发生更深层次的转变。可再生能源需要化石燃料备用这一观念，正在被一种更为细致的现实所取代：“灵活性”的提供者可以是电力，可以是分布式能源，而且越来越多地能够以更快的速度和更大的规模部署。

电池储能容量和技术已经改变了加州应对极端高温的方式。在2020年和2022年遭遇前所未有的热浪后的行动效果立竿见影：自2022年以来，加州再未发布过紧急呼吁公众节电的“弹性警报”。2024年夏季是加州有记录以来最热的夏天，但电网依然稳定，没有发生停电。目前，电池系统容量已足以满足加州历史最高用电高峰需求的大约四分之一，并能持续供电数小时。

全球发展浪潮

加州的这种太阳能+电池储能模式可能在未来成为全球电网的蓝图。随着耗能巨大的人工智能数据中心崛起，全球电力需求不断增长。在此背景下，电池有望成为世界各地能源系统的关键组成部分。

在南澳大利亚，电网级储能已反复证明其在频率控制和削峰填谷方面的能力；在美国另一个大州得克萨斯州，电池容量正迅速扩张以管理高峰需求；在中国，储能也正被大规模直接集成到风光项目中以稳定输出。不同的监管环境，同样的趋势：电池正从电网运行的边缘走向核心。

根据Ember的数据，全球可再生能源发电量在2025年上半年超过了煤炭发电量，凸显了太阳能和风能的巨大增长。Ember分析，这只会更加凸显储能解决方案的重要性。

彭博新能源财经（BNEF）预测，2025年全球储能容量将增长67%至617吉瓦时，到2035年将增长十倍。在这场浪潮中，中国生产了全球四分之三以上的电池，通过大规模制造降低成本，发挥了至关重要的作用。

能源转型委员会（ETC）研究指出，在从印度到墨西哥等“阳光地带”，太阳能和电池的结合，有望使当地的清洁能源成本比化石燃料系统低50%，带来巨大的经济机遇。

不过，对于英国、德国等更依赖风能的国家，由于风电稳定性较差，仅靠现有短时电池仍不足以弥补多天的电力缺口，抽水蓄能、压缩空气储能等技术同样不可或缺。

此外，电池储能在实际投入运行过程中仍面临一些挑战。《金融时报》的报道称，向可再生能源转型引发了大量并网申请，来自风电场、电池储能电站和太阳能电站的申请激增，使电网运营商和规划部门不堪重负，并造成了长期积压。

而即便完成并网，电池也并不总能被充分利用。英国电网运营商曾指出，老旧的计算机系统和过时的电网基础设施，导致电池储能即使在成本低于其他电源时，也常常未被优先调度。

不过，在一些市场中，真正令投资者却步的因素，是缺乏清晰的长期政策。在一些国家，电池储能还面临重复收费问题：既要为从电网取电支付费用，也要在向电网送电时再次缴费。美国拥有七个批发电力市场，每个市场都有各自不同的规则、政策和价格信号，开发商必须应对复杂的监管和政策框架。

但总体而言，未来的方向已经清晰。正如Ember的分析所言，电力是“终极易腐品”，而电池释放了它的潜力。这就如同“粮仓稳定了收成、冰箱保存了新鲜食物”一样，这项技术或许是新的，但其经济原理与人类文明一样古老。