在金州（加利福尼亞州的別稱）發生了一些壯觀的事情。加利福尼亞州——世界第五大經濟體——經歷了破紀錄的連續多天，在這期間，風能、地熱能、水力發電和太陽能發電的總量超過了主要電網的需求，持續時間從每天 15 分鐘到 9.25 小時不等。這些清潔的可再生電力來源統稱為風能-水能-太陽能 (WWS) 來源。
無論怎樣強調這一清潔可再生能源里程碑的意義以及 WWS 供應的快速增長都不為過。在 2022 年和 2023 年，加利福尼亞州在電網上實現了 100% 的 WWS，但僅限於週末的偶爾一天——從未連續兩天，也從未在工作日實現。而現在，這幾乎成了春季的日常現象。它預示著清潔可再生電力的新時代來臨，最終將為整個美國和世界其他地區幾乎所有的能源用途提供動力。
截至發稿時，在過去 47 天中的 39 天（截至 4 月 23 日），WWS 電力供應超過了電網需求。4 月 20 日，WWS 供應峰值達到需求的 148.3%（見下圖頂部圖表）。每天過剩電力的大約一半出口到美國西部其他州；其餘大部分儲存在電池中。由於缺乏需求，甚至有一些電力被浪費掉。然後，電池電力用於在夜間為加利福尼亞州的電網供電。4 月 21 日，夜間電池電力輸出達到新的紀錄，接近 6.5 吉瓦，接入加利福尼亞州電網。這相當於七個以上核反應堆的輸出功率，以及夏季以外所有季節電網最大需求量的四分之一，夏季夜間需求量可能會翻倍。
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馬克·Z·雅各布森，由舒瑤·肖重新設計；來源：加利福尼亞州獨立系統運營商（資料）
此外，4 月 11 日，僅太陽能就首次在加利福尼亞州提供了超過 100% 的需求：太陽能供應超過需求 1.5 小時，在此期間峰值達到需求的 102.4%。4 月 21 日，該紀錄被打破，太陽能峰值達到需求的 123.9%。
太陽能輸出甚至不包括加利福尼亞州大部分屋頂太陽能的輸出，屋頂太陽能在去年提供了該州約 12% 的發電量。屋頂太陽能直接為家庭和企業供電，因此雖然它對整體電網供應的直接貢獻不大，但它確實顯著降低了白天的需求，如上圖底部圖表所示。
達到 100% WWS 的連續多天目前僅發生在冬末和春季的大部分時間，此時氣溫溫和，太陽能輸出量高。夏季用電需求可能會因大量使用空調而翻倍。今年夏季是否會出現達到 100% WWS 的日子還有待觀察。然而，隨著公用事業規模和屋頂太陽能的未來增長，加利福尼亞州最終將在夏季白天也提供 100% 的 WWS。然而，太陽能僅在白天提供電力。夜間需求可以透過結合使用白天太陽能供電的電池、海上風能、將更多水電生產轉移到夜間以及設定電價以使需求轉移到白天來滿足。
批評者聲稱，加利福尼亞州可再生能源的增長導致電價上漲。加利福尼亞州的電價在美國排名第三高。與此相反，加利福尼亞州 WWS 的增長阻止了價格進一步上漲。其他州的 WWS 發電量高但電價低的現象證明了這一點：在年平均 WWS 產量佔需求百分比高於加利福尼亞州的 11 個州中，10 個州的電價是美國最低的 25 個州之一。其中五個州的電價是最低的 10 個州之一。
那麼，為什麼加利福尼亞州的電價如此之高？加利福尼亞州的天然氣價格在美國排名第三高，並且仍然使用化石燃料作為備用電力。此外，公用事業公司已將 聖布魯諾和 阿利索峽谷天然氣災難、天然氣管道改造、輸電線路火花引起的野火以及埋設輸電線路以減少此類火災的成本轉嫁給了客戶。
加利福尼亞州要實現電力部門每年每天每小時 100% WWS 供應還有很長的路要走，而交通運輸、建築和工業向 WWS 過渡的道路則更長。但是，正如我的同事和我已經在我們為加利福尼亞州和其他 49 個州制定的 100% 全部門能源計劃中發現的那樣，這種轉變是有可能實現的，並且將為消費者帶來巨大的經濟利益。同樣，我們為世界制定的能源計劃表明，有可能以低成本將所有國家轉變為 WWS。加利福尼亞州在 2024 年迄今為止所見的驚人進展，即使與去年相比，也讓我們有理由相信，金州（加利福尼亞州的別稱）的未來將是金色的。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。