【世界電力新聞週報30】加州增加太陽光電　雖挑戰電力調度但創造儲能商機

最近美國能源資訊局公布一項電力調度資訊，認為隨著美國加州太陽能發電資源的增長，鴨子曲線（Duck Curve）的鴨肚子會變得愈來愈沉，這雖然會造成電力調度日益困難的情況，但是也為儲能創造了商機。

本期將與大家分享何謂鴨子曲線，並說明加州電網營運商在電力調度上遭遇到的兩大挑戰，以及加州儲能目前的發展態勢。

什麼是鴨子曲線？由於太陽光電是一種間歇性能源，日出開始發電、逐步上升到中午時段達到發電量高峰，之後在傍晚時段因太陽下山逐步下降最後停止發電。而為了平衡各時段的用電需求，傳統發電廠必須因應太陽能起伏不定的發電量，在早上太陽能發電量增加時，將部分機組卸載，以避免電力供過於求。然而在傍晚時分太陽能發電量驟減時，又要快速提升傳統發電廠的發電量，補足晚上太陽能不發電的電力缺口。因此，一天的用電需求曲線扣除太陽能發電後，剩下由傳統發電廠發電量所畫出來的曲線看起來會像一隻鴨子，也就是這個大名鼎鼎的鴨子曲線了。

而EIA觀察到隨著加州愈來愈多的太陽能發電廠投入使用，傳統發電廠（如核電廠、燃煤電廠和天然氣電廠等）在中午的使用率會愈來愈低，使得鴨子曲線的肚子會愈變愈沉，這將給電網營運商在電力調度上帶來不小的挑戰。

電網營運商的功能在於必須不斷平衡電力的供給量和需求量。在深夜時大多數消費者都在睡覺，許多企業也都關門了，因此電力需求在夜間最低。早上時，隨著人們醒來、企業開始營業，電力需求開始增加，並持續維持在較高水準。而傍晚時候，雖然部分企業及工廠停止營業，但隨著人們下班回家，住宅用電量將會增加，整體電力需求仍會略微上升，然後在深夜再次下降。

EIA分析加州增加太陽能的使用，會讓電網營運商遇到兩個挑戰：

一、電網壓力

從中午到深夜，傳統發電廠的啟動與停止會產生劇烈波動，尤其是日落後能源需求仍然很高，但太陽能發電量已經下降或歸零，這意味著傳統發電廠必須迅速提高發電量，以滿足消費者需求。這種快速的增長使得電網營運商更難即時匹配電網所需的供給與需求。

此外，與傳統發電廠不同，再生能源無法隨意充分調度來滿足需求，如果太陽能發電量超過電網的使用量，營運商為保護電網的運作與平衡供需，可能不得不減少太陽能發電量。根據EIA數據，加州在2020年削減了150萬MWh的太陽能發電量，占總發電量的5%。

二、經濟效益

鴨子曲線的動態變化可能會削弱傳統發電廠的經濟效益，因為隨著太陽能發電的增長，將減少傳統發電廠的運行時間及運轉效率，從而導致這些電廠的收入減少。

如果收入減少將導致電廠無法有足夠資金進行有效維護，那麼這些原本用來調度的傳統發電廠可能會走上退役這條路，但是可調度的電力一減少，將使得電網管理者更難在大幅波動的系統中平衡電力供需。

事實上，鴨子曲線並不是加州獨有的，與傳統能源發電相比，隨著太陽能發電的占比不斷增加，這種情況在美國以及世界各地已經愈來愈頻繁地出現。然而，鴨子曲線也為儲能創造了機會。大規模部署電池等儲能系統，可以將白天產生的部分太陽能儲存起來，供晚間太陽西下後使用，儲存一些中午的太陽能發電，可以使鴨子曲線變得較為平緩，也就是讓鴨肚子變小，而在晚上需要時，再調度儲存的太陽能發電即可。

加州目前正在迅速建設電池儲存設施，截至2023年4月，電池容量已從2018年的0.2 GW增長到4.9 GW，電網營運商計劃到2023年年底，在該州再建設4.5 GW的電池儲存容量，這表明了太陽能以及儲能電池的熱潮已開始且會變得愈來愈熱門。全球風險管理公司DNV（Det Norske Veritas）表示，太陽能搭配儲能，儘管項目總成本高，但在價格方面仍具有一定優勢。具有儲能功能的發電廠，可以在白天陽光充足時為電池充電，並在電價高時出售儲存的電力。

DNV進一步表示，在未來10年內，全球大約20%的太陽能項目將採用專用儲能設施，到2038年，太陽能和儲能共置項目的價格優勢將超過成本劣勢，使這些項目會更具吸引力與競爭力，到2050年，此類項目規模將達到50%左右。

綜合以上，我們可以知道，隨著各國追求淨零目標，在轉型過程中勢必會循序建置大量的再生能源，而隨著再生能源大量併網，它的占比愈高，鴨肚子就會愈大，造成電力調度方面的挑戰也會愈大。然而，危機就是轉機，這也讓各國不得不重視儲能的發展與加快布局速度，才能迎頭趕上，進而有效減緩鴨子曲線的變化，也能藉此開創新的商機。