电网规划者与专家解析：市场为何持续青睐可再生能源

随着美国电力需求持续增长，风电和太阳能在美国能源结构中的占比不断提升，关于可再生能源可靠性的质疑也愈发频繁，甚至出现在联邦政府最高层级的讨论中。

“对于电网而言，你必须在每一时刻实现供需平衡，”能源部长克里斯·赖特（Chris Wright）近日在福克斯新闻上表示，“对于风电和太阳能，你无法预知它们何时发电、何时消失。”赖特还指出，可再生能源的发展催生了一套“额外的配电网络”，推高了能源价格。

然而，电网规划者、运营商和分析师表示，风电、太阳能和电池是不断演进的电力系统中的重要组成部分，借助先进软件和其他工具，这些间歇性资源可以被可靠地调度和调用。他们还指出，可再生能源的平准化电力成本（LCOE）及其在自动化能源市场中的竞争力——这类市场每小时会选择成本最低的机组——是其被持续选中的关键原因。

“系统运营商并不决定参与市场竞价的资源是好是坏，”能源行业咨询公司Grid Strategies总裁罗布·格拉姆利克（Rob Gramlich）在采访中表示，“没有中央决策者，市场不偏袒任何一方。”

随着发电机退役、需求上升，以及建设、融资、许可和供应链挑战加剧，运营商和分析师承认对美国电力系统未来的担忧。许多人呼吁资源多样化，包括可再生能源和储能，以保障电力可靠性和可负担性。

“规划的目标是以尽可能低的成本构建多样化资源组合，避免单一资源造成过大影响，”亚利桑那公共服务公司（Arizona Public Service）资源规划总监迈克尔·尤格尼斯（Michael Eugenis）表示。他说，APS正在发展可再生能源，同时搭配更多天然气以维持其服务区域的可靠性。“这并非第二套或影子资源，”他补充道。

自动化市场正选择可再生能源

赖特等人提出的主要担忧之一是可再生能源的间歇性及其对电网可靠性的影响。电网运营商衡量可靠性的方式之一是使用“有效载荷能力”（ELCC）指标。ELCC是一种复杂计算，基于对资源铭牌容量在数十年模拟中的平均产出比例进行比较，模拟中包括性能、供需等导致变化的因素。对于化石能源，变化因素包括维护停机和燃料供应问题；天气变化则影响风电和太阳能。

ELCC因地区和系统组合而异，但核电通常拥有最高的ELCC，意味着多年平均而言，其产出最接近铭牌容量。在美国最大的电网PJM互联（PJM Interconnection）最近一次拍卖中，核电的ELCC被定为95%。固定倾角太阳能最低，为8%；跟踪式太阳能为11%。陆上风电为41%，海上风电为69%；储能在50%至72%之间；天然气在60%至78%之间；煤炭为83%。

尽管可再生能源的ELCC相对较低，自动化市场却持续选择它们，因为它们在电网需要时更为廉价。“自动化市场机制利用所有影响负荷的相关变量来选择最便宜的资源，”Grid Strategies副总裁、前中大陆独立系统运营商（MISO）市场与电网战略执行副总裁理查德·多英（Richard Doying）表示。这些资源被竞价，然后“接着是次便宜的资源，依此类推，”多英说。“市场选择风电和太阳能，尽管其ELCC和容量价值较低，因为回报足以证明投资合理，”他补充道。

当可再生能源同时发电时，其成本往往低于化石燃料电力。原因之一是化石能源的燃料和维护成本高昂、持续且波动剧烈。例如，天然气价格自2024年以来几乎翻倍，但仍低于2022年俄罗斯入侵乌克兰后的水平。风电和太阳能的燃料成本为零，维护停机成本显著更低，建设项目的资本支出通常摊销20年。“如果天然气是满足峰值需求的最便宜选择，市场会选它，”预测服务提供商Amperon联合创始人兼CEO、前能源分析师肖恩·凯利（Sean Kelly）表示。

当阳光不照耀时

凯利表示，当今先进的负荷和天气预报增强了高可再生能源渗透率资源组合的可靠性。虽然良好的预测可以大大减少对备用发电的需求，但他指出，电力需求上升可能仍需要更多可靠发电来填补无风无光时的缺口。实时选择最便宜可用电源的能力，正是电网运营商认为可再生能源是同一日益灵活电力系统重要组成部分的原因，而非独立系统。

“我们没有不同的系统；我们拥有满足系统需求的资源和能力组合，”加州独立系统运营商（CAISO）高级副总裁兼首席运营官马克·罗斯莱德（Mark Rothleder）在采访中表示。加州是美国可再生能源渗透率最高的州之一，电价也位居前列。一些观察者将这两者联系起来，认为可再生能源推高了能源成本。

但其他可再生能源占比高的州，其电价相对全国平均水平较低。例如，根据美国能源信息署（EIA）数据，2023年爱荷华州风力发电占该州电力的59%，该年爱荷华州也位列平均电价最低的10个州之一。尽管太阳能和风能并非在需求高峰时总能本地可用，但储能渗透率正在上升，一些州正转向更区域化的能源市场，使可再生能源的廉价电力更容易跨州交易。

纽约独立系统运营商（NYISO）在最近报告中表示，尽管风电和太阳能这类“限时”发电机在可再生能源可用性下降时需要备用资源，但“没有一种发电类型能全天候满负荷运行”。专家表示，将资源简单划分为间歇性或备用，过于简化了电网的复杂性。“风电和太阳能不必100%时间发电，因为人们并非100%时间消耗所有可用电力，”R Street Institute智库高级研究员、前ERCOT市场监测CEO贝丝·加尔扎（Beth Garza）表示。“很容易妖魔化太阳能和风能，”加尔扎说，“但无论资源组合如何，平均电力负荷仅为峰值需求的一半左右。”

当需求达到峰值

电力系统长期以来被要求保持高于最高预期峰值需求的备用容量，风电和太阳能的增长并未改变这一点，能源系统集成集团（Energy Systems Integration Group）副总监兼首席工程师、前ERCOT规划工程师朱莉娅·马特沃相（Julia Matevosyan）表示。但软件进步和市场转变已使能源生产、节约和储能的激励措施民主化，从而平滑需求峰值并按需部署资源。这种灵活性可以优化风电、太阳能和电池，以比“更有限的传统资源组合”更可靠地提供低成本电力，马特沃相说。

今年夏天，加州部署了被一些倡导者称为全球最大的虚拟电厂（VPP）：多个聚合商在晚间7至9点高峰时段，从超过10万个用户侧电池中释放了平均539兆瓦的输出。Brattle Group受Sunrun和特斯拉能源（Tesla Energy）委托进行的研究（两家公司均参与了该VPP项目）得出结论，该项目可减少对天然气调峰电厂的需求，并可能在2025至2028年间为纳税人节省2.06亿美元。报告作者之一瑞安·赫莱迪克（Ryan Hledik）表示，VPP更好地利用了已部署的资产。“越来越多的例子表明，VPP的扩展速度比传统资源更快，成本更低，”赫莱迪克说。

需求上升之际，可再生能源继续主导新增发电

美国电力需求二十年来首次上升。去年，美国用电量超过以往任何时候，EIA预计需求将以每年超过2%的速度增长，至少持续到2026年。更远期预测差异巨大，高度依赖数据中心、电气化和制造业的增长。目前新增发电资源绝大多数是可再生能源，其中太阳能领先，风电次之。根据联邦能源监管委员会（FERC）2025年9月发布的《能源基础设施更新》报告，2025年前七个月，美国电力系统新增21.5吉瓦中，太阳能占超过16吉瓦，风电占近3.3吉瓦，天然气占2.2吉瓦。

正在逐步取消的联邦税收抵免和其他激励措施推动了可再生能源发展。但专家表示，即使没有这些支持，经济性也对可再生能源有利。根据Lazard的分析，公用事业规模太阳能和陆上风电的平准化电力成本仍是“无补贴基础上最具成本效益的新建发电形式”。计算技术的LCOE涉及资本成本、燃料成本、容量因子及其他随地点和时间变化的数值。

近期，可再生能源贸易组织警告太阳能行业可能放缓。但天然气等替代资源也面临自身挑战，从漫长的规划和审批流程到燃料价格上涨和长达数年的设备积压。“最新、最高效的天然气调峰电厂建设成本高昂，且由于天然气竞争，运营成本可能进一步上升，”加尔扎说，“市场对负荷增长的回答仍是建设更多风电、太阳能和电池，因为它们更便宜、建设更快。”能源创新（Energy Innovation）电力政策经理米歇尔·所罗门（Michelle Solomon）也持类似观点。她说，公用事业规划模型“多年来基本选择风电、太阳能和电池”，“多样化资源组合最可能是最便宜的组合”。