劳伦斯伯克利国家实验室对光伏发展的调查-快播报

到 2021 年底，美国电网侧总装机容量达到 1,144 GW. 其中既包括具有 130 年历史的水坝，也有全新的风机和附带电池储能的光伏。安装所有这些发电设施历时一个多世纪。而今天，电力行业希望再次安装几乎相同的容量。

劳伦斯伯克利国家实验室在对电网侧光伏电站的年度调查中， 分析了来自七个独立系统运营商和 35 家公用事业公司的数据，以了解有多少待接入电网的新能源。事实上，这些公司总的光伏安装容量已经达到全美电力负荷的 85%. 研究发现等待并网的潜在的新能源发电或储能容量已达到 1 TW. 从这个角度来看，最早在今年某个时候，全世界的太阳能装机容量就会达到1TW.

(资料图)

伯克利国家实验室的数据描述了太阳能在美国的发展——从起步到技术成熟，再到其作为一个日益成熟的行业。

首先，在美国，规划的新发电设施大部分都是可再生能源。2014 年，美国所有互联电网待建发电资产总量约为 325 GW，其中 14% 为太阳能。今天，这个数字是 1,450 GW（包含储能），其中 46% 是太阳能。

按照劳伦斯伯克利国家实验室的说法是，这里有一个重要的前提：“并非所有这些项目最终都会建成！” 即使是在全美大陆范围内进行大规模电力传输，目前的电网也没有足够的空间消纳全部这些资源。然而，雄心勃勃的计划很重要。队列中的每一项待建发电资产都需要资金和时间。

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太阳能优先

图1. 美国按资源类型划分的待建资产队列（2021 年底），单位：GW. 注意：并不是所有这些项目最终都会建成。图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室

电池储能很显然受到光伏项目开发商的青睐，尽管这种青睐因地区而异。加州规划中的太阳能发电容量中超过 95% 配有储能。储能项目在遥远的西部和美国阳光明媚的东南部盛行；大西洋中部和中西部的则较少。尽管如此，除了纽约州和平原州（指贯穿美国大陆中部的若干个州）之外，其他主要地区都计划在新建太阳能项目中至少配置 20% 的储能。

换句话说：在阳光明媚的市场，可再生能源发电的渗透率已经很高，新的太阳能项目或多或少地需要使用储能。在东南部或德克萨斯州，这个决定可能并不容易执行（共和党执政区域），但我敢保证它也一样要这样做。

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西部大力发展电池储能

图2. 待建项目中具有储能的太阳能资产，占项目总数的百分比。按照互联系统进行的分类，加州电网 CAISO；得克萨斯电网 ERCOT；中部大陆电网 MISO；东部电网 PJM；东北电网 ISO-NE；西南电网 SPP；纽约州电网 NYISO. 图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室

在原始产能数据下，伯克利实验室还观察到一些趋势，表明市场正在成熟并继续创新。

这些趋势是新项目将转移到阳光不太强烈的地区。2013 年，美国太阳能项目的“全球水平辐照度 GHI”（衡量一个地区接收多少阳光的技术方法）达到顶峰。这并不令人意外。拥有最好太阳能资源的项目地点在几年前就被抢购一空，许多项目已经开发完毕。随着市场从西南沙漠和加利福尼亚等高辐照度地点转移到东南部、大西洋中部、中西部和东北部，太阳能强度必然下降。

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太阳辐照的峰值

图3. 美国电网侧光伏项目长期“平均全球水平辐照度 GHI”，按项目投运的年份统计。图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室

尽管图 3 展示的平均峰值在下降，但美国太阳能发电量自平均 GHI 达到峰值以来并未显著降低。2013 年开始运营的项目的平均容量系数（衡量发电量与最大潜在年产量相比）为 25.1%；2020年为24.8%.

其主要原因是高原因素（这个非常好！）。另外，几乎每个大型太阳能项目都安装了太阳跟踪系统，从而提高了容量系数。

第二个是项目业主提高了他们的“逆变器负载率”——基本上，业主都会将太阳能逆变器设置在比标称容量更大的功率运行。这是一个功能，而不是错误应用，因为逆变器允许在波动较小的情况下，超出一定的额定输出功率运行。

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阳光充沛的高原

图4. 美国电网侧太阳能容量系数，按项目投运的年份统计。图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室

伯克利实验室对太阳能的年度回顾是对过去十年该行业取得的进展进行的有价值的评估。仔细阅读它，你会感受到它不仅仅是对太阳能行业，也是对未来的一瞥。用一个词来描述未来，那就是“电池储能”。重要的不仅仅是新建项目中的电池容量，还有配置的位置和配置的原则。

在加利福尼亚，42% 的新建风力发电项目包括电池储能——而在德克萨斯州，27% 的燃气发电也包括电池储能。电池储能范围在持续扩大，在劳伦斯伯克利国家实验室的下一份报告中我们会继续关注。∎

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