加州自從 2001 年電力危機之後，電力體系從管理到產業結構經過許多改變，之後面臨包括聖歐諾菲核電廠（San Onofre）意外提早停役、天然氣儲存槽大洩漏、野火肆虐等危機，都能安然度過，不過極端氣候帶來的挑戰似乎終於又讓加州電力結構不勝負荷，2020 年熱浪來襲讓加州供電吃緊，又面臨分區限電危機，許多人抨擊這是過度偏重發展太陽能的結果，真是如此嗎？
事實上，若沒有太陽能，加州的用電尖峰供需落差會更大。觀察加州的電力供需曲線，可以發現，當用電需求隨著白天太陽升高氣溫提升，在中午逐漸來到高峰時，太陽能發電也因為陽光最強而來到高峰，抵銷了中午的用電尖峰，唯一的問題是，當傍晚太陽下山，太陽能發電快速減少時，用電量下降速度卻沒那麼快，導致供電減去太陽能後，在傍晚出現了一個供需落差尖峰。
也就是說，太陽能雖然抑低了中午的用電供需落差，但解決了原本落差最大的中午問題之後，傍晚就變成新的供需落差尖峰，也就是把最高的人請走，第二高的人就變成最高的人，使得供需落差的尖峰時間從中午轉移到傍晚，而傍晚無法靠太陽能，原本傍晚可靠風能輔助，但加州的風能供電遠低於太陽能，使得傍晚如今成為加州的供需瓶頸。
太陽能對加州如今傍晚供電瓶頸的影響可說是間接的，問題不在於增加太陽能，而是增加太陽能的同時，加州自傲身為美國減碳先鋒，在其他州都還在已減少燃煤發電為主時，就自主開始關閉燃氣發電，因為加州的偏激環保主張者認為燃氣發電也是有碳排放；另一方面，加州還認為，許多火力發電廠汲取海水作為一次性冷卻水，也就是汲水進來讓蒸汽降溫凝結後，變熱的熱水就直接排出，這樣的做法會讓海水變熱破壞生態，因此規定不許使用一次性冷卻水方式運作，熱水只能等它自然蒸發變涼之後重複使用，這個法規導致許多較舊燃氣機組被迫退出。
其結果是，加州可做為彈性應變使用的燃氣發電 5 年內減少了 9 吉瓦（gigawatt）之多， 這導致電網應變能力極為不足。而加州未來還將繼續關閉燃氣發電，甚至想關閉 2015 年發生嚴重洩漏事件的亞里索峽谷天然氣儲存場。
加州電力調度中心 （California Independent System Operator）幾年來早就警告加州公共事務委員會（California Public Utilities Commission）這樣激進的削減燃氣發電將使得 2020 年起傍晚會面臨 4.7 吉瓦的發電容量短缺，加州公共事務委員會因而批准新增 3.3 吉瓦容量，但是要到 2021 年才會上線。
2020 年 8 月 14 日，早在前一天，電網就已經預期會有供電短缺問題，到當天下午，氣溫最高來到攝氏 42 度，冷氣用電激增，雖然 2017 年加州曾經遇上比更大的供電危機，都安然度過，不過這次不同，由於熱浪侵襲附近所有各州，各州沒有多餘的電力可以如 2017 年般協助加州，加州這下子只能靠自己了。尖峰燃氣電廠開始從亞里索峽谷儲存場抽取天然氣，儲存場自 2015 年事故以後容量已經大不如前，而未來加州還想把它關閉。
下午 2 點 56 分，一座燃氣發電廠意外跳機了，電網上瞬間減少 475 百萬瓦發電容量，加州主管機關於是要求燃氣發電廠支援，但是 5 年來大砍 9 吉瓦，哪還剩下足夠的燃氣發電廠呢？於是就只能分區限電了。
太陽能並非限電主因，電動車也不構成威脅
雖然加州此次分區限電主要來自過激政策使得燃氣發電減少過快，不過可再生能源搭配燃氣發電並非唯一的解決方案，另一個方向的構想是增設超量的太陽能發電，搭配能源儲存，中午發出超量的太陽能發電，儲存到傍晚使用。不過，目前加州太陽能雖然發展相當好，卻遠不及超量的程度，而能源儲存更只有 216 百萬瓦規模，相對於應變能力需求，可說杯水車薪。
另一個辦法，則是從需求端調整，例如新創事業 OhmConnect 與 15 萬戶住戶簽約，可在尖峰時進行需求反應，強制關閉用電裝置，可減少 150 百萬瓦需求，對抑低尖峰也有幫助，不過，同樣的，規模太小，對大局沒能產生絕對性的影響。
加州的困境很快就會發生在其他較激進環保主義州，例如紐約州一樣針對燃氣發電政策打壓，不僅積極想跳過燃氣發電直通全綠能，立法規定 2045 年要剷除化石燃料火力發電，也同樣對燃氣發電發布新的環保要求，對單循環燃氣發電制定更嚴格的氮氧化物排放標準。由於空氣中有五分之四為氮，因此燃氣發電的天然氣高溫燃燒時，空氣中的氮氣也會在高溫下與氧氣反應，產生氮氧化物，這就是即使天然氣本身燃燒只產生二氧化碳和水，仍會有氮氧化物污染的原因。較舊的燃氣發電廠，廢氣處理除去氮氧化物的能力較差，將會在新法規下遭到淘汰。
紐約州該如何替代這些尖峰燃氣電廠？顧問公司能源＋環境經濟（Energy＋Environmental Economics）2019 年研究報告發現，在沒有長時間的能源儲存技術輔助下，鋰電池能源儲存技術能替代 6%~11% 尖峰燃氣發電廠。以加州限電問題為例，只需要從中午太陽能發電高峰儲能，到傍晚因應延後的供需缺口高峰使用，儲能時間只要能達到 6 小時即可。而若搭配長時間的能源儲存技術下，則可取代 83% 的尖峰燃氣發電廠需求。
對於積極推動減碳的州來說，還有一個顧慮是，當電動車大量取代內燃機汽車，所造成的用電量增加，會不會讓加州更容易限電？其實這可能是杞人憂天，因為電動車在傍晚最容易限電的時間，大多在馬路上行駛，大多數會在晚上停在家中車庫時，或是白天於辦公大樓停車場時充電，也就是電動車並不會太過大幅增加目前困難時間的供電吃緊狀況；反之，若管理得當，電動車還可能被當作一種能源儲存資源，協助電網度過危機。
太陽能並非限電主因，電動車也不構成威脅，造成威脅的是激進與怠惰。加州早就知道太過快速減少燃氣發電會大幅降低應變能力，卻還放任絕對環保主義在 5 年內減少 9 吉瓦燃氣發電容量，這是激進；既然知道自己減少了大量應變能力，卻不快速建立額外容量與能源儲存能力來替代，這是怠惰。
紐約州也有步入加州後塵的傾向，一邊激進排除老舊燃氣電廠的同時，卻並未大舉部署能源儲存，未來若也發生電力危機，並非綠能技術有什麼不對，而是人謀不臧所造成。
- The Day California Went Dark Was a Crisis Years in the Making
- California’s Shift From Natural Gas to Solar Is Playing a Role in Rolling Blackouts
- Western Heat Wave Tests California’s Clean Grid Transition
- How New York Can Shut Down Far More Fossil Peakers
（首圖來源：Unsplash）
延伸閱讀：
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August 25, 2020 at 06:49AM
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