再生能源｜當每戶都能發電，電網還需要嗎？一場電力系統的顛覆正在美國上演！

2025年4月23日（優分析產業數據中心）

當一個地區或國家的能源組合發生轉變，特別是再生能源比例快速提高，傳統電網勢必面臨前所未有的壓力。這不再是抽象理論，而是一個正在發生的現象。

電力系統的變局：從穩定供應到動態平衡

過去，我們熟悉的是集中式火力電廠、可預期的負載曲線、穩定的尖峰需求時間。

然而，當再生能源逐漸取代傳統化石燃料，尤其是分散式太陽能的大量佈建，電網從「主動控制中心」變成了「反應與協調平台」。

新英格蘭地區，就是這場變局的縮影。

從歷史低點到未來預演：發生了什麼？

2025年4月20日，ISO New England 公布了一組數據：當天用電需求僅 5,318 MW，不只創歷史新低，還比去年同期少了 1,200 MW，跌幅高達 20%。

但這不是什麼夜深人靜的深夜，而是陽光正好的午後。原來，當日同時段新英格蘭地區的屋頂太陽能（behind-the-meter）發電量高達 6,600 MW，遠超過電網整體需求。

※這正是所謂的「鴨子曲線」現象：午後電力需求大幅下降，但日落之後太陽能輸出急速消失，電網瞬間需要啟動龐大容量的備援資源，負載曲線陡升，像極了鴨子的脖子。
圖片來源：Synergy

這不是偶發事件，而是新英格蘭連續第三年創下電力需求新低。

全美趨勢背後的警示：不只新英格蘭

目前，美國住宅太陽能正以前所未有的速度擴張，已成為國內能源組合中不可忽視的一環。

在部分太陽能高度滲透的州（如加利福尼亞州、麻薩諸塞州、夏威夷州），住宅部門對地方電網的運行特性已造成明顯影響。

當數百萬個家庭發電單位透過 behind-the-meter 系統併網，傳統以集中式發電為主體的系統結構面臨挑戰。這不僅是技術調整的問題，更牽涉到整體系統設計邏輯的轉換。

※如圖所示，美國住宅太陽能年度安裝量自 2010 年起呈現指數型成長，2023 年突破 6,800 兆瓦，顯示分布式發電資源的快速擴張正持續改變全國電網的負載基礎與調度邏輯。

電網不再只是輸電設備，而是一種系統協調哲學

新英格蘭地區的實例亦顯示，能源結構轉變正影響負載的時間分佈與特性。傳統上，尖峰負載往往出現在夏季午後，主要受制於冷氣等空調系統需求。

然而隨著越來越多建築物改用電熱泵系統取代化石燃料暖氣，尖峰用電時段正逐步由夏季移轉至冬季，並集中於夜間時段。

未來的電力系統須具備更強的前瞻性負載預測能力與即時反應調度機制，以因應日照、氣候與行為模式改變所帶來的多維挑戰。

應對策略：重新設計支撐能源轉型的電網基礎

在面對來自再生能源滲透所帶來的動態負載壓力下，未來電網的建構與管理必須具備高度彈性與多層次的因應能力。具體策略包括：

⚡大規模儲能系統（Energy Storage Systems, ESS）的規劃與部署，以平衡太陽能發電的時間落差，穩定供需。

⚡具快速啟停能力之發電資源（Fast-ramping Generation），如天然氣發電或小型燃氣渦輪系統，用以支撐短時段內功率跳升所需。

⚡用戶端需求反應（Demand Response）的全面導入與市場化操作，強化用戶參與系統調節。

⚡電價機制與政策設計需同步更新，將時間電價、動態尖離峰收費、容量市場等機制納入，強化系統訊號反饋與資源配置效率。

※根據美國能源資訊署（EIA）預測，住宅太陽能光電的年消費量將從2022年的321兆英熱單位，增長至2050年的1,890兆英熱單位，增幅接近六倍，進一步凸顯未來電網需具備更高彈性與多元負載管理能力。

結語：新英格蘭經驗作為全球電網轉型的前哨站

對政策制定者與電網營運機構而言，這不僅是能源選項的更新，更是整體電力治理架構的重建。

從設計、調度、法規、補貼制度到市場機制，皆需全面盤點與調整，以支撐未來能源系統的穩定與永續發展。