僅僅4分鐘的日全食，可能讓美國電網崩潰？
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2024年全球唯一一次日全食，將於北美時間4月8日下午（北京時間4月9日淩晨）在北美地區上演。屆時，“全食帶”將從美國南部的德剋薩斯州一直延伸到最東北的緬因州，15個州的民眾將依次目睹此次日全食景觀，靠近全食帶的地區則會看到日偏食。不過，根據美國能源信息署（EIA）的預測，日食現象將短暫限製太陽能發電，並導緻用電量激增，美國電網將麵臨巨大壓力。而且，此次日全食的威力超過以往任何一次。
無論本次的日全食還是日偏食，其陰影將或多或少覆蓋整個美國本土，日食帶寬度達到197.5公裏，是2017年8月的日全食的兩倍。
2017年8月，北美地區日全食景觀。| NASA/Aubrey Gemignani
而且，本次日全食最長觀測時長達4分鍾28秒左右，這是2010年以來最長的一次觀測時長，日偏食將持續兩個小時。據 NASA 估計，從南到北，日全食在美國境內的移動將在一個小時左右。麵積之大，時間之久，都讓此次日全食顯得格外特殊。在以前，電網運營商通常不太擔心日食期間會齣現停電或其他重大問題，但現在不同瞭，太陽能發電量在全美總發電量占比達到曆史最高。早在2017 年的日全食期間，美國太陽能發電量就比平均水平下降瞭 25%。如今，美國太陽能發電能力超過 139 吉瓦（GW，韆兆瓦），是2017年的三倍，此次日全食對太陽能發電的影響將遠超2017年。此次日食現象中，美國本土太陽能發電量會有不同程度的減少，下降幅度最大的將是全食帶所覆蓋的地區。
4月8日日食現象將短暫限製美國太陽能發電。| U.S. EIA
比如德州。該州擁有美國第二大的太陽能發電能力，僅次於加利福利亞州。占該州電力負荷 90%的德州電力可靠性委員會（ERCOT）電網，其太陽能發電量可占總發電量的 20%以上。據 ERCOT 預計，日食將導緻太陽能發電量在兩小時內，減少到最大晴天發電量的約 7.6%，從10多吉瓦降至約 1.3 吉瓦。將被全食帶覆蓋的紐約州，太陽能發電量近年也在快速增長。氣象學傢馬剋·泰勒（Mark Taylor）說：“如今紐約全州的太陽能發電量是去年的五倍。”日全食期間，因為突然的黑暗，全美傢庭及企業照明需求增加，用電量將劇增。據 ERCOT 估計，屆時德州用電量將在 49 吉瓦和 52 吉瓦之間。日食期間，太陽能並不是唯一會減少發電量的可再生能源。由於日食期間陽光不足，全食帶的氣溫會下降多達 5.5 攝氏度，溫度降低導緻風速減慢，風力發電量也會減少。
2017 年日食對電力係統的影響不大，因為當時太陽能發電是美國第五大能源。但自2017年以來，美國公用事業規模的太陽能發電能力，與屋頂小型太陽能發電能力都在迅速增長。2023年4月，太陽能發電量首次超過瞭水電。在春季和夏季，太陽能發電成為美國第三大午間發電來源，僅次於天然氣和核能。
美國光伏發電太陽能闆。| rawpixel.com / NASA (Source)
除瞭日食，天氣陰晴對太陽能發電的影響更大，也更長久。不過，這並沒有減弱太陽能發電在美國的發展速度。美國能源信息署（EIA）的數據顯示，2023年美國電網新增40.4吉瓦的公用事業規模發電裝機。在新增發電裝機容量中，太陽能光伏發電占比最大，僅上半年就占到上綫容量的35%。根據EIA預測，2024年，美國將新增62.8吉瓦的新公用事業規模發電裝機，和去年相比增幅達到55%。其中，太陽能將占據新增裝機的最大份額，達到58%，隨後是電池儲能，占比23%。在太陽能領域，如果2024年公用事業規模的太陽能計劃中的36.4吉瓦並網，將創下新紀錄，這一數字幾乎是2023年18.4吉瓦的兩倍。
美國太陽能發電設備和發電量在快速增長。| Patrick McCully
根據美國太陽能工業協會發布的一份報告預測，未來五年，美國太陽能市場將會有超過一倍的增長。這份報告顯示，到2028年底，美國太陽能市場的總裝機容量將達到377吉瓦，遠高於2022年年底的142吉瓦的水平。美國電力部門正在更多轉嚮依賴可再生能源，而太陽能發電量的增速，遠超過包括風電和水電在內的的其他能源。
世界各國都在大力投資提高太陽能發電能力，以支持綠色轉型，太陽能或光伏發電量在過去十年中大幅增長。太陽能市場預計將在未來五年內，經曆26%的復閤年增長率，從 2022 年到 2028 年，全球太陽能發電能力將翻一番。國際能源署（IEA）預計，到2030年，可再生能源預計將貢獻約80%的新發電能力，其中太陽能發電將占新增發電能力的一半以上。
光伏發電産業近十年在全球範圍內快速發展。GPA Photo Archive
此外，最近的創新和太陽能業務的廣泛推廣正在壓低生産價格，在沒有補貼的情況下，公用事業規模的太陽能成本在每兆瓦時24至96美元之間。這比核能和天然氣發電便宜56%，比煤炭發電便宜42%。
幾十年持續投資和太陽能電池闆技術的創新，太陽能製造業近年蓬勃發展，預計未來將以更快速度持續發展。
日全食期間，美國各大電網運營商將調度其他發電資源，來應對太陽能發電的減少。而之前在應對野火、風暴、嚴寒、酷熱天氣的考驗時，他們所吸取的經驗教訓將會派上用場。
