最佳情况：太阳能与电池可削减15%或更多排放
在优化设计与运行条件下，太阳能与电池系统可带来可量化的减排效果。2025年一项针对中国内蒙古地区的研究模拟了2030年低碳规划，发现优化后的储能系统（ESS）虽在初期出现短期亏损，但仍使碳排放减少约15%[5]。该研究还表明，在火电厂加装碳捕集与封存（CCUS）技术可进一步加速减排，而利润共享机制则使太阳能与风能利润分别提升3%和5%，从而增强了清洁能源组合的经济可行性[5]。
这一结论得到了2022年一项关于澳大利亚国家电力市场研究的进一步证实。该研究指出，减排的“主要驱动力来自用公用事业规模的太阳能光伏和风力发电替代现有燃煤机组”[6]。研究还发现，深度脱碳可以在不显著增加消费者成本的情况下实现，而电池和抽水蓄能在“稳定”波动性可再生能源输出方面发挥着关键作用[6]。这两篇论文——一篇基于特定区域案例，另一篇基于国家规模模型——共同得出了相同的结论：太阳能和电池是有效的脱碳工具，尤其是在与互补技术结合使用时。
关键点：减排效果因地点和时段差异巨大
太阳能和电池的实际影响并非千篇一律——它取决于当地电网的碳强度以及充放电的时间。2022年一项针对英国四座城市电动公交的研究发现，尽管运营成本在各地区相差不大，但平均碳排放量可能“因地点不同而相差五倍”[1]。这是因为电网的碳强度（以每千瓦时二氧化碳克数衡量）因地区和季节而异，意味着在煤炭依赖度高的地区充电的公交车，其碳排放量远高于可再生能源更丰富地区充电的公交车[1]。
类似地，一项2021年针对美国各州轻型电池电动汽车（BEV）从生产到报废的全生命周期分析发现，目前BEV在几乎所有州都能带来温室气体减排效益——中位州的排放量比汽油车低50%至60%——但在某些州，汽油车在某些空气污染物（如氮氧化物（NOx）和细颗粒物（PM2.5））的排放上反而更低[3]。该研究预测，到2050年，随着电网清洁化，BEV的排放将进一步降低，但由于汽油车也在不断改进，其相对于汽油车的减排优势变化不大[3]。这表明太阳能和电池的效益并非一成不变，而是随电网和车辆技术的发展而演变。
一项2025年针对阿尔伯塔省电力市场的研究揭示了另一层影响：随着太阳能渗透率的提高，午间电价受到抑制（即“鸭形曲线”效应），这可能会削弱太阳能自身的市场价值[4]。然而，同一项研究发现，在太阳能发电的同时配套部署电池储能，“显著平缓了每日电价曲线”——在充电时提高低谷电价，在放电时降低高峰电价——并且随着碳价升高，减排效果也得到改善[4]。这意味着电池有助于稳定电网和太阳能的经济效益，但只有在碳定价机制到位的情况下，这些益处才能最大化。
局限性：仅靠电池无法解决“能源枯竭”问题
虽然电池在应对短期（数小时至一天）的供需失衡方面表现出色，但在可再生能源出力持续偏低的时期（有时被称为“能源干旱”）则力不从心。2022年一项针对澳大利亚国家电力市场的研究，在模拟100%可再生能源系统后得出结论：“某种形式的燃料技术（很可能是氢能）可能必不可少”，用以覆盖太阳能和风能长期匮乏的时段[2]。该研究发现，抽水蓄能和电池储能是短期平衡的关键手段，但无法经济有效地解决持续数天乃至数周的能源缺口[2]。
2023年一项关于保加利亚太阳能与风能快速扩张的研究也印证了这一点。该研究警告称，该国在扩大可再生能源规模时，"未进行充分的初步预测分析，也未制定配套的储能基础设施发展与扩张战略"[8]。研究者认为，要实现平稳转型，必须制定长期季节性储能规划[8]。无独有偶，2022年一项关于深度脱碳路径的研究发现，包括电池、抽水蓄能、生物质混燃化石燃料电厂、碳捕集技术以及小型模块化核反应堆在内的多种"稳定化"技术，在不同案例中均发挥了重要作用——这表明没有任何单一技术能成为万能灵药[6]。
即便是对太阳能、风能和电池最乐观的成本预测——2025年的一项评估发现，这些预测仍然“过于悲观”，低估了成本下降的速度[7]——也无法消除对互补技术的需求。该评估指出，美国2050年公用事业规模太阳能投资成本预计将比当前成本高出30%，这意味着该技术已经比专家预期的更便宜[7]。但更便宜的电池仍面临储能时长的物理限制，这也是多项研究指出需要多种解决方案组合的原因。
关于这些来源
该答案基于8篇经同行评审的研究构建而成——发表于2021年至2025年间，其中3篇为2024年及以后发表，4篇发表于Q1期刊，累计被引用124次——这些研究是从11篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果，而11篇文献又源自从超过5亿篇论文数据库中检索到的63篇论文。
本文引用的文献
英国纯电动公交车运营：电池衰减、碳排放与成本分析
英国各城市因区域电网碳强度差异，纯电动公交车的排放量相差五倍；电池寿命期内性能衰减导致续航里程最高下降26%。
在澳大利亚国家电力市场（NEM）中，巩固技术将实现100%可再生能源发电。
在一个100%可再生能源的澳大利亚电网模型中，电池和抽水蓄能可以应对短期缺口，但无法经济有效地解决持续多日的“能源干旱”，因此需要氢能等基于燃料的稳定支撑。
轻型电池电动汽车的区域排放分析
美国纯电动汽车目前在中位州相比汽油车可减少50%-60%的温室气体排放，但在某些州可能增加特定空气污染物；到2050年，这一减排效益仍将持续，但不会扩大，因为汽油车也在改进。
迈向可持续电力市场：光伏能源价格鸭形曲线与排放替代的排序动态
在阿尔伯塔省的市场中，高比例太阳能渗透形成了“鸭子曲线”，压低了午间电价，但增加电池储能可平抑价格曲线，并在碳价上涨时进一步改善减排效果。
将最优储能系统与CCUS项目纳入电力市场交易
内蒙古2030年规划中的优化储能方案可使碳排放减少约15%，尽管电池可能面临短期亏损；对火电厂实施碳捕集、利用与封存（CCUS）技术将进一步加速减排进程。
脱碳化澳大利亚国家电力市场及稳定低碳技术的作用
澳大利亚电网深度脱碳的路径主要依靠太阳能和风能替代煤炭；多种稳定供电技术（如电池储能、抽水蓄能、生物质能、碳捕集与封存、核能）将发挥作用，且成本无需大幅上升。
我们是否过于悲观？全球范围内，对太阳能光伏、风能及电池的成本预测，往往高估了实际成本。
全球太阳能、风能和电池的成本预测仍然过于悲观；例如，美国公用事业规模太阳能2050年的成本预测比当前实际成本高出30%。
高比例可再生能源渗透与能源转型国家的电力市场形成：基于价格分析与能源预测的评估
保加利亚在缺乏充分储能规划的情况下扩大了太阳能和风能装机；为此提出采用SARIMA模型预测发电量以缓解转型压力，凸显了季节性储能的必要性。