公共事业和财政障碍会减弱夏威夷的太阳能浪潮吗?

本文最初发表于360年耶鲁大学环境。

檀香山的屋顶被重新漆成蓝黑色。从沙岛(Sand Island)的平顶仓库到这座城市的居民区，覆盖在屋顶瓦片上的闪亮矩形正在收集热带阳光，为房屋提供电力。

对于阳光明媚的夏威夷来说，这似乎是理所当然的事，但就在2007年，政府和公用事业部门的激励措施以及正确的经济政策才迎来了真正的太阳能繁荣，太阳能发电能力每年大约翻一番。

今天，夏威夷的人均屋顶太阳能使用率居全国之首:约10%的住宅用户，超过5万户据美国太阳能电力协会(Solar Electric Power Association)称，美国的屋顶上安装了太阳能板。相比之下，全国的这一比例约为0.5%。

但在2013年，这种繁荣几乎破灭。由于屋顶太阳能的渗透速度如此之快，夏威夷的公用事业公司现在正努力应对大陆公用事业公司尚未完全面对的技术和经济挑战。夏威夷如何克服这些障碍，可以帮助其他公用事业公司在提高产能的同时避开这些障碍。

“我们不能向其他州寻求解决方案，因为我们比大多数其他地方更早遇到问题，”纽约的高级公关顾问达伦·派(Darren Pai)说夏威夷电力公司(HECO) -一套共同拥有的公用事业服务瓦胡岛，毛伊岛，拉奈岛，莫洛凯岛和大岛的夏威夷。

经济将夏威夷推到了太阳能竞赛的前沿。零售电价是全国最高的34美分每千瓦时，而全国平均为12美分——因为这个偏远的岛链长期依赖进口石油发电。高昂的电费，再加上光伏板价格的下降，使得夏威夷比美国其他地方更能负担得起太阳能发电。

州政府和联邦政府的政策也鼓励夏威夷发展太阳能。一个针对业主的项目，净计量，允许他们将由屋顶太阳能电池板产生的剩余电力卖回给荷科电力公司，以该公司自己的高零售价出售。

这种财政激励是屋顶太阳能比集中式太阳能发电厂更大的部分原因。2013年，该州近3%的电力来自屋顶电池板，几乎是太阳能发电厂的10倍。

唯一的例外是考艾岛(Kauai)，当地公用事业公司在那里建造了自己的核电站拥有太阳能发电装置。

太阳能障碍

夏威夷的太阳能繁荣在2013年底遇到了麻烦，当时HECO开始拖延批准新的屋顶太阳能系统接入电网，理由是技术和经济上的限制。

赫科说，一个主要的技术障碍是太阳能在夜间和多云天气时的间歇性。在夏威夷的各个岛屿上这样的孤立电网上，维持电力质量和可靠性已经很困难了，而且间歇性的高水平太阳能发电也增加了挑战。

经济上的障碍也是巨大的。一个世纪以来，消费者一直接受公用事业公司的电力供应，现在他们自己发电，并通过智能电器帮助电网平衡供需，这些智能电器可以在需要时减少电力需求。

为了处理这种更加复杂的关系，公用事业必须投资新的基础设施。通过向拥有太阳能电池板的房主提供信贷，以零售价格购买剩余电力，也会造成收入流失。

清洁能源顾问边沁·保洛斯(Bentham Paulos)说:“从本质上讲，公用事业公司现在是在和自己的客户竞争。”

这样的问题并不是夏威夷独有的。

作为欧洲领先的太阳能发电国家，德国已经启动了这一广为人知的计划Energiewende或能源转型计划，对房主提供慷慨的补贴。但经济压力迫使德国政府大幅削减所谓的“上网电价”，即向房主支付高额费用，让他们将自家生产的太阳能卖回电网。因此，家庭太阳能发电的安装速度已经放缓。

在美国，夏威夷的可再生能源开发遥遥领先于其他州。夏威夷已经制定了生产目标到2030年，40%的电力来自可再生能源并通过提高能效措施将需求降低30%。

到2013年底，该州提前完成了计划，通过太阳能、风能、生物质能和地热的结合，可再生能源为该州提供了18%的电力。目前，太阳能占到夏威夷可再生能源投资组合的六分之一，但它正在迅速增长。

公用事业的经济学

在夏威夷和世界各地，屋顶太阳能给公用事业带来了挑战因为他们不能控制它。

这种“分布式发电”——在现有建筑物上发电，而不是在中央发电厂发电——比公用事业规模的太阳能发电厂更有环境效益，因为它不占用农田或野生动物栖息地。问题是如何使它为实用程序工作。

HECO提出的一项解决方案是，对所有新客户结束电网计量(允许家庭或企业业主以优惠价格将电力卖回电网的做法);现有的网络计量客户和那些有未决应用程序的客户将保留他们的优势。

在上个月提交给州公用事业委员会的一份文件中，赫科认为，太阳能系统所有者可以不用向公用事业公司支付任何费用，但仍然每天依赖其电网，在夜间和乌云消散时用电。

赫科在文件中写道，这意味着电网运营和维护成本“越来越多地从拥有太阳能设备的企业转移到没有太阳能设备的企业”。HECO将从新的屋顶太阳能系统购买多余的电力，其价格与购买燃油电力的价格相当。

然而，hilo总裁Marco Mangelsdorf说，由于最近光伏电池板成本的大幅下降以及州和联邦政府持续的税收抵免，太阳能可以在没有净计量的情况下继续增长提供太阳能这是一家太阳能安装公司。

然而，檀香山的律师艾萨克·莫里威克(Isaac Moriwake)表示地球他说，他已经看到公众对停止扣减电价的反对。他说:“这一举动打消了赫科一年多来放缓太阳能发展的动机是为了保护他们的底线的任何疑问。”

Mangelsdorf不同意太阳能行业的贸易组织反对结束净计量，并已经投诉与公用事业委员会合作。他说，净计量在加速屋顶太阳能发电方面发挥了作用，现在是时候结束对太阳能发电客户的补贴了。

Mangelsdorf希望公共事业委员会批准HECO的请求，并指出监管机构四年前允许经营Kauaigrid的非盈利机构——Kauai岛公用事业合作社——停止对新客户进行电价计量。

尽管如此，在考艾岛，太阳能也在蓬勃发展。合作组织已经制定了一个雄心勃勃的目标，即到2023年，可再生能源占岛上电力的50%。

但考艾岛的公用事业公司并没有为屋顶太阳能提供奖励，而是一直在建设太阳能发电厂。然而，Mangelsdorf说，考艾岛的电力需求很小——考艾岛有67000人口，大约是瓦胡岛电力需求的十五分之一——这是一个不公平的比较。他说，在考艾岛，仅仅几个太阳能发电厂就能发挥很大的作用。

今年1月，我参观了那里一个新的12兆瓦太阳能发电厂，它正在阿纳霍拉为夏威夷土著居民托管的土地上建设。在山脉和海洋之间，一排排的嵌板保护着濒危的内尼鹅。一个12兆瓦的装置有多大?我可以在15分钟内绕着整个农场走一圈——这与正在加利福尼亚沙漠中建造的真正的工业农场相比简直是小巫见大巫，而其中最大的农场发电量可达550兆瓦。

与瓦胡岛的屋顶一代相比，阿纳霍拉人甚至还小超过200兆瓦(PDF)。但在考艾岛(Kauai)，傍晚电网需求峰值仅为70兆瓦，阿纳霍拉的太阳能输出将产生巨大影响。它和其他两个太阳能发电厂自2012年一起建成生成30兆瓦在下午三点左右。

在夏威夷的其他岛屿上，HECO正在获得外界的帮助，使分布式太阳能工作。美国能源部的国家可再生能源实验室正在使用夏威夷作为试验场，了解屋顶光伏发电的好处及限制。太阳城该公司也是这项研究的合作伙伴。

聪明的权力

该财团已经针对一个关键障碍提出了解决方案。当一个特定社区的太阳能发电水平较高，产生的电量超过了该地区的耗电量时，就可能导致当地线路的电压上升，超过电力设备所能承受的水平，从而可能损坏客户的电器或导致服务中断。赫科说，这种担忧是审批放缓的一个重要原因。

但更聪明的逆变器能帮上忙,研究人员发现。任何太阳能系统都需要逆变器来将太阳能电池板产生的直流电转换为电网使用的交流电。逆变器制造商正在升级他们的设备，以同时根据需要调整本地线路的电压水平。逆变器还可以与电池系统集成，以存储多余的电力。在公共事业委员会的文件中，何科承诺，智能逆变器将使社区线路的屋顶太阳能容量翻倍。

夏威夷的太阳能实验将何去何从，将在很大程度上取决于HECO的未来。去年12月，该公司与总部位于佛罗里达州的公司达成了一项价值43亿美元的交易NextEra Energy。观察人士不确定赫科的这一举动是否受到夏威夷可再生能源大规模使用所带来的挑战的启发。目前也不清楚这笔收购将如何影响夏威夷的可再生能源扩张。

子公司NextEra能源资源是美国最大的可再生能源开发商。但它在佛罗里达州受监管的公用事业子公司——佛罗里达电力和照明公司(Florida Power and Light)却一直受到监管广泛的批评反对旨在提高屋顶太阳能和能源效率的政策。

这项协议让一些夏威夷人感到紧张。上个月，清洁能源倡导者、太阳能贸易组织和社区组织组成了一个联盟请求(PDF)在考虑收购计划之前，公共事业委员会将完成其正在进行的夏威夷能源战略的工作。

地球正义组织(Earthjustice)的律师莫里维克(Moriwake)在请愿书中代表塞拉俱乐部(Sierra Club)，他说:“我们倾注了大量心血来展望夏威夷的能源未来，在我们决定哪家公司能满足这些需求之前，我们需要完成这项工作。”“夏威夷的一切都在上演。这就是为什么把事情做好是如此关键。”