白天電價竟然比夜間低？

　　位于夏威夷群島最北端的考艾島做出了顛覆常識的嘗試。

　　通常，電力高峰時的供需平衡要由能應對劇烈變化的進口化石燃料火力發電來調節。但石油火力發電的成本相對較高。因此，為了降低電力的供給成本，一直在推行對夜間電力減價等，以求將需求從最大的白天轉移到其他時段的“錯峰”。

　　然而考艾島卻是上午9點至下午3點的電力單價比夜間還要“便宜”！其原因竟然是光伏發電。

　　為考艾島供電的非營利協同組合運營的電力公司Kauai Island Utility Coop（KIUC），其在夏威夷州最大規模、太陽能電池板輸出功率為14.5MW（并網輸出功率為12MW）光伏電站于2015年11月初開始了運行（圖1）

　　圖1：夏威夷州最大規模的百萬光伏電站。電池板容量為14.5MW（攝影：REC Solar）

　　美國光伏發電滲透率最高的夏威夷州

　　在美國，說到“光伏發電的領先地區”，人們首先會想到擁有全美50％以上份額的加利福尼亞州。但從人均光伏發電導入量來看，夏威夷州要遙遙領先加利福尼亞州，是真正的No.1。因為夏威夷州12％的家庭都設置了光伏發電系統。為何由一些小島構成、土地也并不廣闊的夏威夷州光伏發電的導入領先？原因在于該州有美國第一高的電價。美國能源部（DOE）能源信息課（US Energy Information Administration：EIA）發布的2014年數據顯示，美國的家用電費平均單價為12.5美分/kWh，而夏威夷州的平均單價為37.34美分/kWh，為美國整體平均值的約3倍。順便一提，加利福尼亞州的平均單價為16.29美分/kWh，約為夏威夷州的二分之一。就是說，托高電價的“?！?，夏威夷州率先實現了電網平價（光伏發電成本與電價相同或低于電價）。光伏發電的投資效率和經濟效益也格外地高于其他州。

　　光伏發電的大量導入引起需供失衡

　　考艾島的KIUC開始運轉的夏威夷最大規模百萬光伏電站名為“Anahola”。鋪設了5萬6000張太陽能電池板，能滿足全島白天20％的電力需求。為了減少該光伏電站給電力系統帶來的負載，還并設了輸出功率為6MW的鋰離子蓄電池（法國Saft公司生產）。

　　KIUC開展發電、送配電及零售等全套電力業務，目前擁有客戶3萬3000名。在KIUC的管轄范圍內，發電業務用百萬光伏電站與住宅用屋頂設置型光伏發電設備加在一起，已經有約50MW的光伏發電設備發電在發電。

　　順便一提，該電力公司預計，到2015年年底之前，百萬光伏電站等可再生能源將滿足38％的電力需求（圖2）。并且，在2015年6月通過美國首個“可再生能源100％法案”的夏威夷州，預計光伏發電將進一步普及。不過，光伏發電的大規模導入也存在問題。

　　圖2：KIUC各類資源的發電比較。2009年和2015年（出處：KIUC）

　　設定白天電價比夜間低25％

　　在夏威夷州，電力需求高峰在夜間，因此白天輸出的光伏發電會出現供求失衡，可能會導致電力系統運行故障。夏威夷州典型的一日電力需求負荷（日負荷曲線）在深夜至清晨最低，之后逐漸升高（圖3）。白天比較平緩，下午5點以后開始持續大幅升高，到傍晚之后迎來最大需求（峰值）。有些地區甚至發生了光伏發電的發電量大幅超過白天電力需求的情況。

　　圖3：夏威夷州一天的電力需求負荷（日負荷曲線）（出處：HECO）

　　為了防止好不容易設置的、無需燃料費的光伏發電抑制輸出，減少夜間高峰時石油火力發電的運轉，KIUC制定了將電力消費高峰由夜間轉移至白天的電力計劃。

　　KIUC在光伏發電系統輸出電力的上午9點至下午3點間，將電費單價較夜間降低了約25％（相當于約8～10美分／kWh）。這種電價方案已對設置了智能電表的家庭客戶為對象在實施，據稱將優先公寓住戶以及因沒有足夠的資金而無法設置光伏發電系統的家庭。

　　KIUC將為參與者免費提供可實時顯示用電量的顯示器，另外，為促進白天的電力消費，對新安裝電熱水器用計時器等時，還將提供相當于200美元的補助。據稱，該項目首先將試行1年。其間將收集數據，用來確定是擴大該項目還是將商業客戶也包含在內等的方向性。2015年10月已開始征集正式參與者，2016年第一季度開始實施。