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(fā)電來調節(jié)。但石油火力發(fā)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(fā)電。

　　為考艾島供電的非營利協(xié)同組合運營的電力公司Kauai Island Utility Coop（KIUC），其在夏威夷州最大規(guī)模、太陽能電池板輸出功率為14.5MW（并網(wǎng)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(guī)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(fā)電滲透率最高的夏威夷州

　　在美國，說到“光伏發(fā)電的領先地區(qū)”，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(fā)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(fā)電系統(tǒng)。為何由一些小島構成、土地也并不廣闊的夏威夷州光伏發(fā)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(fā)布的2014年數(shù)據(jù)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“?！保耐闹萋氏葘崿F(xiàn)了電網(wǎng)平價（光伏發(fā)電成本與電價相同或低于電價）。光伏發(fā)電的投資效率和經(jīng)濟效益也格外地高于其他州。

　　光伏發(fā)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(guī)模百萬光伏電站名為“Anahola”。鋪設了5萬6000張?zhí)柲茈姵匕?，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(tǒng)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(chǎn)）。

　　KIUC開展發(fā)電、送配電及零售等全套電力業(yè)務，目前擁有客戶3萬3000名。在KIUC的管轄范圍內，發(fā)電業(yè)務用百萬光伏電站與住宅用屋頂設置型光伏發(fā)電設備加在一起，已經(jīng)有約50MW的光伏發(fā)電設備發(fā)電在發(fā)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(fā)電將進一步普及。不過，光伏發(fā)電的大規(guī)模導入也存在問題。

　　圖2：KIUC各類資源的發(fā)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(fā)電會出現(xiàn)供求失衡，可能會導致電力系統(tǒng)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(xù)大幅升高，到傍晚之后迎來最大需求（峰值）。有些地區(qū)甚至發(fā)生了光伏發(fā)電的發(fā)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(fā)電抑制輸出，減少夜間高峰時石油火力發(fā)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(fā)電系統(tǒng)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(jù)稱將優(yōu)先公寓住戶以及因沒有足夠的資金而無法設置光伏發(fā)電系統(tǒng)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(jù)稱，該項目首先將試行1年。其間將收集數(shù)據(jù)，用來確定是擴大該項目還是將商業(yè)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。