用电池替代净计量电价
我们应该终止净计量,包括现有太阳能装置,并通过一次性补贴补贴购买电池。我将从电网效率为出发点,我预计这将是大多数人的主要考虑因素,尽管让我对这一变革充满热情的好处实际上是增强了社会韧性。
净计量是一种常见的太阳能补贴形式,你只需为你的“净”用电付费,即你消费的量和实际生产的差额。乍一看这甚至不像补贴:如果你拿了800千瓦时,再回放800千瓦时,那你真的用了吗?
但这不像银行账户:你投入的千瓦时通常远不如你用过的千瓦时有用。
假设我在州内人口较少的地区(马萨诸塞州)开设了一个太阳能电站,安装了大量太阳能板,并将电力卖给电网。按一年平均计算,电力市场可能支付给我0.05美元/kWh。
另一方面,当我家的太阳能板将电力回馈到电网时,我能获得0.32美元/kWh。[1] 有几个因素将这些因素拆解开来,但我认为最具启发性的是电价随时间的变化。
太阳能发电场可能获得的0.05美元/千瓦时直接市场补偿是平均值。这是一个基于市场的系统:当供给相对于需求较高时,你赚得不多,反之亦然。
夏季时,你可能会看到半夜(低用电量)或白天(大量太阳能)最低价为约0.02美元/千瓦时,下午晚些时候和傍晚早些时候(太阳能减少,交流电量大)最高价为0.08美元/千瓦时。
冬季太阳能供应与用电需求之间的差距更加明显,早晚太阳能未发电时最高可达每千瓦时约0.20美元。随着人们安装更多太阳能和热泵,这种供需差异将持续向太阳能停产时转变:寒冷冬晨太阳尚未升起,但热泵正全力运转。
换句话说,如果我在方便的时候(阳光充足)向电网输送千瓦时,在方便的时候(没有阳光)从电网取电,那么我送出的千瓦时对他人来说价值远低于我所用的千瓦时。
再加上维护电网的高昂成本,我的电费账单对他们同样对待,真是非常奇怪。不仅仅是奇怪:当我向一位对电力思考颇深的英国朋友描述这个系统时,他们评价净计量“完全疯狂”。
在马萨诸塞州,电费用户每年花费在1.5亿到3亿美元之间[3]补贴拥有太阳能的家庭。
那么,我们是如何走到这一步的?净计量最初是一个非常简单的技术解决方案。1978年,石油冲击后,国会通过了PURPA.它要求公用事业公司根据(今天的)其生产的市场价值进行补偿:
电力公司对电力公司的成本,如果不是从该热电发电厂或小型发电商购买,该电力公司将从其他能源发电或购买。
当时住宅太阳能装置稀少且规模小,这个数字难以计算。收集所需信息以计算实际数字非常困难,而让电表反向运行则非常容易,因此净计量是技术权宜之计。
当太阳能在整体发电组合中占很小比例时,整体效应也很小。[2]
随着时间推移,使用其他计量系统变得切实可行,但太阳能支持者努力保留净计量:这在补贴规模下政治上异常可接受,并且确实推动了太阳能的安装。
但代价是让其他所有人的电价都变得更高。许多州已停止允许新的净计量客户,但停止现有安装的净计量更具争议:人们购买昂贵系统或签订长期租约,认为净计量会持续。
自1970年代以来,技术在其他方面发生了很大变化,其中一个重要原因是电池价格也更便宜。你可以在低需求时充电,需求高时几小时后放电。
当你无法实现净计量时,只要你也安装电池,住宅屋顶太阳能通常仍然值得。你不再像用电网那样作为一个巨大的电池,按需提取和输出千瓦时,而是用真正的电池来实现。
这并不能完全解决激励问题,因为随时随意取用千瓦时的权利价格偏低,但确实有帮助。
电池的另一个优势,也是我感兴趣的主要原因,是电池是制造一个在电网中断时发电系统的昂贵部分。普通的住宅并网太阳能在停电时毫无用处:它会关闭,什么都不发电。
不过如果有人安装电池,让房子在停电时像“孤岛”一样运作是标准做法。
我认为电网一直稳定的地区,人们严重低估了停电期间供电的好处。住在萨默维尔,几十年来我们都没有过足够长时间的停电,甚至连冰箱里的食物都不会变质。
[4] 如果电网能保持这种可靠性,备用电源充其量只能解决一些不便。然而,看看其他国家,电网因自然灾害、战争和国家管理不善而变得不可靠。
展望未来,我尤其担心人工智能发展的极快速度如何增加各种不稳定的风险。电力在许多方面都非常有用,我认为分布式且有韧性的电力系统非常有价值,即使电网中断,也能在许多地方持续提供少量电力。
我的提议是结束净计量,不再将出口能源与后续消费一比一计入,而是根据公用事业的“避免成本”进行补偿。这很像加州对NEM 3.0的做法,他们看到电池安装大幅增加。
与加州允许现有装置继续使用净计量长达20年不同,我建议取消对所有人的净计量,但部分买断补贴,用抵免额度用于支持岛屿式电池系统。
我对这笔抵免应该有多大没有强烈看法,但我预计这将非常有争议,因为这取决于政策的形态,有大赢家和大输家。在一端,你可以调整支付金额,试图完全补偿业主放弃补贴的净现值[5];另一方面,给他们一个象征性的金额,刚好足够让许多人安装电池。
我最大的问题是,是否已经有足够的支持者支持谱系的任何一个点,使这条法案真的有可能成为法律。这不是免费的午餐:虽然电池确实节省了钱,但节省的不足以支付自己,而无论是太阳能业主还是普通用户,都需要有人支付账单。
(虽然补贴对我们来说都适用,因为我们有没有电池的太阳能,但我认为这里电池的好处足够大,以至于我们计划无论如何都装好它们,这样我们就不符合补贴资格。)
[1] 这两个数字都排除了州政府对太阳能发电的激励,除了净计量。这些激励措施大约以0.04美元/千瓦时的价格,对太阳能电场的帮助远大于净计量安装,但不足以显著改变净计量的现状。这些数字都是我住在这里的马萨诸塞州。
[2] 太阳能的增长是为什么目前边际出口的太阳能千瓦时价值不高的重要原因。以前,在阳光充足的地方,人们在阳光充足时会大量使用交流电,这意味着太阳能发电的时间相对合理。
但如今,已经有大量太阳能进入电网,没有太阳时的电力价值异常高涨。
[3] 大致来说,马萨诸塞州有~1.5 GW住宅太阳能,每年产出约1.7 TWh。住宅发电中不到一半通常是自用的,因此出口量为0.9 TWh/年。
这些以零售计入(我的账单是0.32美元/千瓦时),但对电网的价值平均约为0.06美元/千瓦时(批发能源,加上少量避免线路损耗和容量增加)。
总计2.34亿美元,但误差很大。
[4] 我不记得有这种情况,试着查了一下,但没找到太多。甚至2003年东北停电事件可能不符合条件,因为大多数地方的供电在2-6小时内恢复,而且这部分也没影响到马萨诸塞州。
[5] 一个完全“全额”支付需要根据当前系统在20年运营窗口剩余时间内的价值与他们从电池获得的价值(减去购买价格)之间的净现值来计算。
按预算计算,如果某人平均每天用电15千瓦时,边际成本为0.32美元/千瓦时,且屋顶装有5千瓦太阳能,且5年前获得运行许可,那么其未来净计量积分(扣除避免成本补偿)在20年窗口剩余15年内的净现值为~1万。
一块电池(假设13千瓦时)将从增加自用中回获约6千美元,从电池运行激励中获得约5千美元(ConnectedSolutions在马萨诸塞州;假设5年后降到~0)。
这意味着你在考虑电池和安装费用之前,差不多是收支平衡(~+$1k)。不幸的是,这远远超过1000美元;我看到报价是1.6万美元,虽然这并不完全反映电池技术改进对价格下降的程度。