美国分散型光伏发电大量导入引发“死亡螺旋”

在美国，随着太阳能电池等的成本降低、包含第三方所有者模式在内的创新型融资选项的普及，以及可再生能源导入政策的发展，住宅用等分散型光伏发电系统的导入速度加快了。

导入政策之一的“净计量电价制度”，能以与购电单价相同的金额抵消光伏发电部分，从而削减电费的州级制度。其经济效应很大，为普及促进光伏发电发挥了重要作用。但随着普及的进展，对电费支付产生的“经济不公平”的担忧，最近几年在美国成为议题。

净计量电价产生的“不公平”

“经济不公平”是这样产生的：随着促进自产自消的分散型光伏发电系统导入的增加，电力公司销售的电力总量减少。依用电量收费的“电费（从量费用）”的收入减少。

因此，电费中包含的送配电网维护等固定费用的回收基数变小。所以，当电力公司为收回固定费用而提高电价时，未设置光伏发电设备的电力用户的负担就会相对增大。

基于这种担心，净计量电价制度的修订和电价制度的变更，成为电力公司与光伏发电产业之间争论的一大焦点，即是为收回固定费用而涨价，还是使净计量电价的收购价格不与零售价格相同，而是根据供需情况按时段收费。

固定费用回收引起的“死亡螺旋”

这两种收费制度会如何影响今后的光伏发电导入？

位于加利福尼亚州旧金山的美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）对这个问题作了定量分析验证。验证结果在2015年题为“净计量电价与市场反馈的循环：电价制度修订对导入分散型光伏发电影响的探讨（Net Metering and Market Feedback Loops：Exploring the Impact of Retail Rate Designon Distributed PVD eployment）”的报告中发表。

报告题目中的“循环（Loops）”是与“死循环”同义的“多次反复”的意思。报告中提到的两种电价制度的修订实际上就会引起死循环。

即，促进自产自消的净计量电价制度会增加分散型光伏发电系统的导入。随着光伏发电的增加，电力公司的电力销售总量会进一步降低。能回收电价中包含的送配电网维护固定费用的客户基数缩少，因此电力公司会提高电价。随着涨价，未设置光伏发电系统的电力用户为了削减电费会导入光伏发电系统。这样，客户群进一步减少，电力公司又会再次涨价，如图1。

图1

美国称这种循环为电力公司的“死亡螺旋”。随着涨价，光伏发电的导入加速，“放弃电网”，即“脱离电力公司”的动向将逐渐扩大。那样的话，将无法继续维持重要的社会基础设施——送配电网。

“按时段收费”可消除不公平

随着光伏发电系统加速导入，白天的供电量大幅增加，有些地区白天的供电量超过需求的可能性在增大。实际上，在光伏发电导入量最高的加利福尼亚州和光伏发电导入率最高的夏威夷州，视在功率需求（来自电力公司的受电量）的峰值已经是傍晚以后了。

这种供电与需求的不匹配（Mismatch）称为“鸭型曲线”。迄今的净计量电价制度与发电时间无关，基本上是以与零售电力相同的价格与电力公司交易的。但电力公司为了实现公平，正考虑应用使需求与供给匹配的“按时段收费”或者“实时定价”。

届时，白天发电的电力将会以低于以前的单价购买，傍晚以后的用电量采购价格将升高，家庭及商务用途的光伏发电带来的电价削减效果将大幅减小。

其结果，光伏发电的经济效益会减小，也可能造成导入停滞。在光伏发电导入比例较低的地区，光伏电力为削减白天的峰值需求有巨大贡献，可适用较高的收购单价。但随着导入的扩大，需求与供给越来越不匹配，收购价格就会降低。

LBNL预测，如果继续应用现在的与零售电力为同等价格的净计量电价制度，美国的分散型光伏发电市场（与配电网连接的住宅用及商业、公共、工业用系统）2050年累计将扩大至157GW。相当于美国总电力需求的4％。并以该预测作为“参考值（reference）”，分析了“固定费用回收（电价涨价）”和“按时段收费”两种制度（图2）。

将两个制度结合，影响会减小

LBNL分析认为，适用“固定费用回收”制度时，2050年的光伏发电导入量与参考值相比会提高8％；而适用“按时段收费”制度的话，则会比参考值减少5%（图3）。

“固定费用回收”会令光伏发电的导入加速，而“按时段收费”会减慢光伏发电的导入。因此，如果设计一种可吸收两种具相反结果制度的要素，使其相互取长补短的新制度，则从整体上看影响将减到很微小。那样，2030年的光伏发电导入量将比参考值增加约0.9%，2050年增加2.1％。

在美国，固定费用回收政策引起的“死亡螺旋”，作为会威胁到送配电基础设施维持的一大问题，有时还会用作抑制光伏发电大量导入的论据。但报告中提出了通过在变更收购制度时吸收“按时段收”的要素来摆脱死亡螺旋的可能性，得出了“光伏发电的加速导入给送配电基础设施带来的负面影响只是一种夸张的想法”的结论。