本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
今年早些時候，許多媒體報道討論了夏威夷太陽能使用量上升的相關問題。屋頂太陽能電池板產生的電力具有間歇性，由此引發的技術問題導致夏威夷公用事業公司限制某些安裝了太陽能電池板的客戶啟用他們的系統——儘管這些系統已經安裝完畢並準備就緒。其他一些客戶則被迫加入多年的等待名單才能安裝太陽能，因為當地電網無法容納額外的太陽能發電。
許多關於這個話題的報道都暗示，今天在夏威夷發生的事情，可能會在明天或後天在其他州發生，因為越來越多的客戶開始採用太陽能電池板。
有很多原因導致太陽能對夏威夷電網造成了特別的負擔——但大多數原因並不適用於美國其他地區。這篇文章回顧了其中三個原因。
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夏威夷人支付的電費比美國其他地區高得多
安裝太陽能電池板對夏威夷人來說極具吸引力，因為他們支付的電費比典型的美國人高得多。美國平均零售電價約為每千瓦時 10 美分。夏威夷人支付的電價高達每千瓦時 34 美分——幾乎是美國平均水平的 3.5 倍，也是阿拉斯加州每千瓦時 16 美分電價的兩倍多，阿拉斯加州的電價是第二高的。
夏威夷人支付的電費比其他美國人高得多。美國能源資訊署不得不在這張地圖上新增三種以上的陰影來容納夏威夷！（來源：EIA）
夏威夷高電價背後的原因是什麼？該州恰好位於世界上最大的海洋中心。由於夏威夷本身不生產任何煤炭、石油或天然氣，因此所有發電所需的燃料都必須透過船舶進口。而且，運輸原油等高密度燃料比運輸天然氣或煤炭更具成本效益，因此夏威夷的大部分電力都是由石油產生的——這是一種非常昂貴的發電燃料，在美國其他地區的電力生產中佔比不到 1%。最重要的是，夏威夷群島的地理特性使得建造輸電線路比美國其他地區更加昂貴，迫使公用事業公司提高每千瓦時的收費，以彌補其電力輸送裝置的前期成本。
由於夏威夷的電網電力比美國其他地區貴得多，因此太陽能電池板的經濟效益從根本上得到了提高，因此更多客戶選擇安裝太陽能。
夏威夷的太陽能電力很便宜
雖然夏威夷的電網電力比其他州貴得多，但夏威夷人享有充足的陽光，使得太陽能電力相對便宜。夏威夷太陽能光伏系統的前期成本與其他任何地方的前期成本相似，但夏威夷的太陽能電池板在其整個壽命期內捕獲的陽光量比美國西南部以外的典型州要多得多。當您將太陽能電池板在夏威夷整個壽命週期內可以產生的所有能量加起來，然後除以其前期資本成本時，太陽能電力的實際價格遠低於其他州。
雖然夏威夷的電網電力非常昂貴，但它擁有充足的陽光，使得太陽能電力相對便宜——促使 12% 的夏威夷家庭採用太陽能電池板。（來源：NREL）
由於電網電力是美國平均水平的三倍多，而太陽能比平均水平便宜，夏威夷人有很大的動力安裝太陽能電池板。在新澤西州可能需要 10 年才能收回成本的系統，在夏威夷可能只需不到 5 年即可收回成本——僅僅是因為電價較高和陽光充足。結果是：大約 12% 的夏威夷家庭現在安裝了太陽能電池板。
夏威夷與美國其他地區以及其他電網隔離
夏威夷在整合所有太陽能方面遇到困難的主要原因之一是，該州與大陸在電力上是隔離的。由於沒有將夏威夷的小型電網與美國其他地區連線起來的輸電線路，公用事業公司沒有地方可以傾倒多餘的太陽能，也無法從州外獲得備用電力。
與此同時，德國和加利福尼亞等太陽能領域的其他領導者受益於在其境內和與鄰國交換電力的能力，從而減輕了與太陽能波動相關的一些成本。如果加利福尼亞州某個特定地區產生過多的太陽能，該州的電網運營商可以將電力輸送到其他需要電力的地區。如果太陽能發電突然出現短缺，那麼發電廠可以輸送備用電力。加利福尼亞州與其他州之間的更大互聯是建議降低整合成本的主要策略之一，隨著安裝的可再生能源越來越多。
同樣的策略在夏威夷行不通，那裡只有少數發電廠為該州約 140 萬人口提供服務。如果現有發電廠沒有足夠的靈活性來彌補太陽能帶來的波動，那麼電網運營商根本無法獲得其他更靈活的電力資源。因此，夏威夷公共事業委員會被迫正式限制可以安裝太陽能電池板並將電力反饋到電網的新客戶數量。
不要指望其他州限制屋頂太陽能電池板
夏威夷的情況可謂是一場完美風暴，導致太陽能電池板給電網帶來了額外的壓力：非常有利的太陽能經濟效益和一個無法整合大量可再生能源的小型電網。因此，不要以夏威夷為榜樣，認為隨著越來越多的客戶安裝太陽能電池板，未來在美國大陸可能會發生同樣的事情。這並不意味著一些公用事業公司——比如南部各州的受監管的壟斷企業——不會出於非技術原因而限制太陽能。但這些問題與導致夏威夷電網對太陽能具有限制性的技術問題是分開的。