美国人已经开始为阳光而战。在阳光炙热的亚利桑那州，一场关于屋顶上蓝黑色硅面板的监管冲突爆发，威胁到在电力生产领域统治了一个世纪或更长时间的当地公用事业公司。亚利桑那州拥有地球上最好的阳光资源，在美国太阳能发电量中排名第二，超过 1000 兆瓦，而且还在不断增加。该州在沙漠中拥有巨大的光伏阵列，以及美国第一个拥有夜间利用太阳能技术的商业发电厂，通过将白天的热量储存在熔盐中来实现。
就基础设施而言，这种大型太阳能与传统的电力业务模式（包括大型电厂通过输电线路网、变压器将电力输送到各个家庭和企业）一样舒适地融合在一起。从电力公用事业公司的角度来看，问题在于亚利桑那州总共约 300 万户家庭中，有数万户安装了小型太阳能：光伏板由半导体材料（通常是硅）的晶片制成，利用入射的阳光产生电流。由于这些家庭自行发电，公用事业公司失去了利润最高的客户，并面临着一个不断缩减的客户基础，用于分摊大型基础设施成本，例如建设新电厂或维护电网。“净计量客户没有平等地分摊与电网或公用事业公司提供的其他服务相关的管理费用，从而产生了由所有其他必须按比例支付更多费用的公用事业客户资助的非常大的‘交叉补贴’，”太阳能电池板制造商 First Solar 的首席执行官詹姆斯·休斯在一篇支持公用事业公司亚利桑那公共服务公司 (APS) 立场的评论文章中写道，该文章发表于去年 6 月。
在现金奖励和一项州法律的帮助下，这些房主在屋顶上安装了光伏板，该法律要求当地电力供应商 APS 购买个人家庭产生的任何多余电力。这种“净计量”计划允许房主将每月甚至每年的电费清零。这意味着 APS 从这些前客户那里得不到任何收入，而且他们的数量还在增长。据凤凰城地区的公用事业公司称，每天有超过 15 个屋顶阵列安装在亚利桑那州的住宅上，此类太阳能独立用户的数量从 2010 年的 4,770 个增加到 2012 年的 14,524 个。
作为回应，APS 和全国各地的其他公用事业公司发起了一场反对能源的宣传战，这种能源在美国电力中所占的比例仍然不到 1% 的四分之一。在亚利桑那州，这场斗争在 2013 年变得非常公开，当时 APS 在电视广告宣传活动和邮件中攻击了住宅太阳能发电。但是，公用事业公司遭到了自由主义者和自由意志主义者的联盟的抵制，他们谴责垄断或希望帮助减少温室气体污染。在显示亚利桑那州大部分地区可用入射阳光量的地图上，红色也可能代表太阳能房主和当地公用事业公司之间流出的鲜血。
这不仅仅是亚利桑那州。超过 40 个州允许业主将太阳能电池板产生的多余能源出售给电网，许多公用事业公司必须为这种资源支付溢价。公用事业公司警告说，太阳能客户的收入损失将导致没有太阳能电池板的人的电价上涨，因为电网和其他关键基础设施仍然必须维护。对于凤凰城的居民艾丽西亚·罗尔来说，这是一个症结所在，她在向该州提出的申诉中写道：“我完全赞成帮助保护环境，但必须有更公平的方式来处理这一切。”
另一方面，太阳能房主喜欢他们较低的电费以及独立于公用事业公司的自由。“为什么允许他们垄断这种能源？”亚利桑那州共和党前主席汤姆·莫里西问道。“为什么他们是唯一的供应商？为什么我们不能自给自足，同时减轻电网的负担？”
公用事业公司说得有道理。如果太阳能屋顶阵列像烟囱一样在家庭设计中普及，那么美国电网确实可能会不复存在，电力线、变电站和同样古老的木制电线杆上的变压器都将消失。“目前，我们的电力系统在很大程度上是一个集中控制的系统，”总部位于新泽西州普林斯顿的全国能源公司 NRG 的首席执行官大卫·克莱恩说，该公司正试图为克莱恩预见的去中心化未来重塑自身。“在未来，我看到一个家庭式的、分散的系统，家庭就像一个大脑，电力供应和需求在该家庭中产生。”
克莱恩的去中心化系统愿景的关键在于个人房主电力生产系统的成本，以及太阳能发电的价格不断下降。因此，太阳能支持者出于各种原因推动这种转变，这些原因跨越了政治党派界限。这场关于太阳能的战争使共和党人与共和党人对抗，并在自由意志主义者和自由主义者之间形成了新的联盟。
更光明的未来
战争的最初迹象始于Solyndra。这家有抱负的创新管状太阳能阵列制造商的破产预示着廉价光伏板的到来，其中许多来自中国。现在，这种模块可以批量购买，每瓦只需 25 美分。甚至电力公用事业行业也认识到，当居民用电成本达到每千瓦时 15 美分时（约占美国零售电力市场的 16%），太阳能已经与电网电力一样便宜。“太阳能成本之战已经获胜，”NRG 的克莱恩指出。“这全是摩擦成本。”
克莉丝塔·富恩特斯互动。欧柏林学院光伏阵列照片由罗布·威廉姆森提供。如果您在 Chrome 中查看此信息图时遇到困难，请在 Firefox 或 Safari 中查看文章。
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克莱恩所说的摩擦成本是指寻找太阳能电池板制造商和安装商的成本，然后向适当的州和地方当局以及当地公用事业公司提交适当的文件，然后确保太阳能阵列安装正确且安全。这种安装成本至少使住宅太阳能系统的成本翻了一番，这意味着典型的系统至少要花费 25,000 美元才能安装在屋顶上并连接起来。根据美国国家可再生能源实验室的数据，目前，美国平均太阳能系统的购买和安装成本约为每瓦 4.50 美元。
但这种成本也在下降，在某些情况下，由于太阳能公司基本上出租设备（例如 SolarCity、Sungevity、SunRun 和 Vivint），成本接近于零。合同各不相同，但基本上，这些公司支付在屋顶上安装太阳能电池板的费用，并获得任何相关的税收抵免。房主支付固定的用电费和租赁费，从而使总账单低于他们当前的每月电费。这些公司中的大多数与房主签订为期 15 年的租赁合同（包括维护等），或者签订保证一定费率的购电协议（公用事业公司与大型沙漠太阳能项目开发商之间使用的相同合同）。
Solar City 的首席执行官林登·里夫表示，其目的是消除太阳能很昂贵的“污名”。Solar City 预计将在 2014 年部署至少 475 兆瓦的屋顶太阳能，几乎是其 2013 年全年预期安装量的两倍。这是一个由 SunEdison 与大型公司开创的系统，这些公司在商店或仓库拥有数公顷的屋顶空间，从而创造了一些人称之为“太阳能债券”的东西。事实上，SolarCity 计划出售价值超过 5400 万美元的太阳能债券，这些债券与该公司在 14 个州数千个设施的安装挂钩，将于 2026 年 12 月到期。
唯一一家做类似事情的传统公用事业公司：NRG 及其住宅太阳能部门。其他公用事业公司，例如杜克公司和南方公司，试图通过实施他们自己的家用太阳能计划来阻止这种变化，这些计划让公用事业公司负责。
现在，太阳能不仅仅是富人（拥有各种绿色能源）的精品产品，公用事业公司有些担心。意识到迫在眉睫的威胁，公用事业公司资助的研究机构爱迪生电力研究所于 2013 年 1 月发布了一份名为“颠覆性挑战”的报告 [pdf]。本质上，EEI 指出，家用太阳能（被称为“分布式能源”）可能使美国人摆脱电网，从而使他们的成员公用事业公司陷入越来越少电力销售的死亡漩涡，以支付越来越多的电网维护成本。这将推高电价，并因此推动越来越多的人安装屋顶太阳能。其平行之处在于 20 世纪 70 年代的电话垄断，用该报告的话说，“今天已无法识别，许多参与者的名字及其曾经提供的服务（‘普通的旧电话服务’）也已不复存在”。现在控制美国电力的约 3000 家电力公用事业公司可能在一二十年后成为遥远的记忆。
在预测美国太阳能将增长 500% 的刺激下，亚利桑那公共服务公司发起了反对自身过时的公共关系运动。在 EEI 和其他外部利益集团的支持下，APS 花费了近 400 万美元用于电视、印刷品和互联网广告，将太阳能房主描绘成电网上的搭便车者，并对所有没有太阳能电池板的家庭造成经济负担。根据 APS 广告，此类太阳能家庭每年至少要花费公用事业公司其他客户 1000 美元，他们在平静的官僚术语中称之为“成本转移”，掩盖了真正的恶意。因此，APS 提出了一项附加费，或者用反对者的话说，是高达每月 100 美元的“阳光税”，太阳能房主将支付这笔费用作为他们公平分担的电网维护成本。一些亚利桑那州居民将此类广告描述为“充其量是具有欺骗性的”或“虚假广告”，以及其他一些不太温和的批评。
在2013年期间，太阳能产业、消费者和房主们奋起反击，他们自己投放广告宣传太阳能的好处，包括提高了像APS这样僵化的垄断企业的竞争，增强了自给自足能力，并减少了雾霾笼罩的凤凰城的污染。他们谴责APS的行动，该行动将财政和环境责任归咎于太阳能房主。房主斯科特·麦凯指出，在安装太阳能之前十年进行的房屋改造，如更好的隔热材料和更节能的灯泡，使他的用电量下降了约18%，而他的APS账单却增加了33%，这主要是由于电网维护的共同成本。因此，这些太阳能支持者对他们当地的公用事业公司毫无好感。
事实上，公用事业公司可能低估了太阳能房主屋顶发电的好处，至少根据他们自己的一项分析：德克萨斯州的奥斯汀能源公司。该市政公用事业公司的分析得出结论，由于在输电损耗方面的节省以及能够延迟建造需要数十亿美元投资的大型集中式发电厂的能力，它应该向太阳能房主支付比零售电价高出3美分的费用。太阳城西部的居民克里斯蒂娜·康普顿在去年11月向负责监管APS和家庭太阳能项目的公共委员会作证时说，“我们必须在每一步都打击像APS这样贪婪、不择手段的公司的策略。”
在这场第一次战斗结束时，反对任何“阳光税”的公众评论明显多于支持者，亚利桑那州公司委员会（ACC）同意对太阳能房主每月收取70美分的费用。这项费用可能不足以消除从像SolarCity这样的公司租赁太阳能阵列的成本效益。但战争远未结束。该州可再生能源倡导组织“亚利桑那州清洁能源”的狄龙·霍姆斯认为，“我们在这一点上错失了机会”。“我们没有充分揭示分布式屋顶太阳能的真实影响，无论是积极的还是消极的。”
APS预计将在2014年及以后继续在委员会面前推进“成本转移”攻势。APS首席执行官唐·勃兰特在一份关于该裁决的声明中说，“我们赞扬ACC能够透过花言巧语，专注于成本转移如何影响非太阳能客户。”“当然，在确定存在问题后，我们更希望ACC解决它。该提案……远未能保护100万没有太阳能电池板的住宅客户的利益。”也许亚利桑那州想到了夏威夷发生的事情，那里的当地公用事业公司现在要求安装太阳能的家庭为电网升级付费，以处理任何额外的电力，这导致家庭太阳能安装量急剧下降。
不是你奶奶的公用事业公司
太阳能的前线不会屈服于来自老牌势力的这些威胁。正如EEI报告和其他报告所指出的那样，太阳能只会越来越便宜。太阳能电池板制造商SunPower的创始人理查德·斯旺森认为，每次全球太阳能电池的制造能力翻一番时，光伏电池的成本就会下降20%。这种光伏“斯旺森定律”表明，光伏价格现在低于每瓦75美分。即使面对高额的太阳能税，光伏发电也可能会因其采集太阳能发电变得越来越便宜而胜出。
美国能源部希望对此有所帮助，利用其通常用于管理国家核武器的一些人力资源来确保能源、经济和环境安全。它的“阳光计划”旨在使太阳能发电比燃烧化石燃料（如煤炭和天然气）更便宜。该计划的名称明确地借鉴了约翰·肯尼迪总统在1960年代的“登月计划”，只是资金不太充裕。到目前为止，“阳光计划”已向可能将太阳能发电成本降低到每瓦50美分以制造一个组件的项目授予了8700万美元的资金，并向安装一个组件的项目授予了每瓦50美分的资金。这其中包括对在安装太阳能的繁琐文书工作方面实现每瓦1美元的前三个“团队”（即公司）的1000万美元“阳光计划”奖金。能源部长欧内斯特·莫尼兹在2013年8月在哥伦比亚大学的一次谈话中指出，“光伏组件的成本约为35年前的1%”。“现在我们必须更加努力地降低软成本，才能将这些成本降下来。”
项目还包括通过高级研究计划署能源部的“全光谱优化转换和利用太阳光”或FOCUS计划以及可以降低成本的制造工艺来构建新型光伏电池的努力。其中包括1366 Technologies公司直接生长传统太阳能电池板中的单个硅晶片，而不是从锭中削下它们并浪费昂贵的材料的尝试。这种经过特殊处理的硅材料占光伏组件最终价格的一半以上，而锯掉晶片会使多达一半的昂贵硅材料变成灰尘。据这家以地球大气层每平方米照射的太阳光瓦特数命名的公司称，从熔化的硅中单独生长这种晶片可以将晶片成本降低80%。如果晶片成本下降，那么光伏价格也应该下降。
即使作为一种“昂贵”的替代方案，太阳能也是世界上增长最快的电力来源。在全球范围内，迄今为止已安装了超过100吉瓦的太阳能发电，其中包括大约4亿个太阳能电池板，其中大部分在补贴最高的欧洲。尽管2012年的投资额有所下降（全球略高于1400亿美元），但由于技术价格下降，总装机容量有所增加。太阳能发电可能终于开始遵循类似于现在无处不在的手机的25年道路——从1990年代的奇特事物到未来十年的世界统治。
都被水力压裂搞砸了吗？
如果不是美国能源部资助的另一项创新：通过水力压裂法释放深层页岩中的天然气，太阳能的增长速度可能会更快。这种页岩气涌入市场并降低了天然气价格，导致天然气涡轮机成为发电的首选技术。天然气正在扼杀核电，减缓风能和太阳能的崛起，甚至取代了旧的、肮脏的煤炭。
但天然气不必与大型涡轮机捆绑在一起。美国的大多数家庭已经连接到天然气分配系统，用于做饭或取暖。这种埋在地下的分配系统最终可能会取代旧的电网，该电网仍然通过暴露在风雨中的钢塔和超过1亿棵枯死的树木（又称电线杆）从一个地方传输到另一个地方。新型设备（如某些类型的燃料电池）可以改为在家中廉价地使用天然气发电。或者，像特斯拉提供的电池系统可以作为备用电源和储能系统。与屋顶上的太阳能电池配对，这种“颠覆性能源”可能会导致一个国家脱离电网。NRG的克莱恩说：“太阳能产业与天然气产业是紧密相连的。”“这两者是并驾齐驱的，只是他们不知道而已。”
过去几十年由气候变化造成的极端天气（气候变化本身主要是燃煤发电厂的集中式大型电网的旧电力模式的结果）可能会加速这种转变，一次又一次地摧毁世界上最大的机器——美国电网，直到人们意识到，对托马斯·爱迪生本人也会认可的过时技术进行再投资不再明智或可持续。太阳能可以帮助人们免受气候变化的反复无常的影响（并通过取代化石燃料燃烧来发电，从而减少导致气候变化的温室气体污染）。莫尼兹去年夏天在哥伦比亚大学向听众说，他刚刚在新泽西州揭幕了一个微电网，该微电网将在2012年超级风暴桑迪过后帮助提高恢复力。“我们必须以一种聪明的方式帮助重建，以一种使我们的能源基础设施为下一次风暴而不是上一次风暴做好准备的方式，并为下一次重大中断的可能性做好准备。”“百分之八十四的碳排放与电力有关。大自然似乎正在以对能源基础设施的长期损害来回报我们。”
围绕这场变革的战线正在形成。在佐治亚州，南方公司（Southern Co.）的一家子公司阻止了太阳能发电的发展。这导致当地的茶党，在活动家黛比·杜利（Debbie Dooley）的领导下，与来自自然资源保护委员会（Natural Resources Defense Council）、塞拉俱乐部（Sierra Club）和其他团体的当地环保主义者组成了她所谓的“绿色茶联盟”，以推动该州更多的太阳能发展，而不是诸如在沃格特勒（Vogtle）核电站建设的成本高昂的新核反应堆之类的项目。这是自1978年以来美国批准的第一个新核反应堆，其资金来自在任何新裂变产生电力之前收取的费用。这与在科罗拉多州和华盛顿州等州实现大麻合法化的联盟类似。“太阳能对保守派来说是天作之合，”杜利说，她对那些声称支持自由市场，却支持像当地公用事业公司这样的政府强制垄断的保守派感到惊讶。“最根本的是，能源必须在公平的竞争环境中竞争，并让消费者做出决定。”
由于这种不太可能的联盟，佐治亚州公共服务委员会（一个监管该州电力垄断的全共和党委员会）投票决定要求佐治亚电力公司在其未来的发电计划中纳入更多的太阳能。佐治亚电力公司还放弃了一项计划，至少暂时放弃了向太阳能住宅业主收取电网费用的计划。但是，阻止房主从SolarCity或SunRun等公司租赁太阳能的州法律是否会被推翻仍有待观察。
共和党内部正在形成某种分裂：像杜利这样支持房主财产权的自由主义者和茶党成员已经站在了反对像美国繁荣组织（一个主要由石油大亨科赫兄弟资助的团体）和像哈特兰研究所（Heartland Institute）这样的智库的保守派团体一边。共和党团体“美国税务改革”（Americans for Tax Reform）的格罗弗·诺奎斯特（Grover Norquist）谴责了佐治亚州的“绿色茶”联盟。“屋顶太阳能产业试图在其保护裙带资本主义的斗争中拉拢无数保守派团体，”他在11月提交给亚利桑那州监管机构的文件中写道。“太阳能房屋实际上避免了支付电网的固定成本。这些成本就像转移到非太阳能房屋上的税收。”
但是，财产权和自力更生似乎是大多数政治派别的美国人都可以支持的问题，从主要是蓝色的加利福尼亚州到可靠的红色佐治亚州，并导致了威斯康星州和爱荷华州等紫色中西部州的“太阳能权利”法律。小巴里·戈德华特（Barry Goldwater, Jr.）是著名的保守派总统候选人的儿子，也是他本人担任过国会议员，他领导着亚利桑那州的“告诉公用事业公司不要扼杀太阳能”（Tell Utilities Solar won't be Killed）（或称 TUSK）联盟。“APS（亚利桑那公共服务公司）没有创新或找到从太阳能中获利的方法，反而谴责太阳能产业，并认为其收入正在下降……这不是纳税人的问题，”他在6月的一篇评论文章中写道。“APS没有试图解决问题，而是试图改变游戏规则。它试图操纵系统，使公用事业公司不必为屋顶太阳能客户送回电网的过剩电力支付公平的市场价值。”
到目前为止，公用事业公司最有效的努力尚未成功。根据太阳能工业协会（Solar Energy Industries Association）的数据，2013年有超过10万户家庭安装了太阳能。并且“平均每四分钟在美国就有一个太阳能项目被安装。”
家庭屋顶太阳能的全部成本和收益仍然未知。但是，加利福尼亚州的一项房屋销售调查发现，根据劳伦斯·伯克利国家实验室的研究，光伏系统在2009年使房屋销售价格提高了近25000美元。太阳能倡导者指出，屋顶上的光伏发电节省了投资新建传统发电厂和电网基础设施的成本，以及满足污染限制或其他法规的成本，同时减少了电力损失。
在美国之外，德国和西班牙等太阳能领导者也在考虑对电网接入征收某种“太阳能税”，以确保其传统基础设施的维护。为了平息该国的骚动，电力研究所（EPRI）计划进行持续的研究，以更好地了解如何将太阳能和传统发电厂整合到美国电网中。“这些系统可以是互补的，而不是竞争的，”EPRI首席执行官迈克尔·霍华德（Michael Howard）在2月10日宣布新的研究工作时指出。
最终，太阳能可能被证明是一股不可阻挡的力量。如果太阳能组件价格降至每瓦50美分，那么一旦包括安装成本，太阳能发电的价格将与所有50个州的其它形式的电力一样便宜。此外，该技术还提供了一些额外的好处，从比燃烧天然气的发电厂的温室气体排放量少得多，到与大型燃煤或核电厂的冷却需求相比减少了用水量。
正如爱迪生电力研究所（Edison Electric Institute）指出的那样，家庭太阳能比从电网购买电力更便宜的地区比例最早在2017年可能会增长到该国的三分之一。在美国西南部沙漠地区，如亚利桑那州等州，情况更是如此。
在廉价太阳能的未来中，家庭将成为一个自给自足的能源堡垒，也许自动驾驶电动汽车将在那里充电，以阳光充电。电池甚至将新近丰富的天然气转化为家庭内部电力的技术可以作为阴天时的备用电源。实际上，根据能源智库落基山研究所及其合作伙伴的最新分析，到2020年代，除了夏威夷（在那里已经如此）之外，在其他州，太阳能系统与电池或燃料电池的配对也可能具有成本效益。“建立一个基于1.3亿根木杆的21世纪电力系统有多么愚蠢？”NRG公司的戴维·克莱恩（David Crane）在2月25日的ARPA-E峰会上问道。“在未来一代人中，电网充其量将是一种过时的备用系统。”
他的公司在2月20日帮助启用了世界上最大的太阳能热电厂，该电厂在位于加利福尼亚州贝克斯菲尔德附近的伊万帕（Ivanpah）沙漠中，用34.7万面镜子将阳光集中在三个近五层高的中央发电塔上。但他认为光伏发电的前景甚至更大，NRG已经在全国各地的足球场安装了光伏发电，包括费城的林肯球场。去年，美国新增电力容量的近三分之一是太阳能。
与此同时，NRG正在投资天然气发电机，这些发电机可以安装在人们的地下室中，既可以提供房屋所需的所有电力，也可以与屋顶太阳能电池配对，以便在日落后提供电力，从而使亚利桑那州、佐治亚州或其他任何地方的家庭永远摆脱电网的束缚。战争即将到来，当战争来临时，它不仅可能席卷美国电力公司，使其成为上个世纪以来的样子——世界上最大的机器——而且还将席卷传统的汽车公司，甚至还包括最近的美国生活方式的迭代，以一种新颖的方式使郊区田园牧歌般的生活方式具有可持续性。但前提是当权者停止与阳光作斗争。“他们所需要的只是地下室里一个将天然气转化为电力的装置，你就完成了，”他指出。“你告诉你的电力公司滚蛋吧。”