本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
今年早些时候，许多媒体报道讨论了夏威夷太阳能使用量上升的相关问题。屋顶太阳能电池板产生的电力具有间歇性，由此引发的技术问题导致夏威夷公用事业公司限制某些安装了太阳能电池板的客户启用他们的系统——尽管这些系统已经安装完毕并准备就绪。其他一些客户则被迫加入多年的等待名单才能安装太阳能，因为当地电网无法容纳额外的太阳能发电。
许多关于这个话题的报道都暗示，今天在夏威夷发生的事情，可能会在明天或后天在其他州发生，因为越来越多的客户开始采用太阳能电池板。
有很多原因导致太阳能对夏威夷电网造成了特别的负担——但大多数原因并不适用于美国其他地区。这篇文章回顾了其中三个原因。
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夏威夷人支付的电费比美国其他地区高得多
安装太阳能电池板对夏威夷人来说极具吸引力，因为他们支付的电费比典型的美国人高得多。美国平均零售电价约为每千瓦时 10 美分。夏威夷人支付的电价高达每千瓦时 34 美分——几乎是美国平均水平的 3.5 倍，也是阿拉斯加州每千瓦时 16 美分电价的两倍多，阿拉斯加州的电价是第二高的。
夏威夷人支付的电费比其他美国人高得多。美国能源信息署不得不在这张地图上添加三种以上的阴影来容纳夏威夷！（来源：EIA）
夏威夷高电价背后的原因是什么？该州恰好位于世界上最大的海洋中心。由于夏威夷本身不生产任何煤炭、石油或天然气，因此所有发电所需的燃料都必须通过船舶进口。而且，运输原油等高密度燃料比运输天然气或煤炭更具成本效益，因此夏威夷的大部分电力都是由石油产生的——这是一种非常昂贵的发电燃料，在美国其他地区的电力生产中占比不到 1%。最重要的是，夏威夷群岛的地理特性使得建造输电线路比美国其他地区更加昂贵，迫使公用事业公司提高每千瓦时的收费，以弥补其电力输送设备的前期成本。
由于夏威夷的电网电力比美国其他地区贵得多，因此太阳能电池板的经济效益从根本上得到了提高，因此更多客户选择安装太阳能。
夏威夷的太阳能电力很便宜
虽然夏威夷的电网电力比其他州贵得多，但夏威夷人享有充足的阳光，使得太阳能电力相对便宜。夏威夷太阳能光伏系统的前期成本与其他任何地方的前期成本相似，但夏威夷的太阳能电池板在其整个寿命期内捕获的阳光量比美国西南部以外的典型州要多得多。当您将太阳能电池板在夏威夷整个寿命周期内可以产生的所有能量加起来，然后除以其前期资本成本时，太阳能电力的实际价格远低于其他州。
虽然夏威夷的电网电力非常昂贵，但它拥有充足的阳光，使得太阳能电力相对便宜——促使 12% 的夏威夷家庭采用太阳能电池板。（来源：NREL）
由于电网电力是美国平均水平的三倍多，而太阳能比平均水平便宜，夏威夷人有很大的动力安装太阳能电池板。在新泽西州可能需要 10 年才能收回成本的系统，在夏威夷可能只需不到 5 年即可收回成本——仅仅是因为电价较高和阳光充足。结果是：大约 12% 的夏威夷家庭现在安装了太阳能电池板。
夏威夷与美国其他地区以及其他电网隔离
夏威夷在整合所有太阳能方面遇到困难的主要原因之一是，该州与大陆在电力上是隔离的。由于没有将夏威夷的小型电网与美国其他地区连接起来的输电线路，公用事业公司没有地方可以倾倒多余的太阳能，也无法从州外获得备用电力。
与此同时，德国和加利福尼亚等太阳能领域的其他领导者受益于在其境内和与邻国交换电力的能力，从而减轻了与太阳能波动相关的一些成本。如果加利福尼亚州某个特定地区产生过多的太阳能，该州的电网运营商可以将电力输送到其他需要电力的地区。如果太阳能发电突然出现短缺，那么发电厂可以输送备用电力。加利福尼亚州与其他州之间的更大互联是建议降低集成成本的主要策略之一，随着安装的可再生能源越来越多。
同样的策略在夏威夷行不通，那里只有少数发电厂为该州约 140 万人口提供服务。如果现有发电厂没有足够的灵活性来弥补太阳能带来的波动，那么电网运营商根本无法获得其他更灵活的电力资源。因此，夏威夷公共事业委员会被迫正式限制可以安装太阳能电池板并将电力反馈到电网的新客户数量。
不要指望其他州限制屋顶太阳能电池板
夏威夷的情况可谓是一场完美风暴，导致太阳能电池板给电网带来了额外的压力：非常有利的太阳能经济效益和一个无法整合大量可再生能源的小型电网。因此，不要以夏威夷为榜样，认为随着越来越多的客户安装太阳能电池板，未来在美国大陆可能会发生同样的事情。这并不意味着一些公用事业公司——比如南部各州的受监管的垄断企业——不会出于非技术原因而限制太阳能。但这些问题与导致夏威夷电网对太阳能具有限制性的技术问题是分开的。