在Greentech Media 12月份發布的最新清潔技術2014年度時髦用語清單上，“脫離大電網” 一詞被列入其中。我們機構于2014年2月份發表的《脫離大電網的經濟效益》報告就是這一名詞來源的核心文章。我們發現，在未來的幾年或幾十年里，而且肯定是在傳統發電領域新的投資項目的經濟壽命期內，大量的居民用戶和商業用戶會發現脫離他們所依賴的電力公司和電網，使用太陽能發電+電池儲能系統為自己供電具有經濟效益。這一分析結果預示著未來用戶將面臨兩種選擇：一種為可以采用脫離大電網的、具有成本效益的自發電模式;一種為可以選擇用電完全來自電網的傳統模式。

盡管新型的用戶模式具有重大的意義，但實際選擇脫離大電網的用戶數量可能會很少。更有可能發生的情景是用戶投資建立太陽能發電+電池儲能系統，但仍與電網保持聯通。由于此系統仍將獲得電網設施的支持，因而可以更好地優化規模，使該系統的規模更小，價格更低，會更早地給更多的用戶帶來經濟效益，而且會被更快地采用。本報告關注的更為具體的問題是，隨著時間推移，系統組織結構和經濟效益會如何發展，以及系統用戶、負荷以及收入的大小。

具體分析

在這份研究報告中，我們尤其想回答如下兩個核心問題：

最低成本的經濟效益：當聯網的用戶有權在a)完全依賴電網;b)完全依賴太陽能發電+電池儲能系統;和c)部分用電來自電網，部分來自太陽能發電和電池儲能系統，這三種模式中做出選擇，在為用戶帶來最低成本的經濟效益的前提下，這一配置將隨著時間推移有哪些變化?隨著時間推移，為了滿足用戶的負荷需求，電網和自供電力的相對比重應當發生怎樣的變化?

2.影響：對電力公司、第三方太陽能發電設施和電池供應商、融資方/投資方、用戶以及其它電力系統利益相關方有哪些影響?另外，聯網的太陽能發電+電池儲能系統還會帶來哪些機會?我們在能代表不同電力價格水平和太陽能資源強度的五個城市里，對中等消費水平的商業和居民用戶直至2050年的經濟性進行了分析。我們對僅有電網、電網+太陽能發電、電網+太陽能發電+電池儲能系統三種配置情景做了模型分析并預測，確定隨著時間推移最具成本效益的選項(基于等效能源的系統平準化度電成本)。我們也研究了在最優成本效益的選項下，電網供電和自供電模式占比將會有怎樣的變化。對于太陽能發電設施及太陽能發電+電池儲能系統的配置，我們的模型分析是以自我消費為主，無電量輸出補償的系統(即在電表后端進行優化)。盡管在多數地區已有通過電費積分或直接支付(例如，凈電量計量、上網電價補貼、可避免的燃料成本補償等形式)對電量輸出進行補償，而且會提高本文所述的經濟效益，然而為了理解在最極端情況下的經濟影響，我們對輸出電量做了保守假設，即沒有電費積分或直接補償。

分析結果

我們的分析有幾項重大發現：太陽能發電+電池儲能系統能快速地實現成本效益。從用戶的角度看，經濟性最優的系統配置將隨著時間推移而產生變化，短期來看是僅依賴電網的模式，逐漸會發展成為電網+太陽能發電的模式，長期來看最優的系統將是電網+太陽能發電+電池儲能系統模式。與我們在《脫離大電網的經濟效益》報告中利用模型分析的無電網太陽能發電+電池儲能系統實現經濟性平價的日期相比，本報告中的聯網系統實現經濟效益的時間會提前很多，而且電力公司將在其主要資產的經濟年限及成本回收期之內，損失大量用電負荷。僅依賴太陽能發電設施的系統容量較小，今天已經在我們分析的五個地區中的三個地區實現了經濟效益，十年之內會在所有地區實現經濟效益。新用戶將發現，太陽能發電+電池儲能系統的配置在未來10至15年內會在上述五個地區中的三個地區實現經濟效益。

太陽能光伏發電設施替代電網為用戶供應大部分電力

隨著時間推移，電網、太陽能發電及太陽能發電+電池儲能系統的供電相對比重會有所變化。最初，用戶的電力需求中絕大多數由電網提供。但隨著時間的推移，隨著電網的零售電力價格上漲，太陽能發電和電池的成本下降，用戶理智地減少他們從電網購買的電量，直至電網成為備用選擇。與此同時，太陽能發電+電池儲能系統最終為用戶提供絕大部分電力。例如，在紐約州韋斯切斯特，我們的分析結果表明，電網對商業用戶的貢獻率將從今天的100%降至2030年左右的25%，并在2050年降至低于5%。反過來，太陽能光伏發電設施的貢獻則顯著增長，以彌補供電缺口。

在現有的費率結構和商業模式下，可能發生的大規模負荷脫網將影響電網投資的收入

2010年至2030年間，電網將需要金額高達2萬億美元的投資，或者說每年投資金額達1000億美元 。 目前，這些投資將通過銷售電量獲得的收入收回。如果支持該投資的銷售電量收入中的一小部分流失掉的話，系統的經濟效益都會受到很大的影響 。值得注意的是，我們的分析顯示，聯網的太陽能發電+電池儲能系統將給大量用戶帶來經濟效益，而且這一系統將會向越來越多的用戶供應電力。假設用戶根據最佳經濟性而選擇電力供應方式，則可能發生大規模的用戶負荷脫網。例如，在美國東北部，到15年之后的2030年，對電量銷售的最大侵蝕可能是：

凈電能計量(NEM)這項政策頗受爭議，但也在市場上普遍實施。這一政策在美國成功地推動了分布式太陽能光伏發電的發展。有些人認為它加快了電網的負荷流失(太陽能發電凈計量用戶快速而有效地將電網的凈電量購買量降為零)，而且他們認為取消凈計量能保留電網負荷。根據分析結果，我們認為取消凈電能計量僅能延緩負荷流失的速度，但仍無法避免最終大量流失的結果。即使沒有凈電能計量，聯網的太陽能發電+電池儲能“解決”問題。與我們的“有”和“沒有”凈電能計量的情景類似，居民用戶固定收費可能會改變(例如，延緩)聯網的太陽能發電設施和太陽能發電+電池儲能系統的經濟效益，但是不會改變最終負荷脫網的結果。相反，用戶可能會等待至經濟效益和其它因素達到一定臨界點，然后直接從依賴電網“躍升”至脫離電網的太陽能發電+電池儲能系統，從而獲得經濟效益的電力服務。

用戶通過投資聯網的太陽能發電設施和太陽能發電+電池儲能系統，可以獲得最低成本的電力服務，從而有效地控制用電成本。無論今后零售電力價格多高，聯網的太陽能發電設施和太陽能發電+電池儲能系統的平準化成本都將保持穩定，從而使得用戶的電費保持在或低于“尖峰電價”水平，在有些情況下，將大幅節省他們每個月的電費。在我們分析的幾個地區里，無論今后電網提供的零售電力價格有多高，商業用戶的尖峰電價將穩定在每千瓦時0.10至0.30美元，居民用戶穩定在0.20至0.35美元。例如，根據預測，紐約州韋斯切斯特縣中等消費水平的居民用戶2030年使用大電網的平均月度電費將達357美元，而通過安裝太陽能發電+電池儲能系統，月度尖峰電費則為268美元。 (由于輸電、配電維護和集中式發電而產生的電網成本，以及無法或未投資太陽能發電+電池儲能系統的電網用戶所承擔的成本，都是重要的相關問題，但不在本報告的分析范圍內。

影響

盡管我們的分析結果表明，聯網的太陽能發電+電池儲能系統給電力公司的銷售電量帶來很大損失，然而這些用戶仍然給電力公司提供了一些機會。與我們在《脫離大電網的經濟效益》報告中分析的完全脫離電網的系統不同的是，本分析中的用戶仍然保持與電網聯通，這一情景的假設前提是固定收費和其它零售電力價格費率結構的變化還沒有過于繁瑣。這意味著，盡管聯網的太陽能發電+電池儲能系統可能導致大量負荷流失，但該系統仍然可能會向電網提供諸多益處、服務和價值，尤其如果這類價值流因新的費率結構、商業模式以及監管框架而能夠貨幣化，將更能體現這一系統對電網的益處。

這對不同電力系統市場參與者和其它利益相關方的影響將是巨大的，以下幾點需要注意：

對投資太陽能發電+電池儲能系統的用戶而言，有選擇權是件好事。我們的分析結果表明，投資智能太陽能發電+電池儲能系統可以有助于用戶保持在穩定的尖峰電價水平，從而不會因為電網供應的電力價格上漲而受影響。與此同時，傳統的電網用戶和完全脫離電網的用戶分別會由于零售電價上漲和獨立太陽能發電+電池儲能系統的高成本而面臨更高的電價水平 。

對配電網運營方(例如僅有配電線的電力公司)而言，分布式太陽能發電設施和電池儲能系統的出現是個利好消息：擁有太陽能發電+電池儲能系統的用戶能夠向配電網提供諸多價值，包括延緩配電系統升級、緩解配電系統堵塞，以及提供輔助服務。然而想要從這些機會中獲利，需要引入新的定價、監管和商業模式，并發展成熟。

對集中式發電和輸電設備的業主和運營方(如獨立電力生產商和商業電廠)而言，我們的分析結果可能是壞消息。根據我們的預測，太陽能發電+電池儲能系統將加快集中式發電電量銷售的衰減，降低電力市場用電高峰時期的電價峰值，而且還會侵蝕輔助服務市場，這些因素的直接影響可能是擱淺資產風險。仍處于經濟壽命和成本回收期內的現存資產所能服務的負荷將越來越小，這將要求電價上漲到能夠收回成本和提供回報的程度。與此同時，處于規劃中的資產將沒有足夠的未來電量需求與預計的裝機量及發電量相匹配 。

對垂直一體化的電力公司而言，這些系統將改變其現有的商業模式，所以必須做出相應調整以便從太陽能發電設施和電池儲能系統的擴張中獲利。售電收入和銷售電量成正比的配電公司(例如還未進行輸配電價改革的公司)將可能面臨類似挑戰。

電力系統正處于發展道路上的一個交叉路口。一條路徑是有利于無電量輸出的太陽能發電設施以及太陽能發電+電池儲能系統的定價結構、商業模式和監管環境。當經濟條件和其它條件達到臨界點時，這一軌跡的結果將會是大量用戶脫離大電網。與此同時，隨著擱置電網資產服務的負荷將越來越少，電網供應電價將面臨螺旋式上升，這會使得太陽能+儲能系統對用戶更具吸引力，從而導致剩余的聯網用戶的電價水平不可避免的進一步升高，形成惡性循環。這些聯網用戶包括低收入和固定收入的用戶，他們將承擔因零售電力定價上漲而帶來的比例失調的負擔。在這一情景下，電網和用戶側資源都面臨過度建造但利用程度過低的問題，使得電表兩端的資金過剩。另一條路徑則會建立相應的定價結構、商業模式和監管環境，使得太陽能發電設施和電池儲能系統等分布式能源，(及其內在收益和成本)都被恰當地視為整合后的電網的有機組成部分。太陽能發電設施和電池儲能系統能潛在地降低整個系統的成本，同時對未來建立可靠的、彈性的、支付得起的低碳電網做出貢獻，在這個電網系統里，用戶有權選擇。在這一情景下，電網和用戶側資源作為整合的電網的有機組成部分相輔相成，資金和實體資產的運用效率更高。

這兩條路徑并非一成不變，其邊界之內有調整的空間。但是我們今天的決策，就將引領我們進入某一個軌道，隨后再想做大方向的改變將會面臨更多困難。這樣的決定影響將會十分深遠，但留給我們做決定的時間已并不多，且有些地區比其它地區時間更加緊迫。

政策窗口時間框架的三個市場階段：

階段一：實驗的機會

在第一階段，電網向用戶提供電力服務的最低價選項。太陽能發電+電池儲能系統的成本相對較高， 因此先期用戶和技術提供方將會系統進行實驗，主要旨在獲取系統的附加價值(如可靠性)。這個階段使得電力公司和監管方有時間去考慮如何最佳地捕捉到聯網太陽能發電+電池儲能系統提供的機會。

第二階段：整合的機會

在第二階段，與電網供電相比，太陽能發電+電池儲能系統更具經濟效益。用戶采用的容量越大，則經濟效益越高，對系統來說，這是創造并在個體用戶與電網之間分享價值的理想時間。

第三階段：協調的機會

在第三階段，零售電力定價大幅上升，而太陽能發電+電池儲能系統的費用大幅下降，后者可以時間經濟有效地為用戶的所有需求負荷提供服務，因此脫離大電網開始成為可行的選擇。這些經濟效益現狀將促使電力公司和監管方加快適應這一新的市場環境。電力行業需在下列三個方面盡快行動：

優化定價和費率結構：今天的費率結構對于二十一世紀的電網需求來說過于簡單。廣義上講，定價需要沿著以下三條關鍵路徑發展：

分地點，允許在電網擁堵時將電價提高一些，或對這一時期不用電的用戶給予一些獎勵。

2.分時間， 允許分時電價和實時定價的政策持續發展

3.依據屬性劃分，將電量、容量、輔助服務和其它服務組成部分分開

新的商業模式：目前的商業模式需要從舊的集中式發電和單向電網利

用(即從發電機組至用戶的單向電子流動)的模式發展成新興的更具經濟效益的分布式能源資源模式，如太陽能發電設施和電池儲能系統(即聯網的用戶，加上電表后端的分布式能源資源，以及一條電表計量的電子、服務及價值的雙向流動)。考慮太陽能發電設施和電池儲能系統，以及范圍更廣的分布式能源資源技術在近期和當前帶來的機會，創建一個可持續的、長期的分布式能源資源市場，需要協調電力公司、分布式能源資源公司、技術提供方和用戶之間的利益。而協調各方利益就要求電表兩端方認可并分享分布式能源資源的價值。

新的監管模式：監管改革將對電力系統有效地吸納新的用戶端技術，如太陽能發電設施+電池儲能系統作為資源融入電網至關重要。為了有效地引導太陽能發電+電池儲能系統的應用以及廣泛意義上采用分布式能源資源，改革需要保證以下三項關鍵成果：1)保持和提高用戶公平、平等地利用分布式能源資源;2)認可、量化以及恰當地使分布式能源資源，如太陽能發電設施和電池儲能系統創造的利益和產生的費用貨幣化;3)堅持公平地對待所有用戶，包括那些未投資分布式能源資源，仍然依賴傳統電網的用戶