并网型系统的优缺点分析

无蓄电池的并网型系统代表了美国大多数新的太阳能发电系统。虽然很普遍，但它们确实有利有弊，总结的内容请见表5-1。

表5-1 无蓄电池的并网型系统的优缺点

并网型系统中的计量和计费

把电卖给当地电力公司的想法吸引着很多人。不过，电力公司如何持续跟踪并网型可再生能源系统双向流动的电能，从而知道您向他们供了多少电而他们卖给你多少？

许多情况下，电力公司采用现有的转盘式电表。这种表计测量能量的千瓦时数，并且能够正向计数也能反向计数，就是说它是双向的。您的住宅或办公室从电网中抽取电力的时候，电表正向计数（计数增大）。例如，一个住宅或办公室正在使用的能量超过了PV系统发出的能量。当PV系统发出的能量超过使用的能量时，电表反向计数（计数减小）。

一些电力公司安装两块转盘式电表，每块负责一个方向，就是说一块记录送到电网的电，一块持续跟踪电网供给的电。这种表用棘轮机制改装后，它们只能沿一个方向旋转以及记录千瓦时数（请记住，通常电力公司会收取第二块表的安装费，他们也会每个月单独收取第二块表的读表费）。

在很多新的装机中，电力公司安装数字净表计来记录住宅或企业接纳和送出的电力。对于来自和去往电网的电力，这些表会分别保留其总和。

如果采用了一块双向表计，电力公司通常提供计费服务，叫做“净计量”。如果安装了两块表计，或者保留两个总和的数字表计，这样做就叫做“净计费”或“买卖”。

净计量给用户一种激励，促使他们向电网馈入盈余的可再生电能。在每个用户有盈余电能的月份，该余额都会被计入其账户作为贷项（盈余贷项通常用千瓦时数来做单位，而不是美元数）。在有盈余电能的月份，用户不用为任何电能缴费，也不用为盈余缴费，只需支付每月的服务费。过剩的电力转存到下个月，就像手机的分钟数一样。接下来的这个月，如果用户的用电量超过发电量，其千瓦时账户就把净用电量计入借方。如果账户余额足以涵盖净用电量，用户就不用为电能缴费。如果账户余额不足以涵盖净用电量，那么用户只需为余数缴费。这个账户不能变为负数。

净计量中的“净”指的是只对用户的净用电量计费，就是说，纳入盈余贷项之后的余数。一般地，账户每年调账一次，这种计费方式叫做“年净计量”。年净计量意味着电力公司把某个月份盈余的千瓦时数累计到下个月，直到一年的结束，就像许多移动电话公司把通话时间的盈余分钟数向前累计一样。年底时账户中剩余的千瓦时数会转给电力公司，他们以零售电价购买，就是说与用户支付给电力公司的价格相同；或者，电力公司以其批发电价购买。对用户来说，最不希望的方式就是盈余的电力被电力公司直接拿走。不过，不论哪种情况，账户余额都被清零，然后净计量方式在接下来的一年中重新开始。

年净计量的优点是它考虑了PV系统发电量的季节性变化。在夏季几个月里的很多天气条件下，PV系统发出的电比住宅或公司用掉的要多，这些盈余可以“储蓄”到电力公司。在冬季的几个月里，PV系统发出的电通常比用掉的要少，用户就从“储蓄”中提取贷项并计入账单。最令人高兴的方式就是这些贷项以零售价计入账单。

要弄清楚这是怎么做到的，让我们来考虑一个实例。假设一个用户，把PV系统安装在车库上面，8月份向电网输送了800kW·h的电能。8月份是北美大多数地方都非常晴朗的月份。再假设该用户在这个月用掉了600kW·h的来自电网的电能。那么这个月，用户会得到的贷项为净发电200kW·h，并且不用为任何电能缴费，不过她可能要缴纳正常的用户服务费5～20美元。电力公司也会收取税费和其他杂费，比如消除污染基金的附加费或者可再生能源抵扣计划附加费。那么在本例中，用户只要支付用户服务费和适当的附加费。

假设下一个月，即9月份，是异乎寻常的多云天气，所以用户只外送了400kW·h的电能，而全家用掉了550kW·h来自于电网的电能。于是电力公司这个月要从用户账户上扣除150kW·h（净用电量），剩下50kW·h的余额。因为账户上的余额足以涵盖净用电量，所以用户不会因为任何电能而被计费，只需支付每月的服务费。

现在考虑净计量的下一个月，10月份。这个月用户发出600kW·h的电而用掉800kW·h，净用电量为200kW·h，超出了账户余额。电力公司将从账户上扣除50kW·h（把余额降为零）并把剩余的150kW·h给用户一份账单。

有些情况下，电力公司每月对用户的用电账单进行调账，这种方式叫做“按月净计量”。要弄清楚这是怎么做到的，我们再考虑一个实例。

假设用户在8月份多发了200kW·h的电（就是说，她输送到电网的比从电网抽取的电能多出200kW·h，这叫做“净过剩发电量”）。我们再假设电力公司对电网所供的每千瓦时电能收费14美分，对用户输送到系统中的盈余电能也以同样的价格记贷。那么在本例中，用户将收到一张28美金的支票，再减掉读表费和其他费用（即200kW·h的净剩余发电量×14美分/kW·h，再减掉读表费和其他费用）。

如果您在想这可能是赚钱的机会，可别寄予太大希望。我们只发现有两个州——明尼苏达和威斯康辛向用户每月的净过剩发电量支付零售价（威斯康辛只在每月净过剩发电量超过25美金时才支付，否则盈余电力将被累计到下个月）。多数其他的电力公司为盈余电能支付避免成本，就是新发电的成本（多数州按月调账，有九个按年调账）。有些州，如阿肯色，把盈余电能直接“拿走”，不向用户付费，这都取决于州的法律。

通常说来，按月进行净计量是最不受欢迎的方式，尤其是盈余“归电力公司所有”或者以批发价给予补偿。按年进行调账的交易方式就好得多。它允许夏季的时候盈余一些（如果有的话）并“储蓄”起来，以抵消冬季时节的差额（如果有的话）。不过别忘了，即使按年净计量，年底的盈余（如果有的话）也会损失掉，会被电力公司纳入囊中。

从用户的立场来看，理想的方式是如《家庭电力》的Ian Woofenden所说的，“去洽谈，获得一种连续转存的方式，这样您就不用担心失去太阳能电力千瓦时数的贷项了。”

许多州都要求净计量，这归功于那些可再生能源活动家和有远见的立法者的努力。撰写本书时（2009年6月），41个州和哥伦比亚特区已经实施了州范围内的净计量计划，虽然这些州相互之间还有相当大的差异。差异包括谁符合条件、要求哪家电力公司参与这个计划、有资格的系统的大小和型号、支付结构等。许多州只要求“投资人拥有”的电力公司提供净计量。在很多州，市政（属城市所有的）电力公司和农村合作社是受到净计量法律豁免的。

不提供净计量的电力公司会采用买卖系统或叫净账单系统。在买卖方案中，电力公司通常安装两块电表，一块跟踪电力公司卖给用户的电，另一块则跟踪用户馈入电网的电。净账单方式的问题是，与净计量不同，电力公司通常对用户用掉的电收取零售电价，而对于可再生能源系统馈入电网的电，则向用户支付批发电价。例如，一家电力公司会对其供给用户的电收取10～15美分/kW·h，但是对于用户输送到电网的电能，仅支付2～3美分的批发价。这对小型发电设备来说，其实施效果在财务上会怎么样呢？

正如您怀疑的，不太好。

假设在7月份，一位用户用掉了来自于电网的500kW·h的电，而向电网馈入1000kW·h的电。如果零售电价为14美分/kW·h，批发电价为3美分/kW·h，那么对于输送给用户的电，电力公司将收取14美分/kW·h，或者对500kW·h来说是70美元（500kW·h×14美分/kW·h=70美元）。而对于输送到电网的1000kW·h的电，电力公司将以3美分/kW·h的价格计为用户的贷项。这就是说，用户把1000kW·h的电卖给电力公司将得到30美元（1000kW·h×3美分/kW·h=30美元）。结果，用户最终还欠电力公司40美元（70美元-30美元=40美元）和10～20美元的读表费。(www.xing528.com)

如果用户签署了一份按年净计量的合同，那么他或她在那个月就不用支付任何电费，而且还可以把500kW·h的过剩发电量储蓄起来在后面的几个月中使用，此时就会以零售价抵消多余的用电量。

虽然八个州还没有净计量法律（撰写本书时），但这个领域的进展是很快的。电力公司发现，PV系统有助于负荷削峰——就是说，在用电高峰时段降低用电需求。您在图5-2中能够看到，峰值需求从上午11点左右持续到下午6点。为了满足这段时间内的用电需求，许多电力公司从其他电力公司购电，或者启动额外的发电容量，例如燃气电厂。两种方式的成本都高，非常高，所以电力公司为削峰采取的任何措施通常都会给他们省钱。您盈余的太阳能电力实际上帮助电力公司降低了成本，能为公司和其他纳税人省钱，因为这些电是在峰值负荷的那几个小时中发出的。

图5-2 峰值负荷（峰值用电需求）在临近中午时开始并持续到晚上早些时候。PV系统能帮助削去峰值负荷，就是说，降低用电需求。于是，这使得电力公司更容易为其用户提供便宜的电力，下面即将讲到这一点。

关于净计量的更多内容

关于净计量，美国风能协会在www.awea.org上有一个很好的情况说明书。请在“出版物”下面查看“情况说明书”。要看您所在州的规定，请看“州对可再生能源和效率的激励政策数据库”（dsireusa.org/），点击州名，然后点击净计量。

从有利的一面讲，无蓄电池的并网型系统是相对简单的。因此，它们通常比其他类型的要便宜一些。无蓄电池的并网型系统往往比离网型系统便宜40%，比有后备蓄电池的并网型系统便宜约20%。因为无蓄电池的并网型系统不包含蓄电池，与其他系统相比，所需的维护量较小。运行人员不用管理和维护昂贵的蓄电池组（蓄电池组将是第7章中要讨论的内容）。所有者也无需每5～10年更换一次昂贵的蓄电池。而且，没有蓄电池就意味着没有蓄电池箱或者蓄电池房间，要把这些加到现有的住宅中或者融到新的住宅中，都是很昂贵的。所有这些因素合起来，能省一大笔钱。

无蓄电池的并网型系统的另一个优点是，能够存储几个月的过剩发电量。虽然从文字上说，它们不是像基于蓄电池的系统那样把过剩电力就地存储，但它们以用电账单中的贷项形式把盈余电力“存储”到电网上面（在那些法律要求净计量的地区）。在夜间，或者当PV系统没有发出足够的电来满足需求，可以从电网抽取电能，用完贷项。因此电网可作为一个容量无限的蓄电池组（关于电网储能的更多内容，请参见下文“电网储能——电能是存储在电网上吗？”）。

与蓄电池组不同，您永远也无法“充满”电网。您馈入多少电能，电网就能接纳多少。相反地，蓄电池充满电的时候，就是满了，无法再吸收更多的电能。因此，离网型PV系统发出的盈余电力往往就被损失掉了（当蓄电池充满电的时候，PV阵列就临时与它们断开，这样就不再有电流流入电池）。

并网型系统的另一个优点是电网总是有的。即使一周或两周没有太阳的照射，您仍然有来自于电网的可靠的电力供应。而离网型系统在某些时候，蓄电池的电会用完。为了满足您的需求，您需要起动您的备用发电机，或者坐在黑暗之中。

电网储能——电能是存储在电网上吗？

当可再生能源专家说到把电能存储到电网上的时候，许多人就被搞糊涂了。这是有原因的。

在并网型系统中，盈余电能流往电网。但电能不是以物理或化学的形式存储在电网上的，而是被最临近的用户消耗掉了。

就是说，馈入电网的电能被“有效”地存储下来，这要归因于净计量。当盈余电能回馈到电网时，房主或企业的这些盈余就被计入贷项，电力公司则储蓄了这个贷项。虽然电力公司把这些电卖给了其他用户，但是他们持续跟踪PV用户送到电网的电能的数量，所以他们能够在日后给供电的用户计入贷项。

净计量的可再生能源系统产生的盈余电能被持续跟踪，通过这种方式，电力公司会说，“您已经供给我们xkW·h的电。当您需要电的时候，比如太阳落山后，我们将免费供给您等量的电。”从某种意义上来说，电力公司为其用户存储了电能。不过请记住，当电力公司给回您曾“存储”在电网上的电能时，他们供给您的很有可能是用煤或核能或天然气发的电，只是在您的用电账单上的净结果是等量的。

净计量的并网型系统还有另一个优点是，当电力公司的用户把盈余电能存储到电网上的时候，不用担心有损失。而用蓄电池的话，就会有。第7章中会详细描述，当在蓄电池中存储电能时，电被转换为化学能。当需要电能的时候，化学能再转换回电能。馈入蓄电池的电能的20%～30%会因为转换效率不高而损失掉。

存储在电网上的电能却是全额返还，这形成了鲜明的对比。如果您输送100kW·h的电，您就能取回100kW·h（这里假设按年的净计量采取以零售电价在年末调账的方式）。如果我们不指出电网也有损耗的话，我们就不够严谨了，但是净计量的用户所存储的电能会得到100%的返还。

无蓄电池的并网型系统还有一个值得注意的优点，它们比基于蓄电池的系统更加“绿色”。虽然电力公司并非世界上最“绿色”的企业，但是他们争辩说要比基于蓄电池的系统更“绿色”，因为制造蓄电池需要大量的能量。蓄电池包含有毒的硫酸和铅。虽然旧的铅酸蓄电池可以回收，但是它们回收时往往比理想条件要差[至少有一家美国公司（Deka）在美国回收其自己的蓄电池]。一些公司把蓄电池海运到欠发达国家，在那里孩子们经常被雇来在河边拆除铅板。蓄电池中的酸会污染表层的水。

当净计量时，无蓄电池的并网型系统还有另一个优点，它们能带来经济效益。在晴朗的地方，这些系统会一个月接一个月的产生盈余电能。如果地区电力公司进行净计量，并以零售价在月底或年底为盈余电能付费，那么这些盈余电能就能创收，有助于降低PV系统的成本以及年发电成本。

反过来，并网型系统可能需要与当地电力公司进行认真的、有时困难到烦人的洽谈。虽然许多电力公司持合作态度，但其他一些公司却抛出一些阻碍。一些电力公司，尤其是一些郊区电气协会，对从用户那里购电的想法持反对态度（我们将在第9章详细讨论这个话题）。

无蓄电池的并网型PV系统的另一个不足值得认真考虑，它们容易受到电网故障的影响。就是说，当电网故障的时候，PV系统也得退出运行。当电网不运行的时候，住宅或公司都无法使用无蓄电池的光伏系统发出的电。如果电网出了问题，比如，如果在冰雪风暴中一条线路断掉了或者闪电击中了距您家或公司两英里的一台变压器，导致停电（即使阳光依然照耀），无蓄电池的并网型PV系统也会停运。尽管太阳当空，可是您无法从您的系统中获取电能。

如果您所在的地区停电是一个不断发生的问题，而您又想避免供电中断，那么您会考虑安装一套备用发电机，当电网供电中断的时候它会自动投入运行。不过请记住，后备发电机或者备用发电机要花费很多秒钟才能起动起来并上线发电，这段时间内，您的供电是中断的。

如果您想避免临时断电，那么您可以为关键设备，如电脑，安装一套不间断电源（UPS）。一套UPS有一个蓄电池组和一个逆变器。如果公共电力没有了，UPS会提供不间断的电力，直到电池没电。或者，下一节会讨论到，您会考虑安装一套有蓄电池的并网型系统。这种情况下，当电网故障的时候蓄电池会为住宅或公司提供后备电能。