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美国加州居民侧分布式光伏装机预测研究(Forecasting residential solar photovoltaic deployment in California)

2017.03.09

作者:Changgui Dong, Benjamin Sigrin, Gregory Brinkman

Technological Forecasting & Social Change, 2017(117), 251-265.


        美国的分布式光伏市场发展迅猛,特别是位于西海岸的加州市场更是代表了美国光伏的半壁江山。近年来,关于光伏发电系统的真实价值、合理的补贴水平和方式成为政策讨论焦点。2015年底,美国联邦政府宣布延长光伏投资税收返还(Investment Tax Credit,占投资额30%),为期五年。2016年初,加州公共事业委员会(CPUC)裁决继续维持现行的以零售电价为准的净电量计量(Net Energy Metering)政策,并且引入系统并网费、最低月度电费等新政。评估这些政策对分布式光伏市场的影响需要我们对光伏市场发展的基准线(Baseline)做出很好的预测。  

        本文采取了多种预测方法来估计加州居民侧分布式光伏市场的装机容量:时间序列法、临界点扩散模型、Bass技术扩散模型,以及美国可再生能源国家实验室开发的dSolar模型。前三种方法为数据驱动的自上而下模型,第四种方法为自下而上的技术-经济模型。自上而下模型相对比较简单,但是缺乏对未来发生结构性变化的敏感性分析能力;而自下而上模型相对比较复杂,假设更多,但是可以用来做政策变动的情景分析。本文希望通过运用两种不同的方法、思路来更准确地估计2016-2050年加州分布式光伏市场规模,并在此基础上做政策仿真模拟。 

        本文结果表明,加州的分布式光伏市场将在2020年代初达到顶峰,之后市场将逐渐趋于饱和。顶峰时居民侧分布式光伏装机容量每年能达到1.5-2 GW2015年全美的分布式光伏装机容量也就是2.3 GW,对应着约20万户的装机)。本文将装机容量结果跟其他研究进行了对比,包括行业机构GTMBNEFE3,政府机构CECEIA,发现本文的结果处在中间位置。但是本文的优势在于时间跨度长(到2050年而不是2025年或2030),地理精度高(到郡一级而不是州或者电力公司)。 

        政策仿真结果表明,投资税收返还的延期能使年度装机量增加12-18%2019-2020两年约500 MW),新的净电量计量政策影响较小,2019-2020两年减少不超过100 MW装机。相反,如果加州执行更低的基于太阳能价值的补贴方式,年度装机将会减少32%(在2019-2020两年间约900-1300 MW装机)。

本文的政策预评估思路可以被国内借鉴。建立基准线预测虽然很难,但是十分关键,需要行业、政策、方法、数据等多方面的知识。美国的业界和科研机构都开发了大规模的规划预测模型,这一点值得我们学习。