研究人員發現太陽能光伏發電的收益超過成本

在過去的十年中，太陽能光伏(PV)陣列的成本迅速下降。但與此同時，在已安裝大量光伏發電能力的地區，光伏發電的價值卻有所下降。公用事業規模的光伏系統的運營商已經看到，隨著越來越多的PV發電機上網，電價下降了。在同一時期，許多燃煤電廠被要求安裝排放控制系統，導致全國和地區的空氣污染減少。結果是改善了公眾健康，但同時也抵消了用光伏發電抵消煤炭發電的潛在健康益處。

鑒于這些競爭趨勢，光伏發電的收益是否超過成本?要回答這個問題，就需要平衡前期資本成本和光伏系統的使用壽命。確定前者非常簡單。但是評估后者具有挑戰性，因為收益會隨時間和地點而有所不同。麻省理工學院能源計劃的博士后帕特里克·布朗博士(Patrick R. Brown PhD '16)說：“差異不僅僅是由于指定地點全年收到的日照量不同而引起的。” “它們也是由于電價和污染物排放量的變化。”

公用事業規模的光伏發電價格下降的部分原因在于在批發電力市場上買賣電力的方式。在“日復一日”的市場上，生成者和客戶提交出價，以指定他們將在第二天的指定時間以不同的價格水平買賣多少。首先選擇成本最低的發電機。由于光伏系統的可變運營成本接近于零，因此幾乎總是選擇它們，從而取代了當時最昂貴的發電機。支付給每個選定發電機的價格由系統上成本最高的運營商確定，因此，隨著更多的PV電源開啟，更多的高成本發電機退出，每個人的價格下降。結果，在一天當中，當太陽能發電最多時，付給發電機的價格最低。

布朗指出，一些發電商甚至可能出價為負價。他解釋說：“他們實際上是在向消費者付費，以行使他們的權力來確保他們被派遣出去。” 例如，僵化的燃煤和核電廠可能會競標負價格，以避免頻繁的停工和啟動事件，這會導致額外的燃料和維護成本。可再生能源發電商也可能會出價負價以獲得更大的補貼，這些補貼將根據生產情況予以獎勵。

健康益處也會隨時間和地點而變化。在人口密集的依靠煤炭發電的地區，部署光伏發電對健康的影響要比在人口較少的地區擁有大量清潔水電或風力的地區更大。如果輸電線路出現擁堵，使該地區陷入附近任何可用的高污染源，那么光伏發電對當地健康的好處就會更高。空氣污染的社會成本在很大程度上被“外部化了”，也就是說，在電力市場中它們幾乎是無法計算的。但是，可以使用統計方法對其進行量化，因此在評估光伏發電的成本競爭力時，可以納入因排放減少而產生的健康益處。