太阳能电池降价快速，哈佛学者预言 2020 年每度电 0.65 元
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2020-07-01
2011 年以前，许多人对太阳能的刻板印象是昂贵，2011 年之后，太阳能电池降价速度让他们跌破眼镜，其中包括哈佛应用物理学及公共政策教授大卫凯斯（David Keith），大卫凯斯在 2008 年及 2011 年都怀疑太阳能的降价潜力，不过如今他大方承认过去想错了，如今太阳能已经便宜到不需重大技术突破，只要继续目前的降价进展，就能在 10 年内改变全球能源供给展望。 2008 年时，大卫凯斯认为到 2030 年太阳能电池模组价格才有 5 成机会可能会落到每瓦 0.3 美元，但如今才 2016 年，模组价格已经来到每瓦 0.5 美元，而不计入补贴之下的太阳能电池发电均化成本，更已经降到每度电 4 美分，相当于新台币 1.3 元，大卫凯斯指出到 2020 年，太阳能电池发电成本很容易可低于每度电 2 每分，也就是新台币 0.65 元，届时比起其他发电方式，将会是地球上最便宜的能源。 大卫凯斯的预估，是根据 3 项数据计算： 目前规模大于 50 百万瓦（megawatt）的大型集中式太阳能电池计画，具有南北单轴定日装置者，成本已经降至每千瓦（kilowatt）1,500 美元，而某些无定日装置的计画合约价则来到每千瓦 1,000 美元。 目前具备定日装置太阳能计画的容量因数（Capacity factors），也就是实际发电量除以名目发电容量的因数，在美国最好的几个太阳能场地，已经来到 30% 强。 商用太阳能电池当前实际运转下的光电转换效率已经超过 20%。 大卫凯斯表示定日装置过去会增加很多成本，但随着规模量产与生产效率提升，如今成本已降至每千瓦 100 美元，他预期 2020 年时，具有南北单轴定日装置的大型集中式太阳能电池计画，成本可望降至每千瓦 1,000 美元，此外，大卫凯斯预期 2020 年时，太阳能计画若位于最佳太阳能资源地区，如墨西哥、南加州、中东、澳洲，容量因数将可提升至 34%，如此计算下来，每度电发电成本将为 2 美分。 不过，许多地区的日照资源比起上述最佳区域少了 4 成，且太阳能仍然受到天候影响，但大卫凯斯表示，即使在近期内，太阳能受气候影响的不稳定性，只要配合燃气发电作为备援就能几乎解决；而以美国来说，长程输配能将电力从太阳能资源佳的地区传输到太阳能资源没有那幺好的用电地区，此外由于电力来自大片地区，有些地区放晴有些地区阴雨，地理上的平均自然消除了所谓不稳定性。 大卫凯斯认为当电力成本降至每度电 2 美分，将可能对电力市场与许多产业造成重大影响，首先，电力会在中午因太阳能供给最高而价格最低，与现在中午多为尖峰高价时段相反，而是呈现所谓「鸭状曲线」，未来高太阳能资源地区都会发生这样的现象，电价结构的改变将会冲击电力公司与工业用户。 低价太阳能也将与其他能源竞争。风能现在已经实现了低发电成本，不像太阳能还要等 10 年后，不过，当太阳能成本继续下降的同时，风能在提升容量因数与成本降低上的进展已经来到高原期，未来 5 年内进展空间有限，因此风能在未来将不如今日对太阳能有绝对优势；另一方面，核能与碳捕捉燃煤发电也将陷入困境，难以在价格上与太阳能搭配燃气发电备援竞争；燃气发电的重要性则会跟着提升。 而高太阳能资源地区，有了如此低廉的能源来源，将吸引高耗能产业前来，包括 4 大领域：炼铝、製氨、海水淡化、替代燃料。其中炼铝与製氨佔了全球能源消耗的 1%。只要厂房设施能配合在白天开工、晚上停工的间歇性生产方式，就能充分配合利用太阳能，没有能源储存或备援的问题，甚至产业本身就做为需求反应资源使用，例如可在太阳能发电过剩时淡化海水，储存淡水比储存电力容易得多。 譬如，中东等地区可能兴建大量太阳能发电计画，发出廉价电力后，供应大型炼铝厂，出口铝到其他地区。製造氢气目前主流是由天然气製氢，但若电力便宜则也可能以电解製氢，而电解製氢除了可供製氨以外，也可作为氢燃料，或是用来合成替代燃料。 大卫凯斯之前误判太阳能的降价趋势一次，这次的预言是否会正确，只有时间才能证明；不过，可以肯定的是过去 10 年来的技术发展已经让太阳能走上成为便宜能源的道路。