在巴基斯坦中北部查克瓦尔的荒地上，Bestway水泥公司正在将干旱的土地、橄榄树林和桃树林改造成太阳能电池板的海洋。
该公司表示，到今年年底，其发电能力将增加6.34兆瓦，这是在现有26兆瓦光伏电池基础上的扩充。目前，太阳能已经为其水泥厂提供了超过四分之一的电力。
"这是我们保持竞争力的唯一途径，"年产300多万吨水泥的查克瓦尔工厂总经理Abdul Waheed说。"我们的竞争对手已经走上了这条路。"
Bestway及其竞争对手是全球数百万在屋顶、院子、花园和其他土地上安装太阳能电池板的企业和家庭之一，这得益于中国廉价组件的大量涌入。
根据能源研究所《世界能源统计评论》，截至2025年底，全球此类装机容量总计近1.2太瓦。虽然太阳能发电依赖阳光的可用性，只能产生其理论潜力的一小部分，但这一总量大约相当于全球核电装机规模的三倍。
中国廉价光伏组件带来的太阳能革命，以及小规模个体发电的兴起，正在改变发展中国家和工业化国家的能源格局。贫困国家的数百万人现在可以更可靠地获得电力，通常是通过自己的努力而非大规模安装的基础设施。
在全球范围内，消费者正在使用更清洁的能源并降低账单，这在生活成本持续令人担忧的时期尤为重要，尤其是考虑到伊朗和乌克兰战争的影响。
但如此大规模、不受管控的能源涌入也带来了风险——全球电力基础设施并非为太阳能自发电而设计——投资、定价模式甚至供应安全都可能因此受到影响。
在一些国家，这种家庭发电的兴起正在开始破坏发电和配电的经济性——而此时公用事业公司正需要大量投资重新设计电网，以允许电力在消费者和电网之间双向流动。
英国和美国几个州现在已经批准销售在欧洲其他地区广泛使用的低成本"即插即用"太阳能电池板。一些人担心，这种简单插入家用线路的设备将给预测和管理整体电力需求这一已经很复杂的任务带来更多不可预测性。
去年西班牙和葡萄牙大部分地区发生的全天停电事件生动地说明了这一挑战。伦敦帝国理工学院电力系统专家Janusz Bialek教授在最近的一篇论文中表示，虽然太阳能和其他可再生能源并未直接导致停电，但西班牙未能充分调整其电力系统以反映可再生能源的增长。
"许多电力系统中可再生能源份额的快速增长正在导致电力系统行为方式发生深刻变化，我们尚未完全理解这一点，"他写道。
标普全球太阳能和储能研究经理Josefin Berg表示，太阳能的增长"正在彻底改变系统，从集中式结构转变为任何人都可以发电的结构。"
"配电网可能并不总是准备好接纳大量涌入的电力……如果你有越来越多的太阳能和电池，减少了电网的售电量，那么谁来支付电网费用？"她补充道。
K-Electric首席执行官Syed Muhammad Taha对这个问题非常清楚。对于这家为巴基斯坦沿海大都市卡拉奇2000万人提供服务的电力公用事业公司来说，太阳能电池板是"诅咒也是祝福"，他说。
在他办公室下方卡拉奇富裕的Defence Housing Authority社区，混凝土别墅上覆盖着光伏板。"这些是我最好的客户，"他感叹道，"但他们正在选择太阳能。"
本世纪初，太阳能电池板的成本为每瓦发电容量5至6美元。如今，它们的售价约为每瓦12美分，这一水平被智库Ember联合创始人Dave Jones称为"便宜得过分"。
这一降价完全归功于中国产能的爆炸式增长。根据研究公司Wood Mackenzie的数据，中国的产能约为1.36太瓦，尽管北京正试图抑制产量以应对价格通缩。
更便宜的电池板促进了中国本身的大规模部署，并帮助太阳能发电从主要在寻求脱碳的市场中部署的补贴技术演变为在电力稀缺、昂贵或不可靠地区的重要电力来源。这一过程始于巴基斯坦、巴西和南非等国家，现已扩展到非洲其他地区和菲律宾。
根据对海关数据的分析，Ember估计非洲今年将安装约17吉瓦的新太阳能装机。它认为其中大部分将是工厂或其他企业的小规模安装。"如果你是一家企业，你在白天使用电力——使用太阳能对你来说是自然的选择，"Jones说。
但太阳能对家庭也是福音。"一个家庭从燃烧两三盏煤油灯转变为每天使用亮度是其20到40倍的电灯，"Sun King联合创始人Anish Thakkar说，这是一家肯尼亚企业，向家庭提供贷款以支付太阳能和电池安装费用。
在菲律宾，Ember估计到4月为止的12个月内，屋顶太阳能容量可能几乎翻了一番，其计算表明住宅太阳能电池板现在只需三年多一点就能收回成本。该国的配电公司Meralco表示，今年上半年屋顶太阳能发电量为372吉瓦时。
印度政府于2024年2月启动的国家补贴屋顶太阳能计划，按当前汇率计算预算接近80亿美元，迄今已为超过500万个家庭安装了太阳能电池板，并且每月增加约50万个，Tata Power首席执行官Praveer Sinha说。"这是用电的民主化，"他说。
美伊战争的影响导致英国对屋顶太阳能的兴趣增加，自8月底以来，家庭可以在超市或DIY商店购买800瓦太阳能电池板在家插入使用，政府表示这一举措将为他们在账单上提供"喘息空间"。
美国几个州也在让家庭更容易做同样的事情，新泽西州州长Mikie Sherrill表示她"专注于降低能源成本"，并免除了这些设备的计量要求。尽管特朗普总统对可再生能源普遍持反对态度，并决定取消屋顶太阳能系统的税收抵免，但即插即用电池板在美国仍然很受欢迎。
非洲最大超市集团Shoprite的可持续发展主管Sanjeev Raghubir表示，自2015年以来，该公司在南非和纳米比亚的屋顶和卡车上安装的电池板可以"为整个郊区供电"。
但对Shoprite有利的事情——该公司目前拥有约43兆瓦的峰值容量并正在考虑电池储能——却对国有电力公用事业公司Eskom构成了问题。
Eskom估计，截至今年3月的一年中，屋顶太阳能电池板和电池(主要由企业和富裕客户为应对多年的轮流停电而安装)导致其售电量减少了11.7太瓦时中的约7%,加剧了高价格导致的工业用电量急剧下降。
较低的收入出现在Eskom需要资助电网维护的时候,电网允许家庭在白天输出电力,以及在天黑或多云时,或电池存储的电力不足以满足需求时填补发电缺口的发电站。
"在任何大城市拥有屋顶太阳能的每个人,他们仍然连接到电网,"其首席执行官Dan Marokane说。"三周前……由于长时间多云天气大幅削减了屋顶电池板的输出,整个国家不得不依靠Eskom发电三天,"他补充道。
该公司正在重新设计费率,以区分网络和能源成本,分析师希望这将使定价更有效率,并帮助市场适应供应的转变。但其首要任务是避免在巴基斯坦看到的那种"公用事业死亡螺旋",在那里较贫穷的人最终承担了更大比例的电力基础设施成本。
卡拉奇Defence Housing Authority那些不使用太阳能电池板的客户更有可能住在Lyari等较贫穷的地区,这是一个人口稠密的行政区,那里的欠费率如此之高,以至于KE每花费100卢比为该地区供电就损失30-40卢比。
像住在Lyari的机械师Azem Baloch这样的客户面临着不断上涨的电费,因为全国各地的公用事业公司试图收回之前规划不善的集中式发电容量建设的成本。Baloch和他的家人在一栋破旧的公寓楼里租了一套公寓,很难在屋顶上安装电池板。"我的一半以上收入都花在了电费上,"他说。
Tata Power的Sinha承认"如果付费消费者离开了,不付费的消费者留在你这里,那么这就成了一个问题。"但他表示,印度通过将支持重点放在低收入家庭上降低了这种风险,而该公司通过安装太阳能电池板产生额外收入。
非洲屋顶太阳能的增长对其未来能源基础设施中公用事业和电网的更广泛作用提出了更广泛的问题。"如果你怀疑更多需求将'在表后',那么你的电网在五年、十年后应该是什么样子?"标普的Berg想知道。
"每个人都在谈论对电网的巨大需求,"Ember的Jones说。"但在分布式[能源]世界中,你需要的会更少。"
太阳能发电的挑战既是实际的也是财务的。在澳大利亚,高压输电系统的运营商一直在应对需求过低的问题,因为消费者从他们的屋顶电池板而不是电网获取电力。
需求非常低会使运行维持整个系统稳定所需的某些发电厂变得更加困难。电力供应和需求必须不断匹配,一些州的能源集团不得不在中午时分实际上免费赠送过剩的电力。
从本地配电网流入输电网的电力会导致电压升高,限制家庭可以输入电网的电力量。
预测安装在这个广阔国家周围屋顶上的数千块太阳能电池板的输出充其量是复杂的——而随着安装数量的增加,预测错误的风险也在增长。
"例如,珀斯到处都是屋顶太阳能,"墨尔本大学电力系统讲座教授Pierluigi Mancarella说。"如果有大规模的云层形成,屋顶光伏发电量可能会下降如此之多,以至于看起来你基本上失去了几乎一个核电站。"
他补充说,澳大利亚已经开发了一个复杂的数据库,将天气预报与其他系统数据相匹配。但他质疑在这个已经很难处理的混合体中添加即插即用电池板的好处。"这不是一个好主意,"他说,强调了比如说100万消费者各添加1千瓦电池板的累积效应。系统运营商对由此产生的总计1吉瓦发电容量几乎没有可见性,他说。在大多数司法管辖区,插电式太阳能电池板必须注册,但德国的研究表明许多安装并未注册。
家用电池允许屋顶电池板产生的部分电力被储存而不是反馈到电网,价格也在下降,这将有助于缓解问题。
更好的供应可见性也会有所帮助,许多公司和政府正在求助于AI来帮助解决这个问题。英国政府的清洁能源AI倡导者Lucy Yu在上周发布的一份报告中表示,AI可以学习"电网的底层结构",并帮助加快计算以衡量供需。UK Power Networks刚刚完成了一项38.9万英镑的研究,以开发机器学习模型,可以更好地估计连接到网络的太阳能发电容量。
太阳能预测公司Amperon欧洲总经理Jon Ecker表示,该公司的机器学习模型每小时重新训练一次,评估电网上的变化以获得最准确的预测。"他们知道在春季,他们需要更重视过去一小时发生的事情,而不是过去一年,"他说。
在澳大利亚开发的新技术可以增加电网从家庭吸收的电力量。"工程师们正在非常快速地应对[这些变化]。但主要教训是:不要等到最后一刻——你知道这即将到来,"Mancarella说。
在巴基斯坦,公用事业公司计划部署大规模太阳能和风力发电厂以及电池储能基础设施,以减轻日落后使用石油和其他化石燃料发电的高成本。该国还大幅削减了电网运营商回购家庭剩余太阳能电力的价格。
Eskom首席执行官Marokane表示,他正在寻求数据中心和比特币矿工等大型电力用户来帮助扭转电力销售下降的局面,同时推出旨在帮助中低收入家庭和企业的新定价政策。但他警告说,支持可再生能源的网络投资成本"将会体现在电价中"。
与此同时,Eskom已经免除了新太阳能安装的注册费,部分原因是为了让它对新安装有更多的可见性。"我认为我们会看到更多[太阳能]的采用,"Marokane说。"它不会停止。"
Q&A
Q1：为什么太阳能电池板价格降得这么低？
A：主要是因为中国产能的爆炸式增长。本世纪初太阳能电池板成本为每瓦5至6美元,现在降到了每瓦约12美分,这一降价完全归功于中国的大规模生产。中国目前的产能约为1.36太瓦,尽管政府正试图抑制产量以应对价格通缩。
Q2：屋顶太阳能给电网带来了什么问题？
A：主要问题包括:电网需要适应电力双向流动,在消费者自己发电时需求降低导致电网收入减少,但仍需承担维护成本;大量小规模发电难以预测和管理;在多云天气时系统仍需依赖传统发电厂备用。此外,较富裕的用户安装太阳能后,较贫穷的用户最终可能承担更大比例的基础设施成本。
Q3：各国如何应对太阳能快速增长带来的挑战？
A：各国采取多种措施应对:澳大利亚开发了复杂的数据库匹配天气预报和系统数据;许多国家要求即插即用电池板注册以提高可见性;公用事业公司正在重新设计费率以区分网络和能源成本;推广家用电池储能系统;利用AI和机器学习模型更准确预测供需;开发新技术增加电网吸收家庭电力的能力。
