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七天记者 颜宏 魁省水电公司（Hydro-Québec）上周再次向魁省能源局（Régie de l’énergie）提出电费涨价申请，水电公司希望从2025年4月1日开始将普通民居的电费增加3%，商业用户增加3.9%，大型工业客户提高3.4%。对普通家庭用户来说，这个电费涨幅相当于每月的公寓住户需要多付2.40 元，小型房屋住户多付4.50元，中型房屋住户多付6.00 元，大型房屋住户则多付7.40元。同时，水电公司还在申请中着重提出了减少客户账单的新举措，包括增加提高能源效率的预算，从2022 年的 1.5 亿元增加到 2025 年的 5 亿元，以鼓励安装高效热泵；非用电高峰期使用电力的鼓励和激励政策；以及鼓励客户使用太阳能电池板自产电力，从原来允许每户最多产生50千瓦电力提高到最高1000千瓦，一下子增加了20倍，并计划从2026年开始，为家庭购买太阳能电池板的客户报销部分费用，每千瓦可享受500元补贴。 光电原理 众所周知，太阳是地球能量的主要来源，我们目前用的所有化石能源，都是太阳能自古以来的累积。早在两千多年前的战国时期，我们的祖先就已经注意到阳光能源并开始利用太阳能，他们通过用金属做成的凹面镜将太阳能汇聚起来，通过将阳光热源进行聚焦从而进行取火，这就是对太阳能最简单的应用。 随着时代的发展，对太阳能的利用基本上可分为光-热转换、光-电转换、光-生物转换和光-化学转换等几大类。像家用的太阳能热水器，就是光-热转换利用的产品。在现代社会，电力可以称之为人类文明的基石，取之不尽用之不竭的太阳能发电正成为近年来能源转型的主要方式之一。 太阳发电的原理是什么呢？这就要提到光电效应。1887年，德国物理学家赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）在做实验的时候发现，如果接受电磁波的电极受到紫外线的照射，火花放电就变得容易产生。1905年，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，成功解释了这种金属表面在光辐照作用下发射电子的效应。1941年，贝尔实验室成功制成了第一个单晶硅太阳能电池，并不断演化，发展成为如今的太阳能电池板。 太阳能电池板是一种对光有光电效应响应并能将光能转换成电能的器件，大多数是由硅材料制成的。在太阳光的照射下，一部分光子被太阳能电池板中的硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使围绕着硅原子核飞舞的电子发生跃迁，成为自由电子。这些自由电子聚集在不同位置，就像筑起大坝一样形成电位差。如果两者之间连通，电子就像水一样，从高位流向低位，形成电流的回路，成功把太阳光中的能量转化成了电能。如果把一块块太阳能电池板经过串联后进行封装，形成面积很大的太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件，就能形成可以满足我们需求的光伏发电装置。 光伏发电原理示意图 （来源：科普中国） 方兴未艾 随着应对气候变化、减少碳排放观念的深入人心，越来越多的人选择在自家屋顶上安装光伏发电装置。由于魁省的主要电力来源自清洁的水电，政府一直对居民的太阳能发电持保留态度，既不推动，也不鼓励，直到相邻的安省开始大力推动居民能源自主。 早在2009年，安省就提出了雄心勃勃的绿色能源法案(Green Energy Act)，计划到2014年全部淘汰煤电，并力争使安省成为绿色能源技术的国际中心和北美地区生产和利用可再生能源的先躯。为了填补停止煤电带来的电力缺口，制定了鼓励和扶持省内居民、农场主、经济实体等，利用自有物业积极投资和生产绿色能源计划，也就是著名的电网回购计划（Feed-in-Tariff）。这是北美地区第一项对可再生能源发电进行稳定的价格补偿的综合性计划，适用于与政府签有长期合同的绿色发电项目，包括生物质发电、沼气发电、垃圾填埋场发电、风能发电、太阳能发电和水力发电等。对普通居民来说最合适的项目就是太阳能，即在自家的屋顶或空地上安置光伏发电系统，政府会以较高的价格购买所产生的电力并回送电网，引发了一波安装热潮。 但随着时间的推移，原本对自己所拥有的水电资源供给非常自信的魁省水电公司很快发现陷入困境：一方面为应对气候变化的能源转型，让魁省的电力消耗大大增加，电动汽车数量的飙升，政府多个雄心勃勃制造业项目的需求以及人口的增加等因素让原本富裕到可以出口电力的魁省水电公司面临未来几年里供不应求的窘境；另一方面，随着气候变暖，来水减少，干旱蒸发，让多个水电大坝的供水出现创纪录的不足，导致水力发电受到很大的负面影响。魁省也需要像安省一样寻求能源的多元化布局，除了要大力发展风电、增建新的水电大坝外，太阳能也成为重点发展的领域之一，特别是随着储能电池的技术进步，解决了太阳能、风能等绿色能源供给不稳定的瓶颈问题，必将会带来一场房屋能源自给自足的新革命，让每个家庭都通过可再生的太阳能、风能来获取能源。自2016年起，安装太阳能电池板为家庭供电的原魁北克水电公司的客户数量已从 50 家增加到 800 家，占其420 万住宅用户的0.02%。魁省水电公司预计到2035 年，将有 125,000 座建筑物配备光伏发电系统，一下子增加156倍。 尽管魁省的家用光伏发电还处于萌芽状态，但已经有成功的先例可循。在美国的佛蒙特州，大部分人家白天使用太阳能电池板来收集太阳能量，将其存储在电池中，以便在晚上使用，甚至将剩余的能量转售给当地发电公司或分销公司，在这方面，魁省虽然落后，但随着魁省和安省的动力电池产业的扩大和发展，其中的专业知识、人才和不计其数的中小企业不仅将为汽车行业提供动力，还将为家庭和企业电池提供动力，以加速向智能、双向电网的转变。 值不值得 在自家房顶上安装光伏发电系统的益处显而易见。首先就是自己生产电能，节省可观的电费支出，尤其是在加拿大漫长的冬天，取暖费用是一笔很大的支出。其次是提高屋顶隔热效果，延长屋顶寿命。安装了太阳能板的屋顶能在夏天有效减少进入房屋的热量，减少阳光照射带来的热胀冷缩以及风吹雨淋等带来的破坏。第三，提升房屋市场价值。随着各级政府越来越重视房屋的能源消耗问题，将对所有在售房屋的能耗进行评级，能耗低、且能源自主的房屋的评级无疑会更高，也会成为购买者优先考虑的一大卖点，增加房屋的附加值。 但在房顶安装太阳能板的弊端也很直接。首先是高昂的前期安装成本，也是阻止很多人尝试的首要原因。尽管在过去20年里，太阳能发电的相关组件价格已经下降了90%多，但也是一笔巨大的投入。根据魁北克水电局给出的例子，对于普通大小的房屋来说，要满足非取暖季节的日常生活所需要的电力，平均需要安装16块光伏太阳能电池板，每块的价格按照现在的市场均价300元算的话，再加上配套的电池、组件、安装费用等，成本约为 14,400 元，即使到了2026年能拿到补贴的话，也只有1440到2160元，大部分成本得自己掏腰包。配备了16 块太阳能电池板的中等大小房屋每年可节省 564 元的电费，也就是说节省了整年2880元电费的约20%。按照这个比例估算的话，需要20年才能回本。 其次是对屋顶的破坏。正如硬币的两面，屋顶上的太阳能板为屋顶遮风挡雨的同时，安装时对屋顶的破坏也不可避免。在屋顶上安装光伏发电系统装置时，首先要安装支架，这就必须在屋顶上打孔，打孔后还要做防水处理，否则下雨天会漏水。 第三，为了满足能源需求，太阳能电池板需要空间。在魁省漫长而寒冷的冬天，屋顶上只有16块电池板的话根本无法满足取暖的需求，如果要达到真正的能源自给，完全不需要外来能源的话，一个中等大小的房屋需要铺设70块太阳能板才行，面积达到三分之二的网球场大小，安装成本会急剧上升。 总之，虽然在自家安装光伏发电系统是未来的趋势，但目前对魁省民众来说还面临着实际的困难。魁省负责安装光伏发电系统的公司Ecosolaris表示，魁省使用太阳能板的用户大多数出于生态上的考虑，而非经济上考虑，该公司35-40%的用户来自魁省以外省份。