这项研究是麻省理工学院能源倡议的“未来”系列中的第七项研究，该系列旨在阐明涉及能源和环境的一系列复杂和重要的问题。本系列以往的研究主要集中在在电力系统和电网本身中发挥重要作用的能源供应技术上。相比之下，这项研究的重点是太阳能，但它仅占美国和全球发电量的1%左右。尽管如此，我们认为对太阳能技术的关注是必要的，因为正如我们在本研究的几个点所讨论的，大规模使用太阳能发电可能是任何减缓全球气候变化的严肃战略的重要组成部分。
我们预计，这份报告将对在工业和政府的不同兴趣和专业知识的决策者有价值，因为他们指导太阳能行业的持续发展。第1章概述了太阳能资源及其在未来能源组合中的潜在作用，并介绍了本研究的其余部分。后续章节讨论两个基本太阳能发电技术，光伏和集中太阳能（或太阳能热），光伏发电的经济，扩大太阳能发电的挑战和集成到现有的电力系统，和变化，将提高美国效率的政策旨在推进太阳能技术和增加他们的部署。附录和相关工作文件记录了章节中讨论的一些分析，并提供了关于光伏和补充技术以及全球光伏供应链的更详细信息。
麻省理工学院太阳能的未来研究感谢这项研究的赞助商：阿尔弗雷德·p·斯隆基金会，阿鲁纳斯 A. 和帕梅拉 A. 切索尼斯家族基金会、杜克能源公司、爱迪生国际公司、可持续能源联盟有限责任公司和博兹·艾伦·汉密尔顿公司。除了提供财政支持外，我们的一些赞助者还让我们能够接触到那些经常提供有关技术和政策问题的详细信息的工作人员。我们非常感谢这种合作。
研究发展是由一个咨询委员会的成员投入大量的时间参加多个会议，评论我们的初步分析，调查，和建议，并让专家从自己的组织回答问题和贡献报告的内容。我们特别要感谢在委员会主席菲利普·r·夏普的能干和经验丰富的指导下，咨询委员会会议的有效性。
除了本研究的发起人、咨询委员会及其各自组织的其他成员做出的所有宝贵贡献外，这项研究还得益于Joshua Linn和Gary DesGroseillers的参与，他们在项目的最初和最后阶段分别担任了几年的执行董事。我们特别要感谢Ernest J.Moniz，他在2013年5月被任命为能源部长之前，作为该研究的联合主席，巧妙地领导了这项研究，以及Joseph P.Hezir，他曾担任该研究的执行主任，直到2013年6月加入能源部的Moniz博士。Moniz博士和Hezir先生在被要求加入政府后都没有参与任何分析或写作，因此他们对研究的最终结论和建议不承担任何责任，也不一定同意。
这项研究是由麻省理工学院能源倡议（MITEI）发起和执行的。罗伯特·c·阿姆斯特朗教授作为MITEI的主任和研究小组的积极参与者，一直支持这项研究。MITEI工作人员为该项目提供行政和财务管理援助；我们特别感谢丽贝卡·马歇尔·豪沃斯帮助管理本卷和相关工作文件的制作，以及萨曼莎·法雷尔为我们的许多会议提供的协助。最后，我们要感谢您以高超的技巧和非凡的耐心编辑了这份文件。
政策制定者总结
到本世纪中叶，全球太阳能发电的大规模扩张很可能是任何减缓气候变化的严肃战略的必要组成部分。幸运的是，太阳能资源使当前和预计的未来电力需求相形见绌。近年来，太阳能发电的成本大幅下降，装机容量的增长也非常迅速。即便如此，太阳能目前仍只占美国和全球发电量的1%左右。特别是，如果不对二氧化碳排放付出可观的代价，如果政府政策不发生重大变化，可能就不可能以可容忍的成本将太阳能产量扩大到适应气候挑战的水平。
美国太阳能政策的主要目标应该是为未来几十年大规模扩大太阳能发电奠定基础。
我们的研究重点是实现这一目标的三个挑战：开发新的太阳能技术，将大规模的太阳能发电集成到现有的电力系统中，以及设计有效的政策来支持太阳能技术的部署。
采取一种长期的技术发展的方法
光伏（PV）设施占美国和全球的太阳能发电。主要的光伏技术，使用在约90%的光伏装机容量，是晶片基晶体硅。这项技术是成熟的，并得到了一个快速增长的全球行业的支持，它有能力和动力寻求进一步提高成本和性能。在美国，非模块或系统平衡（BOS）成本约占公用事业规模光伏安装价格的65%，约占平均住宅屋顶单元价格的85%。因此，联邦研发支持应集中于新技术的基础研究，有望降低模块和BOS成本。
联邦光伏研发计划应该关注新技术，而不是像近年来的趋势那样，关注晶体硅成本的短期降低。
如今的商业薄保真lm技术，占光伏市场的10%左右，由于依赖于稀缺的元素，面临着严重的放大限制。一些新兴的薄film技术使用地球上丰富的材料，并承诺低重量和fl的存在性。研究是为了克服其目前在效率、稳定性和可制造性方面的限制，可以产生更低的BOS成本和更低的模块成本。
联邦光伏研发应关注使用地球丰富材料的高效、环境友好的薄光纤技术。
另一种主要的太阳能发电技术是集中太阳能发电（CSP）或太阳能热发电。商业规模CSP项目的贷款担保一直是联邦政府对这项技术支持的重要形式，尽管CSP不如PV成熟。由于商业规模的项目涉及到巨大的风险，这种方法不能充分鼓励对新材料和设计进行实验。
联邦CSP的研发工作应该集中在新材料和系统设计上，并应该建立一个项目，在试点设施中测试这些材料，类似于化学工业中常见的设施。
为获得更大的光伏发电普及率做好准备
CSP设施可以储存数小时的热能，从而产生可调度的电力。但CSP只适用于没有频繁云或雾霾的地区，目前CSP的成本比PV高。因此，光伏发电将在一段时间内继续成为美国太阳能发电的主要来源。在竞争激烈的批发电力市场中，光伏产量的市场价值随着光伏普及率的增加而下降。这意味着光伏成本必须持续下降，这样新的光伏投资才能经济化。光伏输出也随时间而变化，其中一些变化是不能完全预测的。灵活的化石发电机、需求管理、CSP、水力发电设施和抽水蓄能可以帮助应对太阳能输出的这些特性。但当光伏发电占发电总量的很大一部分时，它们不太可能被证明是足够的。
旨在开发低成本、可扩展的能源存储技术的研发是实现大规模经济光伏部署战略的关键组成部分。
由于配电网成本通常是通过每千瓦时（千瓦时）的电费来恢复的，分布式光伏发电的所有者将一些网络成本转移到其他网络用户，包括增加的成本以适应显著的光伏渗透。这些成本转移补贴了分布式光伏，但提出了公平性问题，并可能产生对光伏扩张的阻力。
需要开发和部署定价系统，将分销网络成本分配给导致它们的成本，并被广泛认为是公平的。
为太阳能设备的部署建立有效的补贴
通过积累制造和部署太阳能技术的经验以及克服制度障碍，支持现有的太阳能技术有助于为大规模扩大奠定基础。但联邦政府补贴预计将在2016年后大幅下降。
大幅削减联邦政府对太阳能技术部署的支持将是不明智的。
另一方面，虽然持续支持是必要的，但目前联邦、州和地方的太阳能补贴是浪费。主要的投资税收抵免大部分被交易成本消耗。此外，在太阳能成本较高的地方（例如，在住宅部门），每安装瓦特的补贴较高，而在太阳能资源较少的地方，每千瓦时发电的补贴较高。
支持太阳能部署的政策应该奖励发电，而不是投资；不应该向住宅发电机提供比向公用事业规模的发电机提供更多的补贴；并应避免使用税收抵免。
国家可再生能源投资组合标准（RPS）项目为太阳能发电提供了重要的支持。然而，州间的差异和选址限制导致每美元补贴的产生比统一的国家计划产生的要少。
国家RPS计划应该被统一的国家计划所取代。如果这是不可能的，各州应该取消对州外合格太阳能发电选址的限制。
摘要
太阳能发电是少数几个具有大规模发展潜力的低碳能源技术之一。因此，将全球太阳能发电能力大规模扩大到多特瓦规模，很可能是减轻气候变化风险的可行战略的一个重要组成部分。近年来，已安装的太阳能发电能力的快速增长，技术、价格和性能的巨大改善，以及创造性的商业模式的发展，刺激了对住宅太阳能系统的投资。尽管如此，还需要取得进一步的进展，以社会可接受的成本大幅增加太阳能的贡献。要实现太阳能的这一作用，最终将需要太阳能技术与化石发电具有成本竞争力，对二氧化碳（二氧化碳）排放进行适当惩罚，很可能大幅减少补贴。
这项研究调查了美国太阳能发电的现状，过去已经并且可以遵循的几种将太阳光转化为电力的技术方法，以及太阳能行业所面临的市场和政策环境。我们的目标是评估太阳能目前和潜在的竞争地位，并确定美国政府政策的变化，以更有效地支持该行业的强劲和长期增长。我们特别关注太阳能发电面临的三个重大挑战：降低太阳能装机容量的成本，确保能够支持以低成本实现规模化扩张的技术的可用性，以及简化太阳能发电与现有电力系统的集成。在这些方面取得的进展将有助于减少温室气体的努力，不仅是在美国，而且是在其他电力系统发达的国家。它还将帮助世界上超过10亿现在没有电力的人带来光和电力。
本研究考虑了通过光伏（PV）和集中太阳能（或太阳能热）发电（CSP）系统进行的并网发电。这两种技术在很多方面都有所不同。CSP装置是一个单一的大型装置，通常发电能力为100兆瓦（MW）或更多，可以设计来储存热能，并在数小时内在很少或没有阳光的情况下发电。相比之下，光伏系统可以在多种规模上安装——从容量超过1兆瓦的公用事业工厂到容量低于10千瓦（千瓦）的住宅屋顶装置——它们的输出会对太阳辐射的变化作出快速反应。此外，光伏可以使用所有入射的太阳辐射，而CSP只使用直接辐照度，因此对云、雾霾和尘埃的散射效应更为敏感。
实现太阳能的技术潜力
光伏组件
光伏安装成本通常分为两部分：太阳能组件成本和所谓的系统平衡成本，包括逆变器、支架和安装硬件、设计和安装劳动力、营销成本，以及各种监管和融资成本。光伏技术的选择会影响模块和BOS成本。经过数十年的发展，在大量联邦研发（R&D）投资的支持下，今天领先的太阳能光伏技术，晶片基晶体硅（c-Si）技术成熟，大规模c-Si模块生产能力到位。由于这些原因，碳-硅系统可能在未来几十年甚至更久主导太阳能市场。此外，如果该行业能够大幅减少对银作为电触点的依赖，那么碳硅光伏发电的材料输入就有足够的数量，以支持向特瓦规模的扩张。
然而，目前的c-Si技术也有固有的技术局限性——最重要的是，它们的高处理复杂性和低固有光吸收（这需要一个厚的硅片）。由此产生的玻璃封闭的c-Si模块的刚性和重量导致了BOS成本的增加。制造c-Si模块及其组件单元和输入材料的公司有手段和动机寻求剩余的机会，通过改进效率和降低制造成本和材料使用，使这项技术更具竞争力。因此，政府没有很好的理由支持当前可控硅技术的研发。
c-Si的局限性导致了对薄菲lm光伏替代品的研究。商用薄保真lm光伏技术，主要是碲化镉（CdTe）和铜铟镓（CIGS）太阳能电池，目前约占美国光伏市场的10%，已经在成本上具有竞争力。不幸的是，一些商业的薄保真lm技术是基于稀缺的元素，这使得它们不太可能以合理的成本实现太瓦特规模的部署。例如，地壳中碲的含量估计只有黄金的四分之一。
目前处于研究阶段的许多新兴的薄film技术使用新颖的材料系统和设备结构，并有潜力提供较低制造的复杂性和模块成本的优越性能。其中一些技术使用了地球上丰富的材料（在某些情况下甚至是硅）。一些新的薄film技术的其他特性，如低重量和与fl现有格式的安装的兼容性，为降低BOS成本和降低模块成本提供了希望。
虽然这些新兴技术目前无法与c-Si具有竞争力，但它们有潜力在未来显著降低光伏发电的成本。尽管私营部门可能认为对这些技术的研发投资有风险，但回报可能是巨大的。因此，为了增加太阳能对长期缓解气候变化的贡献，我们强烈建议，可用于太阳能研究和开发的大部分联邦资源集中在有利于环境的、基于地球丰富材料的新兴薄菲lm技术上。最近，联邦政府用于太阳能研发的资金从这类基础研究转向关注c-Si技术的短期成本降低的转变应该会被逆转。
聚光太阳能热发电
CSP系统可以大规模部署，而不会遇到材料供应瓶颈。此外，在这些系统中包括热能存储的能力意味着CSP可以成为可调度电力的来源。提高CSP经济性的最佳前景可能是更高的操作温度和更有效的太阳能收集。因此，CSP技术的研发和示范支出应侧重于系统设计的进步，包括太阳能塔等单焦点系统，以及允许更高温度操作的基础材料科学，以及开发改进的太阳能收集和接收系统。
历史上，美国联邦政府对CSP技术的支持包括对商业规模安装的贷款担保。CSP工厂只有在大规模的情况下才具有经济意义，而且考虑到技术和财务风险，这些大型安装的投资者在系统设计和组件技术的选择上自然是保守的。在联邦政府推广CSP技术的努力中，缺少了对试点规模工厂的支持，比如化学工业中常见的工厂，这些工厂足够小，可以进行负担得起的高风险实验，但也足够大，可以阐明在商业规模中可能遇到的问题。因此，我们建议美国能源部建立一个项目来支持试点规模的CSP系统，以加快新的CSP系统设计和材料的进展。
实现成本竞争力的路径
PV部署
截至2014年底，光伏系统占美国太阳能装机容量的90%以上，其中约一半的容量在公用事业规模的发电厂，住宅和商业设施之间的平衡。这个行业变化迅速。在过去的六年里，美国的光伏装机容量已经从不足1000兆瓦扩大到超过18000兆瓦。最近的增长部分得益于每安装的峰值瓦特报告的光伏价格（没有联邦补贴）下降了50%-70%。（光伏组件或系统的峰值功率在辐照度和温度的标准测试条件下影响其输出。）几乎所有这些改进都反映了模块和逆变器价格的下降。此外，太阳能的市场结构正在发生变化，特别是随着新的商业模式的发展，新的金融监管机制的引入，以及联邦补贴的即将减少，尤其是在住宅层面。
目前，住宅光伏系统的每峰值瓦安装成本约比公用事业规模的电厂高80%，而典型的商业规模安装成本介于两者之间。模块成本在不同部门之间没有显著差异，因此不同细分市场成本差异的主要驱动因素是BOS组件，它占公用事业规模光伏系统估计成本的65%，但占住宅单元安装成本的85%。德国的经验表明，BOS的成本，如客户获取和安装劳动力成本，应该随着市场的成熟而下降。与许可、互连和检查（PII）相关的成本可能更难以控制：在美国各地，成千上万的市政和州当局以及3200个向零售客户分配电力的组织参与制定和执行PII要求。在国家或区域内努力建立许可、互连和检查的共同规则和程序，可能有助于降低已安装系统中的PII组成部分的成本，特别是在住宅部门，也许也在商业安装方面。
在过去的几年里，美国的住宅太阳能业务的性质发生了明显的变化。目前在一半州允许的第三方所有权模式，正在通过让房主避免预付资本成本来取代住宅光伏系统的直接销售。第三方所有权模式的发展一直有利于美国的住宅光伏开发，如果在更多的州允许拥有第三方所有权，住宅太阳能将更快地扩张。
今天，公用事业规模的光伏安装的估计成本与报告的平均每峰值瓦特价格非常接近，这表明光伏市场的公用事业部门的竞争非常激烈。然而，当代报告的价格和估计成本之间存在很大差异，这表明这一市场的竞争不那么激烈。
光伏定价是美国住宅市场和第三方所有权模式特有的。一个是目前对太阳能发电的联邦税收补贴的影响：30%的投资税收抵免（ITC）和在修改后的加速成本回收系统（MACRS）下的太阳能资产加速折旧。光伏系统的第三方所有者通常需要大规模运作，以实现这些条款的价值，这为进入造成了障碍。此外，由于第三方安装商之间的价格竞争通常很少，光伏开发商通常不是为了获得住宅客户而相互竞争，而是根据当地配电公司收取的费率。
一些最大的第三方太阳能供应商以垂直整合业务的形式运作，他们的系统不会通过“不公平”的交易进行买卖。相反，为了计算联邦补贴，他们通常可以选择根据这些单位将产生的总收入来估算其单位的公平市场价值。在竞争不完全的市场中，这种估计方法可能导致公平的市场价值超过系统成本，从而导致比直销模式下更高的联邦补贴。在竞争不激烈的地方，补贴并不一定会转嫁给住宅客户。
随着时间的推移，住宅光伏市场的竞争更加激烈（作为市场增长和额外供应商进入的自然结果）应该通过降低第三方合同下的电力购买率和直接销售价格，将更多的补贴提供给住宅客户。这些压力也将加强行业的努力，以降低安装成本中BOS的组件。
然而，即使竞争更大，当前以投资为基础的联邦补贴体系固有的无效性也将继续存在。由于住宅太阳能每峰值瓦特的投资成本更高，而且联邦补贴的规模是基于供应商产生的公平市场价值计算，住宅太阳能每瓦特获得的补贴远远高于公用事业规模的太阳能。此外，由于第三方合同受到当地公用事业费率的影响，全国各地差异很大，对相同住宅或商业设施的每瓦补贴可能因地区而有很大不同。
太阳能经济
太阳能发电相对于其他发电技术的经济竞争力取决于其成本和其在出售其所在的特定电力市场上的产出价值。比较不同电源的一个常用方法是均衡的电力成本（LCOE）。然而，LCOE对于评估光伏的竞争力或将光伏与CSP或传统发电源进行比较是不合适的，因为光伏发电的每千瓦时（kWh）价值取决于区域电力市场的许多特点，包括光伏渗透水平。例如，在特定的市场上，光伏容量越多，光伏发电的价值就越低。
公用事业规模太阳能
尽管如此，对LCOE的估计仍然是有用的，因为它们给人一个粗略的印象是，太阳能目前在美国电力供应组合中的低渗透水平的竞争地位。在评估公用事业规模的太阳能发电的经济性时，适当的比较点是与其他公用事业规模的发电技术，如天然气联合循环（NGCC）电厂。在没有二氧化碳排放价格的情况下，也没有联邦补贴，目前在美国大多数地区，包括相对阳光充足的南加州，公用事业规模的光伏发电的LCOE值都高于NGCC发电。
由于目前联邦补贴的结构，其价值的很大一部分被进入税收股权市场的成本所消耗，因为大多数开发商缺乏足够的利润来充分利用ITC和MACRS本身。然而，如果ITC和MACRS是100%有效的（也就是说，如果太阳能发电机能够获得这些补贴的全部价值，而不产生任何进入税收股权市场的成本），那么效用级光伏将在LCOE的基础上与加州的NGCC具有成本竞争力，尽管在马萨诸塞州不是。通过为当前的公用事业太阳能项目创造其他现金流，州和地方的支持政策促进了公用事业规模的光伏在美国许多地区的传播，否则这些地区将不会是经济的。
设计具有热能存储的CSP装置可以降低LCOE，并使它们能够在最有价值的时期发电，使它们与其他发电源更具竞争力。然而，公用事业规模的光伏发电比CSP发电便宜25%左右，即使在像南加州这样的地区也是如此。在像马萨诸塞州这样多云或朦胧的地区，公用事业规模的光伏比CSP便宜50%。即使有100%有效的联邦补贴，CSP今天也不能与NGCC一代竞争。
住宅太阳能
如果太阳能发电在系统或批发水平上的贡献，并且假设太阳能渗透没有导致分配成本的净增加（见下文），住宅系统的光伏发电平均成本比公用事业规模的光伏电站的成本高约70%。即使在加州，即使包括100%有效的联邦补贴，住宅光伏发电公司在LCOE的基础上也无法与NGCC发电公司竞争。商业规模的光伏装置的经济效益介于公用事业规模和住宅规模的装置之间。将BOS成本降低到德国更典型的水平将使住宅光伏更接近竞争地位，但住宅光伏仍将比公用事业规模的光伏或NGCC发电更昂贵。
在大多数美国配电系统中，电网连接的住宅光伏系统的发电是根据一种称为净计量的安排进行补偿的。在该制度中，住宅光伏装置的所有者为从当地配电公用事业公司获得的电力支付零售住宅费率，并就反馈到公用事业公司网络的任何剩余光伏输出按相同费率进行补偿。在这些条件下，常用的投资标准是电网平价，当使用屋顶光伏系统来满足居民客户的部分电力需求与完全依赖当地配电公司一样具有吸引力时，就可以实现电网平价。即使不考虑联邦补贴，加州最高的增量零售电价也远高于南加州住宅光伏系统的估计LCOE。在目前联邦、州和地方补贴相结合的情况下，在许多采用净计量的司法管辖区，住宅光伏的价格已经降至实现电网平价所需的水平以下。
与现有电力系统的集成
分布式太阳能
引入分布式光伏对配电系统的成本有两个影响。一般来说，线路损耗最初随着分布式光伏的渗透率的增加而减少。然而，当分布式光伏在整个发电中占很大比例时，其净效应是增加配电成本（从而增加当地费率）。这是因为，当电力也从客户流回网络时，需要新的投资来维持电力质量，而当前的网络并不是被设计用来处理的。电力存储是目前一个昂贵的替代方案，以替代网络加强或升级，以处理增加的分布式光伏功率流量。
在一个高效和公平的分配系统中，每个客户将支付一部分分配网络成本，以反映他或她造成这些成本的责任。相反，大多数美国公用事业公司将配电网络成本、电力成本和其他成本捆绑起来，然后收取统一的每千瓦时费率，只覆盖所有这些成本。当这种费率结构与净计量相结合时，净计量以零售费率补偿住宅光伏发电，结果是对网络上其他客户支付的住宅和其他分布式太阳能发电机的补贴。这种成本转移已经在一些城市和州产生了政治融合——随着住宅太阳能普及率的增加，预计会加剧。
由于这些组合，分布式太阳能发电的强劲、长期增长可能需要开发被广泛认为是公平的定价系统，从而导致有效的网络投资。因此，需要研究设计定价系统，更有效地将网络成本分配给导致网络成本的实体。
批发市场
CSP发电，如果伴随着大量的热能储存，可以以类似于传统的热发电或核能发电的方式进入电力市场。然而，当光伏发电机在批发电力市场中大量存在时，挑战就出现了。在美国大约三分之二的地区和许多其他国家，发电机将其生产的电力投标到有竞争力的批发市场。光伏单位以其生产边际成本为零投标，每小时收取边际系统价格。在批发电力市场中，光伏以最高的可变成本取代了那些传统的发电机。这样做可以降低可变的发电成本，从而降低市场价格。而且，由于被取代的一代通常是由化石单位造成的，因此它也具有减少二氧化碳排放的效果。
然而，随着光伏发电量的变化，对现有热电厂的循环需求增加，降低了其效率并增加了磨损，这在一定程度上抵消了光伏发电量增加的成本降低效应。这种二次效应的成本影响取决于现有的发电组合：如果系统包括足够的燃气燃烧涡轮机或其他具有灵活性的机组，以适应太阳能输出波动所需的“斜坡”，则影响较小。在太阳能渗透率高的情况下，甚至可能有必要减少太阳能设施的生产，以减少火力发电厂的循环。因此，强制调度太阳能发电的法规，或无法削减的分布式光伏发电能力的大规模扩建，可能会导致系统运营成本增加，甚至导致维护系统可靠性的问题。
从长远来看，随着非太阳能发电组合的调整，使太阳能渗透安装更灵活的峰值能力，光伏产量的经济价值预计将上升。此外，通过协调太阳能发电与水力发电输出、抽水蓄能、其他可用形式的能源存储和需求管理技术，可以减少净负荷峰值，而对热发电机相应的循环需求可以得到限制。由于能源存储在促进高水平太阳能渗透方面的潜在重要性，大规模存储技术是联邦研发支出的一个有吸引力的焦点。
无论电力系统中其他发电资产的结构如何，在放松管制的批发市场中，光伏在商业基础上的渗透都将是自我限制的。在太阳能普及率较低的情况下，大多数系统的电力边际发电价格在白天有光伏发电的时候往往高于夜间。然而，随着白天太阳能发电量的增加，这些需求高峰时段的边际价格将会下降，从而减少对太阳能发电机的回归。即使太阳能光伏发电在低渗透水平下具有成本竞争力，每千瓦装机容量的收入也会随着太阳能光伏发电的增加而下降，直到达到盈亏平衡点，超过这个点，对太阳能光伏的进一步投资将无法减少。因此，可能需要显著降低成本，以使光伏在许多低二氧化碳情景下所设想的大量渗透水平上具有竞争力。
在储存了许多小时的系统中，例如包括拥有大型水库的水电站的系统，这种太阳能渗透的影响得到了缓解。由于新的水力发电或抽水蓄能的机会是有限的，太阳能发电的自限制方面——其中高水平的渗透降低了太阳能的竞争力——进一步强调了开发经济的多小时储能技术的重要性，作为实现经济的大规模光伏部署的更广泛战略的一部分。
现有技术部署
支持补贴部署当前太阳能技术的动机包括从短期减排到创造就业机会。然而，在我们看来，主要目标应该是创建大规模的基础，长期增长的太阳能发电来实现大幅减少未来二氧化碳排放，同时满足日益增长的全球能源需求，其次是实现这一目标，最有效地利用公共预算和私人资源。促进太阳能部署的成本最低的方式将是通过几个基于价格的政策之一，根据其对电力供应系统的价值来奖励太阳能发电的产出。然而，在美国，联邦层面对太阳能的主要激励措施是对太阳能设施投资的补贴，使用一种昂贵的方法——税收抵免——来提供太阳能。此外，美国的许多城市和州通过各种赠款、低息贷款和税收抵免来补贴在太阳能发电方面的投资。
如果太阳能技术补贴奖励的是发电，而不是投资，那么每花纳税人一美元，对太阳能技术的补贴将更加有效。这一变化将纠正当前联邦计划的低效率，根据该计划，住宅光伏系统发电的千瓦时获得的补贴远高于附近公用事业规模发电厂的千瓦时，设施每千瓦时获得更高的补贴，在其他条件相同的情况下，它们获得的日照越少。
在撰写本文时，主要的联邦太阳能补贴——投资税收抵免——计划在2016年底大幅下降，没有任何替代补贴的计划。国会应该重新考虑这个计划。目前的政策刺激了市场规模、客户熟悉度和竞争的增加，这些都促进了太阳能行业的长期前景。特别是在没有对二氧化碳排放进行收费的情况下，现在是大幅减少联邦政府对太阳能技术部署的财政支持的错误时机。联邦投资税收抵免不应该恢复到目前的水平，但它应该以基于产出的补贴所取代。
在撰写本文时，主要的联邦太阳能补贴——投资税收抵免——计划在2016年底大幅下降，没有任何替代补贴的计划。国会应该重新考虑这个计划。目前的政策刺激了市场规模、客户熟悉度和竞争的增加，这些都促进了太阳能行业的长期前景。特别是在没有对二氧化碳排放进行收费的情况下，现在是大幅减少联邦政府对太阳能技术部署的财政支持的错误时机。联邦投资税收抵免不应该恢复到目前的水平，但它应该以基于产出的补贴所取代。
改革州和地方政府通过的许多授权和补贴中的一些，也可以为专门用于促进太阳能的资源产生更大的结果。特别是，国家可再生能源投资组合标准（RPS）的要求应该被一个统一的全国性计划所取代。在这样一个全国性的计划实施之前，各州的RPS政策不应将合格的太阳能发电机的选址限制在特定的州或地区。
一个封闭的想法
面对全球变暖的挑战，太阳能在减少温室气体排放的同时，能够满足人类的长期能源需求，这方面具有巨大的潜力。最近，由于美国联邦、州和地方政策的帮助，以及欧洲、中国和其他地方政府的支持，太阳能已成为全球迅速增长的电力来源。因此，太阳能产业在一些重要方面已经成为全球化的产业。
然而，尽管成本近年来大幅下降，市场渗透增长，未来几十年将取决于太阳能行业的能力克服几个主要障碍对成本，技术和材料的可用性支持非常大规模扩张，和成功地大规模集成到现有的电力系统。如果没有政府的政策来帮助克服这些挑战，太阳能很可能将继续只供应世界电力需求的一小部分，而减少碳排放的成本将高于它可能达到的水平。
对二氧化碳排放进行定价的政策将至少以成本来减少这些排放。但直到国会愿意采取一个严重的碳定价制度，全球气候变化带来的风险和挑战，结合太阳能的潜力发挥重要作用在管理这些风险和挑战，创建一个强大的理由维持和恢复政府努力支持太阳能技术使用最有效的可用的政策。