考察团的第一站来到了被称为美国可再生能源研究“圣地”的国家可再生能源实验室(NREL)。NREL位于美国科罗拉多州丹佛市，是美国可再生能源和能源效率的研究和开发的主要实验室，隶属于美国能源部。总部位于Colorado的Golden，占地面积327英亩，并且在Golden北12英里的地方还有国家风能技术中心，占地305英亩。NREL研究人员1763人。

考察团上午听取了Sarah Kurtz研究员关于Framing the PV Terawatt Challenge的报告。Sarah女士是世界知名的光伏组件质量和可靠性领域的专家，她首先分析了发展TW级光伏所需的政策、市场和技术环境，Sarah给出了NREL对于未来世界光伏的三种发展情景研究：低基线情景主要体现了光伏削峰作用，制造业产能以1倍增速，光伏渗透率5%左右，全球装机约1TW；中等加速情景基于灵活电网、需求侧管理以及抽水蓄能等，制造业产能以2-3倍增速，光伏渗透率10-20%左右，全球装机约3TW；高速情景得力于储能革命，制造业产能以20倍增速，光伏全面应用于电力、交通和供热，全球装机约20TW。

2016年2月最新研究表明，在持续的成本降低、可靠性提高和效率性能增加情况下，从目前2015年LCOE10美分/度，在五年之内，通过组件价格从0.65美元/瓦降至0.30美元/瓦；组件效率从16%提高至25%；2015年10美分/度降至2020年3美分/度；从30年提高系统寿命至50年；将年失效故障率从0.75%降至0.2%；将年运维成本从15美元/千瓦降至7美元/千瓦；将人力成本从0.7美元/瓦降至0.35美元/瓦；从7%利率获得更加低息贷款至5%，有望在2020年LCOE降至3美分/度。然而Sarah在发言的最后给出PV的big picture同时指出“

As PV reaches higher penetrations, we will need to further reduce the cost of PV in order to make room for the cost of delivering the electricity in time and place”作为结束语。小编戏说“光伏革命尚未成功，继续降本仍需努力，为今后的清洁电力时空灵活传输留足成本空间”

战略能源分析中心的MichaelWoodhouse分享了如何实现光伏发电平价上网方面的研究成果。他首先分析了多能能源类型的归一化度电成本（LCOE，Levelized Cost of Energy），给出了光伏系统LCOE的计算方法以及在2010/2015/2020年美国各地光伏的LCOE水平。

2016年1月NREL相关研究报告指出，2015年居民屋顶、工商业和大型集中光伏系统造价3.1、2.2、1.8美元/瓦，美国SUNSHOT“射日计划”2020年目标降至1.6、1.3、1.1美元/瓦。

NREL能源系统集成设备(ESIF)实验平台,可以做到在实时仿真条件下，以全功率与实际负荷水平,使用ESIF对能源系统进行集成测试。考察团参观并体验了风电场微观选址VR模拟、分布式远程监控实时平台、微网仿真实验平台等重要部门。

NREL光伏户外检测实证场，建于二十多年前。在测试场内安装着多个年代的多种光伏组件，安装时间从1980年到2013年不等，安装的电池种类包括单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒CIGS、碲化镉CdTe、晶硅薄膜电池等。在场内，考察团注意有一组面世仅存的最古老的碲化镉光伏组件产品，于1995年制造，从测试样品上看，结构没有本质区别，去边工艺显粗糙。据测试中心研究人员介绍，由于科罗拉多州气候干燥，样品至今还在发电，而同期送往佛罗里达州的同批次样品，已经完全失效，因此看出湿气环境和封装技术对薄膜组件耐候和稳定的极大考验，这个实证结论和2015年由中国可再生能源学会光伏专委会发起的科研公益项目“寻找中国最美组件”的发现不谋而合。中美两国都在国家级光伏实证测试平台和基础研究方面给予高度重视，开展了细致、深入的工作，并有巨大潜力开展合作比对和联合研究。PS.据悉，开路电压一直多年以来碲化镉薄膜组件的短板，为了探明限制碲化镉薄膜太阳电池开路电压提升的机理并提出有效对策，NREL于2015-2016年取得重要的突破性进展，基于体电池CDTe的器件开路电压历史性的突破1.0V，研究成果发表于Nature Energhy[88]，无疑对碲化镉太阳电池的发展起到重大的指导意义。

First Solar公司是世界领先的太阳能光伏模块制造商之一，在近20年里,First Solar已经成长为世界上最大的太阳能薄膜面板生产商，也是全球最重要的碲化镉(CdTe)薄膜光伏模块制造商，总部位于亚利桑那州。Fisrst Solar不但生产光伏组件、建设光伏电站，还提供光伏系统的运营和监控服务（O&M，Operations & Maintenance）。O&M中心目前管理的光伏电站总容量达到4GW，电站数量64个。O&M以优化出力、减小风险和提高回报率为目标，向业主和电网提供24小时的服务，包括监测平台、控制中心、维护。其中，监测平台负责采集电站数据（监测范围从开高压变压器到组串）、功率预测（小时级预测精度达到93%，日前预测精度达到85%）；控制中心负责突发事件的处理和确认、操作管理、与电网调度的协调运行；维护通过施加一些预防性措施使电站高寿命和高性能运行。通过O&M的服务，2012年光伏电站可利用率为99.7%，2013年为99.4%，2014年为99.5%。此外，First Solar正在开展性能工程（Perform Engineering）的研究，为电站提供预诊并安排更为合理的检修计划，目标是降低成果优化性能。

2016年8月26日，美国考察团参观此行第三站——加利福尼亚大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室LBNL，这是一个基础科学研究积淀厚重，隶属美国能源部的国家实验室，曾有13个诺贝尔奖得主。考察团上午听取了来自中国能源研究室和电网政策与市场研究室的多个学者的报告并进行了技术交流。

中国能源研究室副主任周南就刚刚完成的“重塑能源-中国”报告进行了介绍。目前，全球能源技术酝酿重大突破，市场变革和科技创新不断加快，许多发达国家提出了宏伟的能源重塑目标。欧盟在“3个20%”目标基础上，进一步提出到2050年，温室气体排放相比1990年水平减少80-95%，可再生能源占终端能源消费比重达75%。美国在《中美气候变化声明》中提出，到2025年实现在2005年基础上减排26%-28%。美国落基山研究所进一步提出重塑美国能源体系，到2050年，在美国GDP增长2.6倍前提下，不再使用石油、煤炭、核能、并大大减少天然气用量。其重塑能源的主要路径应包括：工业领域以产业革命为契机推动用能率先达峰，利用新产业革命所释放的技术红利，通过结构调整、需求减量、能效提升和脱碳化这四大途径，最大可能利用成本有效的高能效技术和可再生能源；建筑领域以超低能耗建筑为核心破解建筑用能高增长锁定效应，通过实施引导建筑面积规模合理增长及推行建筑工业化、普及一体化和被动式设计、提高建筑用能系统和设备效率、发展智能系统、建筑终端用能清洁化；交通运输领域以模式和技术创新推动交通运输去油化、电气化；电力领域以可再生电力加快发展为突破口实现能源供应转型升级，电力部门可通过变革理念、技术革命、制度创新，在发电侧、用户侧和电网侧实现系统变革。

报告中指出到2050年中国经济将增长6倍，电气化比例超40%，超过欧盟电气化水平，可再生（含水电）比重由22%（2010）到69%（2050），研究团队测算结果显示，重塑能源除了具有效益巨大的环境和社会效益，还蕴含大量既有益实体经济、又增进民生福祉的经济效益。2010-2050年，按照净现值计算，重塑情景下仅节约的能源总成本达56万亿元(2010年价)，需要新增的总投资为35万亿元(2010年价)，实现的净收益为21万亿元(2010年价)。如果考虑间接带来的经济效益、能源安全改善红利，以及污染物大幅减排带来的健康效益和环境效益等，其产生的综合经济、环境、社会效益更加巨大。

中国能源组首席科学家冯威博士关于“微电网和区域（园区）可再生能源系统”报告，他首先介绍了从MGRID-UGRID-NGRID的变化，从微电网到微能源网的变化，从能源和信息单向传输到双向流动的变化。他特别强调了这两年来全球对于微网系统Resillency（灾备自愈）功能的重视，并分析了日本仙台微电网作为灾备系统在日本311地震后发挥的应急作用，然后重点介绍了他们在电力需求侧响应的研究进展，由LBNL负责开发的OpenADR协议在加州需求侧响应市场上开始应用。

需求侧响应指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知，或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的行为。而由LBNL开发的“Open Automated DR”开放的自动需求相应协议已经免费试用成功，它汇集培养了智能电网公司、第三方云服务系统、智能家居电器制造商、末端用户成为“需求相应链”。可根据动态电价、调峰需求、智能通讯、用户协议、交互可视调控用户端电器参与电力市场交易。

下午考察团参观了LBNL最出名的科学装置“先进光源”ALS、全球第一个先进的建筑能效测试平台FLEXLAB、储能电池材料和薄膜电池材料实验室。LBNL的先进光源ALS（Advanced Light Source）是世界上紫外线和软X射线束流最亮的光源和在其能区内世界上第一台第三代同步辐射光源，ALS使得若干探索性研究成为可，该装置欢迎来自世界上的各大学、工业部门和政府实验室的研究人员预约、实验，这就是大科学，这就是国家实验室公共平台的基础、前瞻、开放属性。

FLEXLAB建筑一体化能效实证测试平台，瞄准了未来终端零能绿色建筑的多种集成研示范和测试实证。系统于2014年投入使用，投资1600万美元。系统共包含4个大的测试平台，其中1个可以实现270度的水平旋转，可以模拟不同建筑场景。FLEXLAB作为一个综合的系统，是全球第一个可以评估建筑系统能源效率的的实物试验平台。业主可以在新建建筑或改造建筑前评估建筑节能技术的能效。测试平台允许测试者替换建筑的窗户、墙体、天窗、地板、照明系统等建筑构件。

一片曾经的苗圃竟变身为世界高科技中心，一所高校竟诞生了上千位科技精英富豪……这就是美国硅谷，一个聚焦全世界眼球的不可复制的神奇之地。受汉能公司邀请和安排，光伏专委会考察团深入硅谷，走访了斯坦福大学工程系，参观了铜铟镓硒薄膜电池的生产企业MiaSolé和砷化镓薄膜电池的生产企业Alta Devices。

斯坦福大学是位于美国硅谷附近的一所名校，由7个学院组成，教职工2118名，学生16230人。斯坦福大学中各个学院的水平都很强，但是“心脏”是工程学，硅谷中很多著名的企业都与斯坦福大学有关。考察团到斯坦福大学与崔屹副教授进行了技术交流。崔屹是纳米快报的副主编，同时也是湾区光伏联盟（BAPVC）的联合主任。他向考察团介绍光伏联盟在过去的5年中的收到能源部2500万美元的资助，共完成65个项目，目前正在积极争取BAPVC2.0的资助，目标是到2030年使光伏度电成本降到$0.03/kWh。崔屹也介绍了美国重大电池项目BATTERY500的情况，通过采用金属锂做负极代替石墨，使电池的能量密度达到500kWh/kg，循环寿命超过1000次。这种电池可以使Tesla的续航里程超过1000公里。

Alta Devices和MiaSolé是位于硅谷的两家生产薄膜电池的公司，现在都是汉能的全资子公司。Alta Devices拥有的砷化镓(GaAs)柔性薄膜电池技术是目前世界上最薄、最轻、转化效率最高的太阳能柔性薄膜技术，单结效率28.8%双结效率31.6%，为非聚光光伏效率世界纪录保持者。Alta Devices拥有全球唯一的砷化镓薄膜量产生产线，采用了外延剥离技术和高产能的MOCVD技术，使得砷化镓电池的生产取得革命性突破，目前量产效率达到26%。砷化镓目前仅在航空、航天和高端移动电源方面有应用，随着关键技术和设备的突破，价格有巨大的下降空间，期待成为民用光伏市场的一匹黑马。

MiaSolé是美国硅谷光伏企业的典型代表，美国18家风投联合投资超过5亿美元，2012年被汉能收购。公司具有13年的研发到量产经历，溅射柔性铜铟镓硒工艺、靶材，产品研发技术水平全球第一，拥有世界最高量产转换率CIGS柔性电池芯片和组件产品（UL测试效率16.98%，到2020年的目标是20%）。目前，汉能正在加快铜铟镓硒(CIGS)和砷化镓(GaAs)技术的国产化和大范围产业化，为让国内人员掌握生产线操作，汉能已并派110人次技术骨干赴美国接受长达9个月培训。

8月31日上午，在原NREL微网实验室主任Chris Marnay教授的陪同和引荐下，考察团到萨克拉门托市市政事业部（Sacramento Municipal Utility District，SMUD）进行访问，听取了SMUD的智能电表推广以及在需求侧响应方面的经验。SMUD是一个公共非盈利的电力服务机构，业务形式是从电网买电然后售电，其中购买的可再生能源电量占25%，光伏占8%。SMUD目前进行的一个“智能电表”项目，项目来源为2009年美国的经济复苏与再投资法案，现在加州已经安装62万个智能电表。通过这些电表SMUD可以了解用户需求，收集的数据可以为加州政府制定能源政策提供依据。SMUD推广智能电表采用发放宣传册和售前指导/售后反馈等形式推进用户使用智能电表，利用分时电价和实施调控电价等手段为用户带来服务和效益。目前85%的用户对实时/分时电价是有响应的，而且认为这个方案很好。SMUD正在智能电表的平台上推广需求侧响应措施（Demand Response，DR）。因为加州的电力供应存在不平衡问题，虽然目前的电价是$37.5/MWh，但电力供应紧张时会达到$500/MWh，需求侧响应目的是利用动态电价对电网进行削峰。目前，对需求侧响应还有争议，应用还存在局限性，例如SMUD一年仅有12次机会去做需求侧响应的试验。

Stone Edge Farm Microgrid Project是考察团赴美考察的最后一站，感谢Chris Marnay教授为我们推荐了最多样化的微网示范工程。

Stone Edge Farm是一个占地16英亩的有机农场和葡萄园，位于加州的索诺玛，该区域是加州最好的酿制好酒的葡萄产区，日照充裕，风景优美。“just make fun”，庄主利用三年时间亲手打造了迄今见过的最好玩的微网王国。

Stone Edge Farm Microgrid微网系统包括小型CHP热电联产、光伏、溴化锂吸收式制冷，各种液流和锂电储能满足能量型和功率型储电、制氢储氢、燃料电池汽车和加氢站、EMS和分层控制和保护等。微网工程总功率0.7115MW，其中发电部分包括光伏0.568MW、微燃机0.065MW、氢电解槽0.4MW、蜂巢型燃料电池0.03MW；储能部分包括ESS铁流电池0.055MWh、水系钠离子电池0.165MWh、索尼磷酸铁锂电池0.01MWh、特斯拉锂电池0.475MWh；负荷包括4个建筑、2个泳池。微网共分有4个重要节点（Node1~4），分为2套系统（重要系统和非重要系统），这两套系统安全级别不一样，可并列运行也可解列运行，重要系统保障门禁、计算机等关键负荷能连续供电。 

在微网光伏系统安装的时候有一个有意思的发现，光伏阵列按照角度朝西反而能带来更大的收益，原因是当地执行分时电价，下午电价更高。微网多余电力可用来进行制氢，用于驱动燃料电池汽车，制氢成本比市场价格低$8元/公斤，每天可以产生12公斤氢气，市场化收购氢气。