中國儲能網(wǎng)訊：目前，全球已有眾多國家和地區(qū)公布氣候目標，提高可再生能源發(fā)電占比，直到最終實現(xiàn)100%可再生能源發(fā)電，是實現(xiàn)氣候目標的關(guān)鍵路徑然而，那些沒有國家電網(wǎng)或地理位置偏遠的國家和地區(qū)可能難以趕上時代大勢，甚至連低比例的可再生能源發(fā)電目標都難以實現(xiàn)。
據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟和社會事務(wù)部（Department of Economic and Social Affairs）統(tǒng)計，全球約有7.59億人居住于缺電的偏遠地區(qū)。如果將未接入國家電網(wǎng)的地方電網(wǎng)覆蓋的人口算進來，這個數(shù)字將上升到14億。生活在這些國家和地區(qū)的家庭主要依賴獨立的柴油發(fā)電機，這既產(chǎn)生大量的碳排放，也會釋放很多有毒物質(zhì)，如苯、砷和甲醛。柴油燃料的散裝運輸和長期儲存還威脅著這些社區(qū)的生態(tài)環(huán)境，每年數(shù)百萬升柴油的泄漏嚴重污染了當?shù)氐耐恋睾退础?
全球約有7.59億人缺電
在這種情況下，微型電網(wǎng)系統(tǒng)（mini-grids）或可補齊全球可再生能源發(fā)電的“最后一塊版圖”。
通常，我們更多提到的是微電網(wǎng)系統(tǒng)（micro-grids），它與傳統(tǒng)的電力供應(yīng)系統(tǒng)大不相同。所謂“傳統(tǒng)”的電力供應(yīng)系統(tǒng)是利用大型、集中式發(fā)電站生產(chǎn)電力，借由國家電網(wǎng)傳輸，最后通過集中管理的、分布在各地的配電網(wǎng)分配給電力消費者。微電網(wǎng)系統(tǒng)則是指由與用電端距離更近的雙向小型分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。
微型電網(wǎng)系統(tǒng)可補齊全球電力短缺的最后一塊版圖
與微電網(wǎng)系統(tǒng)主要為小型住宅或商業(yè)電力消費者供電不同，微型電網(wǎng)系統(tǒng)需要更大、更多的配置，可以為商業(yè)用戶、大學(xué)、工廠甚至整個島嶼供電，大體可以簡單地理解為“大一號的微電網(wǎng)系統(tǒng)”。因此，除了技術(shù)水平和基礎(chǔ)設(shè)施外，運營微型電網(wǎng)系統(tǒng)時需要考慮的問題遠比微電網(wǎng)多。
近些年，可再生能源技術(shù)得到長足發(fā)展，發(fā)電成本持續(xù)下降，各國政府和電力企業(yè)開始利用可再生能源微型電網(wǎng)系統(tǒng)推進偏遠地區(qū)電氣化試點項目。通過這些試點項目和案例，我們可以對微型電網(wǎng)系統(tǒng)落地的難點和優(yōu)化方式加以分析。
截至 2017 年 5 月加拿大離網(wǎng)社區(qū)分布地圖，按主要電源進行顏色編碼。
Canada Energy Regulator. Data: NRCan — Remote Communities Energy Database
在加拿大，有近300個社區(qū)未能接入北美電網(wǎng)和天然氣分配管道，其約70%的用能依賴柴油，另外的17%依靠其他化石燃料。一方面，使用柴油使這些地區(qū)用能的對外依存度極高。另一方面，柴油的發(fā)電成本約是國家電網(wǎng)覆蓋下普通發(fā)電形式成本的3~10倍，成本的增加加劇了社會不平等現(xiàn)象。
可再生能源微型電網(wǎng)系統(tǒng)能夠很好地化解這些問題，并加強偏遠社區(qū)的能源自主權(quán)。因此，在加拿大，無論是國家，還是地方政府，均十分支持發(fā)展微型電網(wǎng)項目。
從加拿大自然資源部（Natural Resources Canada）官網(wǎng)可以查詢到該國圍繞可再生能源技術(shù)、微型電網(wǎng)技術(shù)、社區(qū)管理層指導(dǎo)和社區(qū)基層能源觀的教育培訓(xùn)等方面，重點扶持了約40個項目，以推動可再生能源微型電網(wǎng)項目的落地，投資額高達6221萬美元（約合人民幣40256.7萬元）。
生活在加拿大育空地區(qū)（Yukon Territory）的克盧安（Kluane）第一土著民族將在聯(lián)邦政府的幫助下，整合并運行維護迪斯特拉克申貝（Destruction Bay）區(qū)域的可再生能源設(shè)備?3臺裝機容量為100千瓦的風電機組。為了提高風能利用效率，還將配備一個250千瓦時的儲能管理系統(tǒng)。
許多農(nóng)村地區(qū)沒有連接到主電網(wǎng)，微型電網(wǎng)可提供來自可再生能源的電力。
Abbie Trayler-Smith，Panos Pictures，英國國際發(fā)展部，CC許可
雖然很多國家都在加大對微型電網(wǎng)系統(tǒng)的投入力度，但已有的案例表明，在偏遠地區(qū)安裝可再生能源微型電網(wǎng)系統(tǒng)是一回事，確保其長期、可持續(xù)地運行是另一回事。
卡爾加里大學(xué)哈斯卡耶商學(xué)院教授Serasu Duran與團隊收集了1995年至2018年間，在全球偏遠地區(qū)安裝的100多個可再生能源微型電網(wǎng)項目的數(shù)據(jù)。（https://doi.org/10.1016/j.seps.2020.100999，CWEA公眾號后臺回復(fù)“11月報告”下載本文相關(guān)報告和論文）
結(jié)果顯示，很多項目在安裝后不久即失敗了，甚至60%以上的項目在安裝后的短短半年內(nèi)就遭到廢棄。Serasu認為，原因多為當?shù)厝狈邮芏群蛯I(yè)的維護知識。
可再生微型電網(wǎng)對于減少農(nóng)村社區(qū)對柴油燃料的依賴至關(guān)重要，但這些項目很多在安裝后并沒有用起來。圖：pxfuel
有些項目因為缺少本地技術(shù)人員的支持，僅僅是一些小故障就能使之陷入癱瘓。缺乏安全監(jiān)督，也讓社區(qū)成員對來自其他社區(qū)的蓄意破壞和偷竊電力的行為無可奈何。還有一些項目夭折的原因是當?shù)卣?、社會領(lǐng)袖和終端用戶沒有得到適當?shù)闹笇?dǎo)，選用的開發(fā)方案不符合社區(qū)的實際需求，人們對系統(tǒng)失去信任，又重新啟用柴油發(fā)電機。而項目的發(fā)展情況與投資者的期望相差甚遠，也導(dǎo)致后者不愿再加大投入，項目就此擱置了。
為了解決上述問題，各地的項目方在實踐中采取過很多方法，也積累了一些經(jīng)驗。來自低排放發(fā)展戰(zhàn)略全球伙伴關(guān)系（Low Emission Development Strategies Global Partnership）組織的成員Ieva Indriunaite和Sara Engstroem通過報告分享了他們在尼日利亞與塞拉利昂的成果：社區(qū)參與程度，以及社區(qū)成員能否充分受益于發(fā)展可再生能源，將決定著微型電網(wǎng)能否實現(xiàn)可持續(xù)運行。因此，在設(shè)計和規(guī)劃微型電網(wǎng)項目時應(yīng)充分考慮以下幾個方面：
盡可能吸納更多成員加入。為了最大限度提高社區(qū)參與度，應(yīng)當確保無人掉隊。在偏遠地區(qū)，婦女和其他邊緣化群體往往面臨公眾參與的社會和文化雙重障礙。必須想辦法沖破障礙，比如在從項目最初的宣傳期到?jīng)Q策與實施過程中推進社會性別主流化等，保證婦女和邊緣群體能更深層次地參與項目中。可培訓(xùn)和雇用社區(qū)成員操作微型電網(wǎng)。項目經(jīng)理需要確保生活在社區(qū)的人們知道如何修理和維護微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)施。
建立更多合作關(guān)系。形成不同部門和機構(gòu)間的有效合作是充分整合各機構(gòu)經(jīng)驗、技能、知識、資源和影響力的先決條件。從當?shù)夭块T和官員處，政府能夠更充分地了解當?shù)氐那闆r。從一些非官方咨詢機構(gòu)處，政府能夠得到更專業(yè)的指導(dǎo)和技術(shù)支持。如此一來，通過加強合作，政府能為全員參與微型電網(wǎng)的建設(shè)和運行搭建更好的平臺。
盡早舉辦第一次宣講活動。在微型電網(wǎng)項目開發(fā)的初期階段舉行社區(qū)參與活動尤為重要，項目決策者能通過類似的活動及時收集到社區(qū)人員的反饋，并根據(jù)反饋優(yōu)化電網(wǎng)項目的設(shè)計。因此，第一次宣講活動舉辦得越早越好。
保證持續(xù)的參與。舉辦一次全員參與的信息收集活動是一個良好的開端，但還不足以確保社區(qū)在微型電網(wǎng)帶來的潛在經(jīng)濟發(fā)展中受益，或者說不能帶來可持續(xù)的收益。在非洲一些微型電網(wǎng)項目的開展過程中，人們普遍承認項目并未實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，社區(qū)也沒有從中充分獲利。項目規(guī)劃應(yīng)該建立一種“長期參與能力”的開發(fā)和指導(dǎo)機制，并為相關(guān)企業(yè)提供資金支持，以吸引更多企業(yè)加入。
建立監(jiān)測和評估系統(tǒng)。應(yīng)建立監(jiān)測與評估系統(tǒng)，以追蹤每一項決策在社區(qū)參與項目中的應(yīng)用結(jié)果，從而支持項目設(shè)計的持續(xù)改進，也可以為其他有意向建立微型電網(wǎng)系統(tǒng)的國家和地區(qū)提供寶貴的經(jīng)驗。
此外，因為地處偏遠，交通不便，項目方應(yīng)主動在當?shù)貎Υ嬉恍﹤淦穫浼捅匾木S護設(shè)備，以保證發(fā)電效率和供電的穩(wěn)定性。CWEA
（編譯自卡爾加里大學(xué)網(wǎng)站和《社區(qū)參與是成功的微型電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵組成部分》報告）
來源：《風能》雜志 編譯| 夏云峰
