近年來(lái)，全球供電發(fā)展勢(shì)頭迅猛。自2010年以來(lái)，全球有8億人口用上了電。然而，截至2018年年底，未通電人口仍有8.6億，其中有98%生活在非洲和亞洲。
可為這些人群持續(xù)供電的主要解決方案有三種：延伸電網(wǎng)、太陽(yáng)能戶用系統(tǒng)和小型電網(wǎng)。選擇這些解決方案的經(jīng)濟(jì)考量主要取決于與電網(wǎng)的距離、人口密度和服務(wù)水平。
延伸電網(wǎng)是最典型的回答，但這種方法存在數(shù)個(gè)問(wèn)題。對(duì)于偏遠(yuǎn)社區(qū)來(lái)說(shuō)，延伸電網(wǎng)可能非常昂貴，而且供電質(zhì)量并不一定高（也就是所謂的“差電網(wǎng)”）。
個(gè)人發(fā)電系統(tǒng)是一種為低人口密度地區(qū)提供基礎(chǔ)質(zhì)量服務(wù)的極為有效的方法，例如太陽(yáng)能燈或太陽(yáng)能戶用系統(tǒng)（SHS）。過(guò)去數(shù)年，SHS制造商和經(jīng)銷商取得了重大進(jìn)展，如BBOXX、Mobisol、Fenix International、道達(dá)爾和施耐德電氣等。然而，這些解決方案通常用于為低功率電器供電，屬于過(guò)渡性方案。
過(guò)去五至十年，小型電網(wǎng)、本地電網(wǎng)和獨(dú)立電網(wǎng)蓄勢(shì)待發(fā)。與太陽(yáng)能戶用系統(tǒng)相比，在人群足夠密集的情況下，這類電網(wǎng)的成本更低，可提供的供電服務(wù)質(zhì)量也與延伸電網(wǎng)相類似。
我們重點(diǎn)關(guān)注了31個(gè)亞非國(guó)家。在這些國(guó)家中，出于監(jiān)管、歷史或經(jīng)濟(jì)原因，小型電網(wǎng)意義重大。我們還分析了小型電網(wǎng)的上游產(chǎn)業(yè)（組件制造商和集成商），這些國(guó)家的監(jiān)管框架以及相關(guān)項(xiàng)目。
上游行業(yè)的主要趨勢(shì)：技術(shù)創(chuàng)新與集裝箱式
小型電網(wǎng)/微電網(wǎng)/納米電網(wǎng)？
這些術(shù)語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)挺復(fù)雜，人們很難找到兩種對(duì)小型電網(wǎng)的類似定義?；赗EN21、UNFCCC和ARE的定義，我們將小型電網(wǎng)定義為：綜合峰值功率介于10kW-10MW，通過(guò)本地電網(wǎng)連接多名用戶的一個(gè)或多個(gè)分布式發(fā)電系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)與主電網(wǎng)完全隔離。而沒(méi)有完全與主電網(wǎng)隔離的系統(tǒng)就被稱為微電網(wǎng)。峰值功率更?。?lt;10kW）的電網(wǎng)被稱為納米電網(wǎng)。
其中大部分項(xiàng)目是在社區(qū)層面（通常為村鎮(zhèn)）發(fā)電和配電，這些項(xiàng)目也可用于商業(yè)、工業(yè)、軍事或農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
最初，小型電網(wǎng)完全是以柴油發(fā)電或水力發(fā)電為基礎(chǔ)的。過(guò)去10年，光伏價(jià)格的下跌有利于開(kāi)發(fā)基于光伏的小型電網(wǎng)。當(dāng)前的典型項(xiàng)目包括光伏組件、電池、備用柴油發(fā)電機(jī)、能源管理系統(tǒng)（EMS）。此外，當(dāng)然還包括逆變器、電表和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，
如圖所示。
小型電網(wǎng)的主要組成部分
電池：小型電網(wǎng)總成本的一個(gè)關(guān)鍵組成部分
在一個(gè)典型的小型光伏電網(wǎng)中，電池是資本性支出（CAPEX）和運(yùn)營(yíng)支出（OPEX）的關(guān)鍵組成部分。就村鎮(zhèn)電氣化而言，可靠性是首要要求。由于技術(shù)人員到場(chǎng)較為困難，大多數(shù)EPC公司都會(huì)選擇成熟的低成本技術(shù)。
因此，對(duì)于中小型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)（如小于一兆瓦），鉛酸電池仍然是目前最常用的技術(shù)。它們的每千瓦時(shí)名義成本較低，是市場(chǎng)上眾所周知的主流技術(shù)，因此也更易于維護(hù)或?qū)ふ覀浼?。然而，鉛酸電池對(duì)溫度的敏感性高、放電深度低，此外，壽命也短，這往往讓它們成為系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。
大多數(shù)離網(wǎng)系統(tǒng)所處的惡劣環(huán)境為創(chuàng)新提供了機(jī)遇。鋰電池越來(lái)越多的被用于小型電網(wǎng)。過(guò)去幾年，新的儲(chǔ)能技術(shù)亦得以試用（如液流電池、鋅-空氣電池、鈉鎳電池、鈉離子電池等），成功率不一。
幾家接受采訪的小型電網(wǎng)開(kāi)發(fā)商和EPC公司表示，即使有少數(shù)幾家開(kāi)發(fā)商愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，仍然需要一種可以降低系統(tǒng)總持有成本的、更可靠的技術(shù)。
能源管理系統(tǒng)：系統(tǒng)的大腦
混合電力（柴油發(fā)電機(jī)組、光伏、電池、水電等）令系統(tǒng)更加復(fù)雜，必須由本地智能系統(tǒng)管理。這種本地EMS智能系統(tǒng)由軟件和硬件控制方案組成。從控制器到具備預(yù)測(cè)和先進(jìn)優(yōu)化算法功能的本地計(jì)算機(jī)，這些系統(tǒng)的種類繁多。
但是，智能程度并非越高越好。小型電網(wǎng)設(shè)計(jì)方必須在高效電源管理、低成本和高靈活度之間找到一個(gè)折中點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，確定最適合特定項(xiàng)目的EMS系統(tǒng)的關(guān)鍵在于經(jīng)驗(yàn)。
集成：標(biāo)準(zhǔn)化之路
目前，大多數(shù)小型電網(wǎng)都是定制的。項(xiàng)目融資需求和社區(qū)需求確定之后，就會(huì)選出一家EPC公司設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)，然后會(huì)建造一個(gè)特定的房間用于安裝逆變器和電池，每一個(gè)部件都由當(dāng)?shù)毓と嗽诂F(xiàn)場(chǎng)組裝。
雖然CAPEX非常低，但這一類解決方案往往存在很高的故障率。例如，在塞內(nèi)加爾1996年-2011年間安裝的小型電網(wǎng)中，僅有25%-35%的電網(wǎng)至今仍在運(yùn)行。
近年來(lái)，出現(xiàn)了一些解決這一問(wèn)題的新方案，例如集裝箱式標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)中的每個(gè)組件都是在工廠里預(yù)先組裝完備的（甚至連太陽(yáng)能組件都是使用折疊/展開(kāi)系統(tǒng)捆綁在一起的），只需要把集裝箱運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后再打開(kāi)即可。使用這類系統(tǒng)可以避免大多數(shù)在定制項(xiàng)目中經(jīng)常出現(xiàn)的隱性成本（例如部件丟失、被盜、多種部件供應(yīng)、安裝質(zhì)量低下等）。
另一方面，為了降低CAPEX，這些系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模效應(yīng)。通過(guò)分析主要集成商的項(xiàng)目（如Redavia、施耐德電氣、溫氏能源、Africa Greentec等），我們發(fā)現(xiàn)，至2019年年底，全球已開(kāi)發(fā)的此類項(xiàng)目有30個(gè)（不僅限于農(nóng)村電氣化項(xiàng)目），計(jì)119個(gè)集裝箱式系統(tǒng)。
鞏固小型電網(wǎng)監(jiān)管框架
我們制定了一個(gè)用于比較30多個(gè)國(guó)家小型電網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展階段的指標(biāo)。通過(guò)對(duì)監(jiān)管框架、已公布項(xiàng)目和現(xiàn)有項(xiàng)目、各國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況以及當(dāng)?shù)匦⌒碗娋W(wǎng)參與方的分析，我們可以逐年比較這些國(guó)家的發(fā)展情況。
2019年小型電網(wǎng)在非洲地區(qū)的發(fā)展情況
8個(gè)非洲國(guó)家（包括埃塞俄比亞、肯尼亞和尼日利亞)已發(fā)展到較成熟階段。過(guò)去兩年，這些國(guó)家發(fā)布了逾75個(gè)小型電網(wǎng)項(xiàng)目招標(biāo)公告，制定了小型電網(wǎng)開(kāi)發(fā)新規(guī)定（例如上網(wǎng)電價(jià)、補(bǔ)貼、私人經(jīng)營(yíng)許可證、小型電網(wǎng)并入主電網(wǎng)可能性）。
這些國(guó)家已經(jīng)確定了農(nóng)村電氣化國(guó)家目標(biāo)，其中包括開(kāi)發(fā)小型電網(wǎng)（例如埃塞俄比亞和尼日利亞）。推動(dòng)開(kāi)發(fā)離網(wǎng)解決方案的國(guó)際資金也出現(xiàn)增長(zhǎng)（如FEI OGEF、國(guó)際太陽(yáng)能聯(lián)盟、世界銀行等）。
亞洲的監(jiān)管變化不甚明顯
全球范圍內(nèi)，印度仍然是小型電網(wǎng)發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膰?guó)家，但印度卻缺乏更有效的推進(jìn)框架。例如，2016年，印度起草了一份小型電網(wǎng)政策草案，但自此之后，草案再無(wú)變化。作為亞洲電氣化率最低的國(guó)家，緬甸被許多人認(rèn)為是短期內(nèi)最具潛力的亞洲國(guó)家，但為了充分發(fā)掘潛力，緬甸仍需要一個(gè)更成熟的框架。
Solar Media作者Tom Kenning于2018訪問(wèn)Husk Energy公司位于印度北方邦的小型電網(wǎng)
項(xiàng)目：雖然市場(chǎng)潛力巨大，但不確定程度很高
我們研究了400多份全球通告、招標(biāo)公告、國(guó)家或私人目標(biāo)中提出的，有望于2026年建成的約63000個(gè)小型電網(wǎng)。為了描述這些項(xiàng)目的確定性程度，我們決定將其分為三大類。
已安裝項(xiàng)目是指已建成的、未來(lái)數(shù)年也會(huì)保持現(xiàn)狀的項(xiàng)目。需要指出的是，在這些項(xiàng)目中，根據(jù)國(guó)家和開(kāi)發(fā)商的不同，未量化的一部分可能會(huì)遇到技術(shù)障礙。
規(guī)劃或在建項(xiàng)目是指已獲融資、已招標(biāo)并在大多數(shù)情況下，已由EPC公司中標(biāo)的項(xiàng)目。這些項(xiàng)目最終完工的可能性極高（雖然與公布的投產(chǎn)日期相比可能會(huì)出現(xiàn)延誤）。
國(guó)家或公司目標(biāo)是指國(guó)家或公司為開(kāi)發(fā)一定數(shù)量的小型電網(wǎng)所做的承諾（通常未獲得完全融資），一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有確定準(zhǔn)確地點(diǎn)。雖然這些目標(biāo)展示了雄心壯志，但應(yīng)該謹(jǐn)慎考量。
考慮到上述類別，我們可以確定兩種情況：一種是現(xiàn)實(shí)的情況（甚至略為悲觀），即全球?qū)惭b逾9000個(gè)小型電網(wǎng)（而目前只有3200個(gè)）；另一種樂(lè)觀的情況是至2026年，全球可建成6萬(wàn)個(gè)新的小型電網(wǎng)。
需要指出是，三個(gè)國(guó)家（印度、尼日利亞和緬甸）在國(guó)家或公司目標(biāo)中的占比達(dá)到了95%。這些國(guó)家將公告轉(zhuǎn)化為實(shí)際項(xiàng)目的能力將是市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵所在。
廣闊前景與短期不確定因素
即使只考慮現(xiàn)實(shí)的情況，我們也可以估算出，未來(lái)六年，小型電網(wǎng)市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率至少會(huì)達(dá)到20%。這一市場(chǎng)的增長(zhǎng)既不受發(fā)展?jié)摿λ?，也不被公司和?guó)家開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的意愿所左右，而是受制于技術(shù)和財(cái)務(wù)問(wèn)題。
私人經(jīng)營(yíng)小型電網(wǎng)的商業(yè)模式的可行性還未獲證實(shí)，大多數(shù)這類項(xiàng)目依賴國(guó)家或國(guó)際補(bǔ)貼。因此，政治不穩(wěn)定性和國(guó)際計(jì)劃對(duì)這些電網(wǎng)的影響很大。以2019年為例，確定投產(chǎn)的新項(xiàng)目有236個(gè)，而計(jì)劃投產(chǎn)的新項(xiàng)目則有1260個(gè)。
此外，大多數(shù)小型電網(wǎng)所處的惡劣環(huán)境需要更可靠的解決方案，這些解決方案可以在不增加CAPEX的前提下降低項(xiàng)目維護(hù)成本。新的組件技術(shù)（如電池、EMS等）和新的集成模式（如集裝箱式標(biāo)準(zhǔn)化小型電網(wǎng)）是當(dāng)下解決這些問(wèn)題的主要推動(dòng)力量。
