中國儲能網(wǎng)訊：目前，全球超過10億人都生活在缺電狀態(tài)中，而微電網(wǎng)技術可能會為偏遠地區(qū)的人們提供一個新選擇。
全球有超過10億人還在依靠蠟燭和煤油照明
在西半球電氣化程度最低的國家——海地，部分居民每月需要花費10美元購買蠟燭和煤油，用做家庭照明，這大概是美國普通家庭同類支出的125倍。許多印度居民需要支付額外費用，才能通過汽車電池為手機充電。在非洲，日光仍然是數(shù)百萬當?shù)鼐用竦闹饕彰鞣绞?。一些太平洋島嶼為滿足電力需求，不得不花費額外費用使用柴油發(fā)電機。目前，全球約有13億人無法獲得足夠的生活用電，雖然電網(wǎng)也在不斷擴展，但與很多人仍相距遙遠。
幫助偏遠地區(qū)獲得清潔能源的探索從未停止。結(jié)合當?shù)匕l(fā)展與硅谷式創(chuàng)業(yè)精神，工程師、科學家和經(jīng)濟學家共同構建了一種獨立的微電網(wǎng)概念，微電網(wǎng)可以快速部署，為單獨社區(qū)提供便宜的電力供應。這種先進的電氣化方案的目標是，建立小規(guī)?？稍偕茉聪到y(tǒng)，構建覆蓋發(fā)展中國家的照明微電網(wǎng)，幫助偏遠地區(qū)減少對化石能源的依賴，仿佛黑暗中一個個光明的小島。
過去，由于補貼不到位和基礎設施的缺失，偏遠地區(qū)的電力供應問題總是難以解決。但現(xiàn)在的環(huán)境對企業(yè)家來說已經(jīng)大為改善。新一代光伏電池板和風力渦輪機的價格更便宜，而且可以通過簡單的智能電網(wǎng)設備進行管理。在過去10年中，化石燃料價格不斷飆升，使得可再生能源更具競爭力。此外，聯(lián)合國制定了到2030年完成全球電力覆蓋的目標，也提供了政治上的推動力。
“我們對此充滿信心，而且和幾年前相比，經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)也為我們提供了更好的保障”。聯(lián)合國基金會負責能源接入的執(zhí)行理事麗琴達?范萊文(Richenda Van Leeuwen)說。但挑戰(zhàn)依然艱巨。國際能源署(IEA)2012年發(fā)布的分析報告指出，在現(xiàn)有發(fā)展模式下，全球缺電人口比例將從2010年的19%降至2030年的12%，這意味著即使到2030年仍將有近10億人生活在黑暗中。IEA同時還指出，要實現(xiàn)全球電力覆蓋的目標，目前規(guī)劃的每年140億美元投資遠遠不夠，必須要增加到每年490億美元。而集中式電網(wǎng)也僅能覆蓋30%的偏遠地區(qū)。
通過回顧那些正在進行的項目，從中發(fā)現(xiàn)技術和商業(yè)模式的創(chuàng)新點，利用這些經(jīng)驗幫助我們“點亮”整個世界。
印度，德姆古哈
2007年，印度年輕的企業(yè)家賈奈什?潘迪(GyaneshPandey)和拉特奈什?亞達夫(RatneshYadav)采用稻米谷殼作為生物質(zhì)原料，為一個擁有2000人口的偏遠農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)德姆古哈供電，幫助當?shù)貙崿F(xiàn)了電氣化。最初，他們了解到太陽能光伏板成本太高，同時當?shù)仫L力資源也很匱乏，但德姆古哈所在的比哈爾邦盛產(chǎn)水稻，具有豐富的生物質(zhì)原料資源。
潘迪就讀于紐約的倫斯勒理工學院，學習電氣工程學，他與朋友亞達夫籌劃了這個谷殼發(fā)電的項目。項目獲得了印度新能源和可再生能源部約1.2萬美元撥款，同時他們又自掏腰包4萬美金，購買了氣化爐并進行改造，用于將稻殼轉(zhuǎn)化為生物燃料，同時還購置了一臺32千瓦的發(fā)電機，搭建了覆蓋全村的輸電線路。
項目運行不到五個月，德姆古哈的居民不但已經(jīng)擁有了足夠的電力為手機充電，并且每家每戶都安裝了兩盞節(jié)能熒光燈，每晚可以照明6-8個小時。潘迪和亞達夫與曾在弗吉尼亞大學學習工商管理的馬諾伊?辛哈(ManojSinha)聯(lián)合成立了谷殼電力系統(tǒng)公司(Husk Power Systems)。目前，該公司已經(jīng)有80多個微型發(fā)電廠，為印度、烏干達和坦桑尼亞的約20萬居民提供電力。
德姆古哈的成功經(jīng)驗表明，對于那些每月生活成本支出在15-80美元的家庭來說，即使生活貧困，他們也愿意支付100盧比(約1.6美元)或更多的金錢來滿足最低用電需求。盡管這樣的支出比例要高于城市，但由于不用再大量購買煤油，他們整體支出仍然降低了。2007年，作為谷殼電力系統(tǒng)公司總裁的辛哈說，一開始沒有人相信谷殼作為生物燃料發(fā)電是一種可行的商業(yè)模式，“但是，當公司業(yè)務擴展到300多個村莊時，人們開始認同這種模式了?！?
印度是個巨大的市場。2011年，盡管印度只有約25%的居民缺乏電力供應——遠低于一些非洲國家80-90%的比例，但在印度，25%就意味著3億人口。政府為解決供電問題已經(jīng)投入了大量的資金和精力，并取得了一定成效，目前尚未接入主干電網(wǎng)的人數(shù)不到10年前的一半。印度政府還在繼續(xù)努力為居民提供足夠的電力供應，并力爭將最偏遠的地區(qū)納入電網(wǎng)覆蓋范圍。
當然，問題也同樣存在。在一些地區(qū)，隨著主干電網(wǎng)的不斷擴展，會與像谷殼電力系統(tǒng)公司這樣的小型電力供應商出現(xiàn)重疊覆蓋的問題。微電網(wǎng)的優(yōu)勢是提供更加穩(wěn)定可靠的電力供應，但相對來講費用也比較高，因為政府通常會優(yōu)先對基礎建設進行補貼。卡門指出，政府應該和企業(yè)就微電網(wǎng)監(jiān)管和融資標準達成共識，使微電網(wǎng)項目可以獲得投資——對于某些偏遠地區(qū)，微電網(wǎng)是唯一可行的電力解決方案。
南太平洋，托克勞
2012年6月的托克勞陽光明媚，一艘貨輪到達了這個位于南太平洋，由三個小島組成的國家。輪船上裝載了該國有史以來最大一批進口物資，其中包括4000多塊太陽能電池板，1000多塊儲蓄電池，以及數(shù)不清的釘子和螺絲。這些貨物使得托克勞在遏制全球變暖的戰(zhàn)役中占據(jù)了道德制高點：托克勞被認為是全球首個利用可再生能源徹底取代化石燃料的國家。
在此之前，和其他小島嶼國家一樣，托克勞依靠柴油發(fā)電機為其1400名居民提供電力。在光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的第一年，這套1兆瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)就已經(jīng)滿足了托克勞約93%的電力需求。目前，托克勞每年可以節(jié)省約80萬美元的燃油費用，這足以支付托克勞向新西蘭政府申請的微電網(wǎng)項目貸款。
2012年3月，加勒比島國阿魯巴率先承諾，在2020年前放棄使用化石燃料，目前，阿魯巴的風電可以滿足當?shù)鼐用?2%的電力需求。但對于擁有10900居民，日常電力需求約100兆瓦的阿魯巴來說，其面臨的挑戰(zhàn)要比托克勞大得多?！熬蜋z驗可再生能源的能源效率而言，這的確實是一個非常令人關注的試驗場”。
美國包括紐約州在內(nèi)的一些州，正在探索如何將主電網(wǎng)劃分成電力“島嶼”。在面對大范圍停電事故時，相對分立的“島嶼”可以正常運行。巴的項目，以及那些類似的小島國家電力項目，將有助于讓世人相信，全部使用可再生能源也可以建立可靠的電力系統(tǒng)。
托克勞還沒有實現(xiàn)百分之百使用可再生能源的目標。雨季的時候，原有的柴油發(fā)電機還會偶爾為電池充電，此外還有很多居民的廚房依賴于進口天然氣。政府計劃幫助居民采購更高效的電器，或者鼓勵人民轉(zhuǎn)而使用電炊具。空調(diào)被認為是沒有必要的奢侈品，已經(jīng)禁止供政府使用。如果經(jīng)濟運行良好，托克勞最快將在明年開始生產(chǎn)椰油，以便在日照不足時驅(qū)動發(fā)電機。
塞內(nèi)加爾，西內(nèi)穆薩阿卜杜
為了給手機充電，西內(nèi)穆薩阿卜杜的村民曾經(jīng)需要跋涉數(shù)十公里到鄰近的村莊，且電價高達每度110美元，而美國的平均電價僅為12美分。那些有電視機的居民則要使用汽車電池為其供電。2009年，該村布設了微電網(wǎng)，電力可以被直接輸送到住戶家中?，F(xiàn)在，當?shù)?00名居民需要支付的電價僅為每度1.4美元。供電公司表示，西內(nèi)穆薩阿卜杜的電能來自與風力、太陽能和柴油。通電后的那一年，村里的學生首次全部通過了期末考試，因為他們擁有了在夜晚學習條件。
這只是解決撒哈拉以南非洲地區(qū)能源問題的眾多項目之一，在這一地區(qū)，有近6億人的電力供應不足，超過人口總數(shù)的三分之二。西內(nèi)穆薩阿卜杜的項目引起了多方關注，因為它提供了一個公私合營的創(chuàng)新案例。
西內(nèi)穆薩阿卜杜的項目由德國Inensus公司和塞內(nèi)加爾的Matforce公司合作開發(fā)，分為兩部分：國際援助資金用于該村的電網(wǎng)基礎設施建設，電力生產(chǎn)和供應則需自籌資金。Inensus公司用智能電表跟蹤記錄村民的用電情況，并要求他們提前支付數(shù)周的電費。對于那些可以提前六個月預測和承諾用電量的用戶，會給予適當?shù)恼劭?。利用這些信息可以確保風力和太陽能發(fā)電系統(tǒng)高效運行，柴油發(fā)電機也不會負荷過重，有助于降低運行成本和減少排放量。通過這樣的方式，可以總體上減少10-20%的電力需求。
目前，Inensus公司正在將項目擴展至附近的5個村莊，并在坦桑尼亞啟動了一個覆蓋16個村莊、8.2萬人口的更大項目。彼得施米特說，坦桑尼亞政府的微電網(wǎng)政策可能是全世界最先進的，他們對每個電網(wǎng)接入點都給予500美元的補貼，這些補貼足以支付前期建設成本。但最大挑戰(zhàn)在于，如何說服坦桑尼亞政府放棄固定電價政策，這個阻礙了公司獲取利潤。他說，“一旦克服了這個困難，將可以加快私營部門能源供應的速度?！笨ㄩT指出，充分的商業(yè)競爭和有效的監(jiān)督可以避免價格戰(zhàn)，大部分項目都可以提供與柴油發(fā)電相當、甚至更低的價格。
華盛頓國際金融公司(IFC)的能源分析師佩普卡耶?巴杜耶(PepukayeBardouille)對微電網(wǎng)進行跟蹤研究，她認為，平衡政府招商引資的愿望和最貧困人口對電力的需求之間的關系是最為重要的。她問道：“我們是選擇推廣有價值的商業(yè)模式，還是為獲得電力而不惜一切代價?有時這二者是無法并存的?！?
集中式電網(wǎng)只能為偏遠地區(qū)提供所需電力的30%。
加拿大，阿特林
阿特林位于不列顛哥倫比亞省西北角的老礦區(qū)，這個礦業(yè)小鎮(zhèn)有大約400名居民。多年以來，該鎮(zhèn)唯一的電力來源就是柴油發(fā)電機。伴隨發(fā)電機的噪音和排出的廢氣，大量金錢化為烏有。占全村25%人口的特林吉特人(北美原住民，屬于塔庫河特林吉特第一國，Taku River Tlingit First Nation)決心找到替代方法。2002年-2003年的冬天，他們試驗了風力渦輪機，由于無法克服大風和冰凍帶來的問題，他們又修建了一座小型水電站。在投入了1500萬美元(包括政府補貼、集資和貸款)之后，阿特林水電站項目于2009年4月1日開始發(fā)電，發(fā)電量為2.1兆瓦。
水電站項目惠及當?shù)?，阿特林正逐漸擺脫對化石燃料的依賴，在去年一年中，溫室氣體排放減少了超過5000噸。此外，由于塔庫河特林吉特第一國擁有水電站的所有權，當?shù)鼐用裰Ц兜碾娰M依然會留在阿特林。阿特林特林吉特開發(fā)公司(Atlin Tlingit Development Corporation)的總經(jīng)理斯圖爾特?辛普森(Stuart Simpson)說，“我們利用這些錢償還水電站的貸款，同時還能產(chǎn)生一定的社會效益”。
在加拿大有175個原住民居住地或者北部偏遠的社區(qū)沒有與主干電網(wǎng)連接。他們大都依賴柴油提供電力。塔庫河特林吉特第一國的改用自建水電站發(fā)電后，其他社區(qū)也都希望能步其后塵。
在不列顛哥倫比亞省興起的這一波小水電開發(fā)項目，不但可以實現(xiàn)獨立供電，同時也可以并網(wǎng)運行。但其對生態(tài)環(huán)境有可能產(chǎn)生的潛在影響引起了很大的爭議?？偛课挥跍馗缛A的“荒野委員會”(Wilderness Committee)已經(jīng)表達了擔憂，他們認為小水電項目可能會影響到灰熊棲息地和鮭魚產(chǎn)卵的河流，但是實際情況很難判定。溫哥華的一個環(huán)境保護組織——太平洋鮭魚基金會一月份發(fā)布的一份報告顯示，并未發(fā)現(xiàn)鮭魚受到影響的確鑿證據(jù)。
BC可持續(xù)能源協(xié)會(BC Sustainable Energy Association)的執(zhí)行主任奈杰爾?普羅特爾(Nigel Protter)說，如果能夠很好的設計和運行，現(xiàn)代水力發(fā)電項目也可改善當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)，例如，阿特林水電站就專門建造了一條魚道，用于魚類通過堤壩，辛普森說，魚群的數(shù)量已經(jīng)有所增加。對于這個問題，普羅特爾表示，如果不修建水壩，僅靠河水發(fā)電，遠遠無法滿足發(fā)達國家中的很多偏遠地區(qū)的電力需求?！岸盟畨蝺λl(fā)電，往往又會產(chǎn)生額外的環(huán)境和社會影響”。
目前來看，阿特林水電站的發(fā)電量可以完全滿足當?shù)匦枨?，他們甚至考慮擴大項目使之與主干電網(wǎng)連接，以便于將電力輸送到育空北部地區(qū)?！?0年后，我們就可以還清銀行貸款，社區(qū)每年將會有幾百萬美元的收入”，辛普森說?！斑@個項目惠及子孫后代?！?來源：《環(huán)球科學》雜志2014年刊 撰文：杰夫?托爾夫森(Jeff Tollefson) 翻譯：劉維剛)
