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(shù)可能會為偏遠(yuǎn)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(jī)充電。在非洲，日光仍然是數(shù)百萬當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕彰鞣绞健Ｒ恍┨窖髰u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(jī)。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(kuò)展，但與很多人仍相距遙遠(yuǎn)。
幫助偏遠(yuǎn)地區(qū)獲得清潔能源的探索從未停止。結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展與硅谷式創(chuàng)業(yè)精神，工程師、科學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家共同構(gòu)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(yīng)。這種先進(jìn)的電氣化方案的目標(biāo)是，建立小規(guī)?？稍偕茉聪到y(tǒng)，構(gòu)建覆蓋發(fā)展中國家的照明微電網(wǎng)，幫助偏遠(yuǎn)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(chǔ)設(shè)施的缺失，偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力供應(yīng)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(fēng)力渦輪機(jī)的價格更便宜，而且可以通過簡單的智能電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)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(biāo)，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(jì)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(fù)責(zé)能源接入的執(zhí)行理事麗琴達(dá)?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(biāo)，目前規(guī)劃的每年140億美元投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)地區(qū)。
通過回顧那些正在進(jìn)行的項目，從中發(fā)現(xiàn)技術(shù)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(dá)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(yuǎn)農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)德姆古哈供電，幫助當(dāng)?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(dāng)?shù)仫L(fēng)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(xué)院，學(xué)習(xí)電氣工程學(xué)，他與朋友亞達(dá)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(jìn)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(jī)，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(jī)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(dá)夫與曾在弗吉尼亞大學(xué)學(xué)習(xí)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(dá)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(dāng)公司業(yè)務(wù)擴(kuò)展到300多個村莊時，人們開始認(rèn)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(yīng)——遠(yuǎn)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(yīng)，并力爭將最偏遠(yuǎn)的地區(qū)納入電網(wǎng)覆蓋范圍。
當(dāng)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(kuò)展，會與像谷殼電力系統(tǒng)公司這樣的小型電力供應(yīng)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(yīng)，但相對來講費用也比較高，因為政府通常會優(yōu)先對基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)行補貼。卡門指出，政府應(yīng)該和企業(yè)就微電網(wǎng)監(jiān)管和融資標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識，使微電網(wǎng)項目可以獲得投資——對于某些偏遠(yuǎn)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(dá)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(jìn)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(rèn)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(jī)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(fēng)電可以滿足當(dāng)?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(guān)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(biāo)。雨季的時候，原有的柴油發(fā)電機(jī)還會偶爾為電池充電，此外還有很多居民的廚房依賴于進(jìn)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?？照{(diào)被認(rèn)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(jì)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(jī)。
塞內(nèi)加爾，西內(nèi)穆薩阿卜杜
為了給手機(jī)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(dá)每度110美元，而美國的平均電價僅為12美分。那些有電視機(jī)的居民則要使用汽車電池為其供電。2009年，該村布設(shè)了微電網(wǎng)，電力可以被直接輸送到住戶家中。現(xiàn)在，當(dāng)?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(fēng)力、太陽能和柴油。通電后的那一年，村里的學(xué)生首次全部通過了期末考試，因為他們擁有了在夜晚學(xué)習(xí)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(yīng)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(guān)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)，電力生產(chǎn)和供應(yīng)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(yù)測和承諾用電量的用戶，會給予適當(dāng)?shù)恼劭?。利用這些信息可以確保風(fēng)力和太陽能發(fā)電系統(tǒng)高效運行，柴油發(fā)電機(jī)也不會負(fù)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(kuò)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(jìn)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(shè)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(yīng)的速度。”卡門指出，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(dāng)、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(jìn)行跟蹤研究，她認(rèn)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(guān)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(yuǎn)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(jī)。伴隨發(fā)電機(jī)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(fēng)力渦輪機(jī)，由于無法克服大風(fēng)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(dāng)?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(quán)，當(dāng)?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(yuǎn)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(dá)了擔(dān)憂，他們認(rèn)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(hù)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(shè)計和運行，現(xiàn)代水力發(fā)電項目也可改善當(dāng)?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(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足發(fā)達(dá)國家中的很多偏遠(yuǎn)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(dāng)?shù)匦枨?，他們甚至考慮擴(kuò)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)。“20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(xué)》雜志2014年刊 撰文：杰夫?托爾夫森(Jeff Tollefson) 翻譯：劉維剛)
