世界上有15億偏遠地區(qū)的居民用不上電。微電網(wǎng)是一種實用且相對較便宜的解決方案，可以幫助他們用上可靠的電力。
丹戎巴都勞勿鎮(zhèn)開起來就好像是從馬來西亞婆羅洲沿海的紅樹濕地上長出來似的。由舊夾板、波紋鋼以及鐵絲網(wǎng)草草搭建的房屋被木樁撐出水面。然而，如果你向內(nèi)陸進發(fā)，就會到達一片被上百個太陽能板覆蓋的空地上。這些太陽能板被裝在嶄新而光亮的金屬框架上。厚電線把電從太陽能板傳遞到一個裝了新門新窗的堅固屋子里。走進屋子，清冷涼爽的空氣驅(qū)走了嚴(yán)重的潮濕。熒光燈照亮了一排鋼柜，上面放著閃光燈和計算機屏幕。
這棟建筑是一個建造了兩年的小型發(fā)電設(shè)施的控制中心。發(fā)電設(shè)施可以為大約200人的小鎮(zhèn)提供電力。計算機會管理來自太陽能板和柴油發(fā)電機發(fā)放的電力，將其中的一部分儲存在大型鉛酸蓄電池里，并把剩余的電輸送出去滿足日益增長的本地需求。在這個小型電站建立之前，小鎮(zhèn)沒有穩(wěn)定的電力來源，即使少數(shù)幾個家庭擁有小型柴油發(fā)電機。而現(xiàn)在，所有居民一天24小時都可幾乎不受限制地用電。
在小鎮(zhèn)上，很多屋子的波狀鋼屋頂架著圓盤式衛(wèi)星電視天線，看起來有些格格不入。有些房子屋頂下垂，窗戶就是墻上挖出的幾個簡陋的洞，但卻有平板電視和吊扇，以及電熨斗和電飯煲這樣非常耗電的設(shè)備。此外，房子里還有需要日夜持續(xù)運轉(zhuǎn)的電器，比如冰箱。今年夏天的一個周六下午，孩子們拿著幾片從Tenggiri Bawal那里買的冰鎮(zhèn)西瓜，在鎮(zhèn)上閑逛。Tenggiri Bawal是一家小店的老板，她的店面位于一條木質(zhì)棧道的旁邊。這是連接小鎮(zhèn)屋子中最不穩(wěn)定的幾條棧道之一。三天前，她收到了遞送來的冰箱。現(xiàn)在她把西瓜、汽水和其他貨物儲存在冰箱里。當(dāng)孩子們聚集在她的小店時，Bawal笑了，用她有限的英語說：“生意很好。”
“微電網(wǎng)提供了一種把能源服務(wù)帶進沒有電網(wǎng)地區(qū)的新方法。但問題是，它只是一個可愛的研發(fā)呢，還是將成為主流經(jīng)濟的一部分？”
全世界有15億人無電可用，其中大部分是農(nóng)村居民。（例如，在印度，有2.68億沒有電用的居民生活在農(nóng)村地區(qū)，生活在城市的缺乏電力人口只有2.1千萬。）國際能源署（International Energy Agency）表示，想要給這些農(nóng)村居民供電，巴都勞勿鎮(zhèn)裝載的發(fā)電站（名為混合微電網(wǎng)）必不可少。這是因為把遙遠的社區(qū)連接到帶有大型集中發(fā)電站的傳統(tǒng)電網(wǎng)上十分昂貴，并且還可能需要超過10年時間。在某些時候，地理因素和經(jīng)濟狀況讓連接電網(wǎng)變成了永不可能的任務(wù)。混合微電網(wǎng)可以智能化地把多處當(dāng)?shù)仉娫唇Y(jié)合起來，可靠地提供電力。建造這樣的混合微電網(wǎng)和把電網(wǎng)擴展到缺乏用電的社區(qū)相比，要便宜得多，也要快得多。
Optimal Power Solutions（OPS）是一家澳大利亞的公司，設(shè)計了巴都勞勿鎮(zhèn)的微電網(wǎng)。這家公司今年正讓自己在東南亞和印度的裝備安裝量加倍。包括業(yè)界巨頭GE和ABB在內(nèi)的其他幾家公司也正研發(fā)和銷售類似的技術(shù)。
然而，實際情況卻遠更復(fù)雜。很多早期的微電網(wǎng)變成了問題所在，而它們發(fā)電的價格也比城市中央電網(wǎng)發(fā)電價格要高，有時前者會是后者的將近十倍。如果需要微電網(wǎng)給數(shù)千萬人帶來可靠的電力，微電網(wǎng)使用的技術(shù)和用來操作和維護它的系統(tǒng)需要獲得極大地改進。
“國際能源署和其他一些組織預(yù)測，20年后我們?nèi)詴?5億人用不上電，”加州大學(xué)伯克利分校能源教授丹尼爾·卡門說，他還是聯(lián)合國“人人享有可持續(xù)能源（Sustainable Energy for All）”計劃的顧問。“微電網(wǎng)提供了一個機會，可以讓我們思考一個把能源服務(wù)帶向無電網(wǎng)社區(qū)中的真正新穎模型。問題是，這樣的模型只是一個可愛的研發(fā)呢，還是將成主流經(jīng)濟的一部分？”、
在丹戎巴都勞勿鎮(zhèn)附近，一大排太陽能板（右圖）把電儲存到建筑內(nèi)部的一列鉛酸蓄電池（左圖）中。柴油發(fā)電機坐落在平臺上，和太陽能板以及蓄電池一起組成了微電網(wǎng)電站。
渴求電力
無論怎么高估電力對經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要性都不過分。冷風(fēng)扇讓教室變得更適于學(xué)習(xí)，照明讓學(xué)生可以在晚上讀書并做作業(yè)。冰箱可以防止食物和疫苗變質(zhì)。穩(wěn)定的電力供給能刺激經(jīng)濟的發(fā)展，這樣的刺激經(jīng)常從類似Bawal雜貨店這樣商業(yè)拓展的小例子開始。當(dāng)人們開始通過這樣的冒險掙錢以后，他們可以付錢購買更多的電，讓更富雄心的計劃變成了可能，進入財富增加的循環(huán)中。這樣的模式已經(jīng)被一個個國家的經(jīng)濟學(xué)家記錄下來。從長遠的角度來說，如果公司能獲得充足、穩(wěn)定、付得起的電力，就可以建立起穩(wěn)定的制造部門，擁有諸如半導(dǎo)體制造和汽車制造的設(shè)備。在尋求達到聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)時，秘書長潘基文說：“很顯然最重要的工具是能源。”
運輸能源需要傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)之外的選擇：國際能源署估計，現(xiàn)在農(nóng)村地區(qū)缺乏電力的居民中有三分之二將會需要來自某種分布式能源的電。這樣的分布式能源要么是微電網(wǎng)，要么是供單個家庭使用的獨立電力系統(tǒng)，因為它們離電網(wǎng)很遠，或是在地理上難以到達的區(qū)域。
“馬來西亞內(nèi)陸的某些區(qū)域不能被電網(wǎng)連接—這些地區(qū)沒有道路。所以微電網(wǎng)成了唯一的解決方法，” 馬來西亞農(nóng)村起電項目的領(lǐng)導(dǎo)人拉姆丹·巴巴（Ramdan Baba）在一間位于高聳辦公樓的23層辦公室里說。這座辦公樓位于吉隆坡附近的一塊雜亂無章的政府機構(gòu)區(qū)中。根據(jù)政府的計算，把一群臨近的村莊連接到130千米之外最近的電線上需要花費2億5千萬馬來西亞林吉特，也就是8000萬美元。“僅為了讓10個村莊的800個居民用上電，這是很大的一筆錢，”他說。“微電網(wǎng)只需花費大約9200萬林吉特（3000萬美元）就可以24小時穩(wěn)定地供應(yīng)電力。”
巴巴表示，到今年年底政府很可能會完成其為95%的馬來西亞婆羅洲居民帶來電里的目標(biāo)（兩年前計劃剛開始的時候，25%的居民用不到電）。到目前為止技術(shù)上的成功讓政府提高了速度。政府在努力把電帶向難以到達的區(qū)域并讓99%的馬來西亞婆羅洲居民用上電，也在計劃在2015年增加微電網(wǎng)的安裝量。
現(xiàn)在馬來西亞的窮鄰居印度尼西亞，還有其他一些東南亞國家也開始使用這些系統(tǒng)。印度已經(jīng)開始進行微電網(wǎng)實驗，印度政府正考慮如何在農(nóng)村地區(qū)更廣泛地使用這一技術(shù)，并用它支持這個國家以不穩(wěn)定著稱的農(nóng)村電網(wǎng)。在最貧窮的國家（例如孟加拉國）60%的人用不到電。這些國家的政府和外界的投資者現(xiàn)在對小型電源更感興趣，比如用太陽能給燈和手機充電，或是在個人家庭中安裝小型太陽能板。相同的情況也出現(xiàn)在非洲國家，比如肯尼亞，那里有84%的人沒有電。然而，太陽能燈卻不能給當(dāng)?shù)氐碾娏W(wǎng)絡(luò)帶來很大好處。用IEA審慎的結(jié)論來說，微電網(wǎng)“在農(nóng)村地區(qū)是一種有競爭力的解決方案，還可以讓未來的需求增長。”
因為微電網(wǎng)把電帶到了偏遠的地區(qū)，村民們安裝了電視、立體音響和冰箱（左上圖）。便利店的老板也開始銷售冰棒。一家鋸木廠也開始利用微電網(wǎng)運營（右上圖）。
然而，如果馬來西亞的經(jīng)驗說明了什么的話，那就是鋪開這套系統(tǒng)的過程可能會緩慢而低效，部分原因是政府和公用事業(yè)部門可能對新技術(shù)有戒心。在巴都勞勿鎮(zhèn)，政府要求OPS公司安裝600千瓦的柴油發(fā)電容量做備用，可是微電網(wǎng)是為峰載量僅為200千瓦而設(shè)計的。這么做的原因是政府并不能確定微電網(wǎng)是否像廣告中說得那么好。印度也有類似的情況。“這仍然是一個新的概念，”印度政府計劃委員會的顧問古普塔（Himanshu Gupta）說。“官僚們完全不了解微電網(wǎng)。”
發(fā)霉的太陽能板
Kalabakan是婆羅洲東北部一個偏遠的小鎮(zhèn)，離一片被懸崖隔絕的低洼盆地不遠。這塊盆地一直到1950年代才被外來者發(fā)現(xiàn)。直到幾年以前，Kalabakan鎮(zhèn)還沒有一條被完全鋪好的道路。居民們晚上只能用幾小時的電湊合一下。三年前，馬來西亞政府在這里資助建立了微電網(wǎng)，電力需求飛速增長，新顧客包括兩家鋸木廠，為當(dāng)?shù)氐姆ツ竟I(yè)提供服務(wù)。和巴都勞勿稍新一些的設(shè)備不同，Kalabakan的微電網(wǎng)已經(jīng)陷入混亂之中。
“這個地方正在崩潰”。當(dāng)OPS的高級經(jīng)理盧奇曼（Ritesh Lutchman）在微電網(wǎng)電站的地面上駕車時說。車下的柏油馬路是馬來西亞柔軟泥土和頻繁暴雨的受害者，盡管才筑好幾年，但卻凹凸不平得很嚴(yán)重。太陽能板發(fā)霉了，降低了電力輸出量。向性增長的植物幾乎和太陽能板一樣高，開始遮蔽太陽。一名幫助維護電站的工人找不到控制室的鑰匙，只能用一把螺絲起子捅開鎖。房子里很熱，因為自動冷氣扇壞了。盧奇曼懷疑高溫損壞了這一昂貴的設(shè)備，縮短了它的使用壽命。
更糟的是，一半的微電網(wǎng)沒法獲得電力。這是因為它們的柴油發(fā)電機無法同步。每次只有一臺發(fā)電機能被使用，而一臺發(fā)電機難以為分布網(wǎng)絡(luò)提供足夠的電力，讓其把電運輸出去。盧奇曼不知道問題的原因在哪里，因為幾天以前，當(dāng)?shù)氐墓と藬嚅_了數(shù)據(jù)中心，這是OPS和微電網(wǎng)唯一的通信聯(lián)系。工人用數(shù)據(jù)中心在網(wǎng)上沖浪，而盧奇曼在OPS收到了一大筆賬單以后才發(fā)現(xiàn)了這點。
在Kalabakan遇到的麻煩反映了一個更嚴(yán)重的問題：在這里還沒有一個維護和運營微電網(wǎng)的有用樣板。政府為系統(tǒng)掏錢，OPS這樣的公司設(shè)計、安裝它，并在兩年保修期內(nèi)保證它的運行。不過在這以后，就馬來西亞的例子來說，系統(tǒng)歸于當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)部門所管，Kalabakan就屬于這種情況。盡管OPS仍然在關(guān)注自己安裝的微電網(wǎng)，在兩年以后公司不再花錢維護它們。
和巴都勞勿稍新一些的設(shè)備不同，Kalabakan的微電網(wǎng)已經(jīng)陷入混亂之中。向性增長的植物幾乎和太陽能板一樣高，開始遮蔽太陽。
公共事業(yè)部門不是為微電網(wǎng)設(shè)立的。盧奇曼說：“有時候公共事業(yè)部門會請來懂發(fā)電機的人，但是他卻不了解怎么把發(fā)電機和系統(tǒng)中的其他部分連接。”在柴油發(fā)電機因日常維護而下線之后，部分地區(qū)出現(xiàn)了停電。當(dāng)重新連接后，它的電壓輸出沒有被調(diào)整在微電網(wǎng)自動控制系統(tǒng)需要的范圍內(nèi)。盧奇曼表示，只要簡單的調(diào)試就能修復(fù)這個問題，但當(dāng)?shù)毓彩聵I(yè)部門的工人卻不知道如何去做。他還說，當(dāng)?shù)氐墓彩聵I(yè)部門甚至沒有要求安裝微電網(wǎng)。在沒有人接受訓(xùn)練以獲得維護能力的情況下，這些微電網(wǎng)就這么給他們了。
世界銀行最近發(fā)布了一份報告，預(yù)警了一些挑戰(zhàn)。世界銀行國際金融公司的高級運營官巴杜耶（Pepukaye Bardouille)表示，她的團隊對微電網(wǎng)感到“興奮”，但他們正“試圖注入一劑務(wù)實主義良藥。” 巴杜耶解釋說，“常會發(fā)生的情況是，少數(shù)案例被吹捧成基于技術(shù)的、甚至只需花錢就行的解決方案。但事實上，輸送技術(shù)和維護技術(shù)的方法也是解決方案的一部分，如果這一部分沒處理好，技術(shù)就無法持續(xù)。”
在婆羅洲的一大片油棕種植園中間，電網(wǎng)的延伸突然停止了。政府在所有經(jīng)濟劃算的地方擴展電網(wǎng)。
拉姆丹·巴巴表示他的政府正尋找新方法來資助和維護微電網(wǎng)。設(shè)計和安裝微電網(wǎng)的公司將得到運營執(zhí)照，并獲得所發(fā)電力的擔(dān)保價格。這些公司只有控制好成本并在合同規(guī)定的時間里讓電網(wǎng)一直發(fā)電才能盈利。
電池的問題
微電網(wǎng)還面臨另外一個正在隱現(xiàn)的問題，這是一個技術(shù)問題。太陽能板和柴油發(fā)電機可以工作幾十年，但讓它們工作的電池壽命卻要短很多。“一般來說有了微電網(wǎng)，你需要的能源儲存系統(tǒng)在現(xiàn)有的技術(shù)條件下每五到七年就必須換一次。這是很大的資本成本，”凱瑟琳·斯蒂爾（Katherine Steel）說。她在麻省理工學(xué)院接受訓(xùn)練成為一名工程師，現(xiàn)在正領(lǐng)導(dǎo)世界銀行的照亮非洲（Lighting Africa）計劃。如果替換的電池不在預(yù)算中，那么微電網(wǎng)的有效壽命將被限制在短短幾年。
根據(jù)OPS公司的說法，鉛酸蓄電池會讓微電網(wǎng)的成本相對較高。原因是鉛酸蓄電池需要經(jīng)常更換，而且它們價格昂貴，讓微電網(wǎng)的設(shè)計者們非常依賴柴油發(fā)電來為夜間供電。相對添加更多的太陽能板和電池來在夜間提供電力而言，使用柴油發(fā)電更加便宜。為了解決這一問題，OPS現(xiàn)正在測試Aquion公司的電池。Aquion是卡耐基梅隆大學(xué)在匹茲堡的公司。Aquion電池可以讓微電網(wǎng)幾乎不使用柴油，降低碳排放量，并極大地減少運營成本。
“微電網(wǎng)仍然需要不少柴油，”卡耐基梅隆大學(xué)的教授杰伊·惠特克（Jay Whitacre）說。他發(fā)明了Aquion公司的技術(shù)。“下一個目標(biāo)是盡管我們?nèi)孕枰裼桶l(fā)電機，但卻幾乎不用打開它們。我們的電池可以做到這一點。” Aquion電池的工作原理很像在電動汽車中使用的鋰離子電池。鋰離子電池更加耐用，但卻比鉛酸蓄電池要貴得多。但是，Aquion公司的技術(shù)使用遠更便宜、生產(chǎn)簡便的材料，讓新電池的成本對壽命較短的電池形成競爭力。后者正被廣泛用于微電網(wǎng)中。“我們的電池價格和現(xiàn)有高質(zhì)量的鉛酸蓄電池相仿，”他說。“但是鉛酸蓄電池必須在溫度更低的環(huán)境下保存，而且在幾千次循環(huán)以后就需要被換掉。我們的電池的持久性要強很多，大概是鉛酸蓄電池的兩到三倍。”
通過減少柴油消耗節(jié)約下來的成本十分重要。巴都勞勿微電網(wǎng)的設(shè)計是為了從柴油中獲得更多的電，但使用了更便宜電池的系統(tǒng)也許只在緊急情況和持續(xù)糟糕的天氣狀況下才需要發(fā)電機。在降低了電池成本和柴油消耗之后，每千瓦時電的成本可以從1美元降至40美分。
然而，即使這樣的價格仍然低于電網(wǎng)的電價。馬來西亞政府補貼了微電網(wǎng)用電，這樣村莊中的電費和城市電費就差不多了。但是政府補貼不能永遠持續(xù)下去，一個原因是村民每消耗一千瓦時的電，政府的補貼就要增加。對像印度這樣比較貧困的國家來說，微電網(wǎng)發(fā)電高昂的成本甚至是比大規(guī)模部署更大的障礙。
“想讓微電網(wǎng)成為像手機那樣迅速飛躍的技術(shù)，政府需要為電網(wǎng)提供和手機服務(wù)媲美甚至更好地服務(wù)，價格還需更低，” 斯蒂爾說。“我認(rèn)為需要這樣的轉(zhuǎn)變，但短期內(nèi)不會發(fā)生。”
更可能出現(xiàn)的情況是微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)互相補充。隨著傳統(tǒng)電網(wǎng)由城市擴散到鄉(xiāng)村，以及鋪設(shè)良好的道路讓偏僻的社區(qū)變得不再遙遠，把電網(wǎng)鋪設(shè)到這些社區(qū)從經(jīng)濟上來說更劃算。如果微電網(wǎng)已經(jīng)設(shè)置好，可以被最終吸收到更大的電網(wǎng)中去。在電力需求的高峰時段，公共事業(yè)部門可以利用儲存在微電網(wǎng)電池中的電，或是用他們的柴油發(fā)電機增加電力供給。這樣，混合電網(wǎng)將讓已有電網(wǎng)的適應(yīng)力極大地增加。對城市來說，隨著電池成本的下降，微電網(wǎng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)不可靠時的吸引力的確在增加。它可以成為保證工廠和其他使用者可以信賴的電源。
要讓基礎(chǔ)設(shè)施做出這些巨大改變需要很多年，也需要大量的投資。但在同時，微電網(wǎng)已經(jīng)開始改變一些人的生活?；氐桨投紕谖疰?zhèn)，微電網(wǎng)系統(tǒng)正平穩(wěn)前進，村民們也對如何使用電有了新的想法。一位女性買了一臺刺繡機，希望開始銷售定制服裝。巴都勞勿鎮(zhèn)發(fā)展委員會的主任正在游說希望獲得一份政府補助金，來開辦一家從微電網(wǎng)中獲得電力的食品加工工廠。既然小鎮(zhèn)有了穩(wěn)定的電力，當(dāng)?shù)貙W(xué)校的老師也從大陸的城市中搬到島上。
