目前，全球超過 10億人都生活在缺電狀態中，而微電網技術可能會為偏遠地區的人們提供一個新選擇

　　雖然電網在不斷擴展，但與很多人仍相距遙遠。幫助偏遠地區獲得清潔能源的探索從未停止。工程師、科學家和經濟學家共同提出了微電網( microgrid)概念——可快速部署，以較低成本為單個社區提供電力。其目標是，在發展中國家的各個地方分別建立小規模的可再生能源系統，幫助偏遠地區減少對化石能源的依賴。

　　過去，由于補貼不到位和基礎設施缺失，偏遠地區的電力供應問題總是難以解決。但現在的環境對企業家來說已大為改善。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設備進行管理。過去 10年中，化石燃料價格不斷飆升，使可再生能源更具競爭力。此外，聯合國制定了一個目標，即到 2030年，讓全球所有人口都接入電網，這也為可再生能源的發展提供了政治上的推動力。

　　那些正在進行的微電網項目可以讓我們在技術和商業模式上獲得一些經驗，這有助于幫助更多偏遠地區驅走黑暗。

　　印度德姆古哈稻谷殼發電

　　2007年，印度年輕企業家賈奈什 ·潘迪( Gyanesh Pandey)和拉特奈什 ·亞達夫(Ratnesh Yadav)采用稻谷殼作為生物質原料，幫助擁有 2000人口的偏遠農業小鎮德姆古哈實現了電氣化。

　　該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，同時他們又自籌 4萬美元，購買了氣化爐并加以改造，用于將稻谷殼轉化為生物質燃料。他們還購置了一臺 32千瓦的發電機，并搭建了覆蓋全村的輸電線路。項目運行不到 5個月，德姆古哈的居民不但已經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能熒光燈，每晚可以照明 6至8個小時。兩人與曾在弗吉尼亞大學學習工商管理的馬諾伊 ·辛哈(Manoj Sinha)聯合成立了谷殼電力系統公司(Husk Power Systems)。目前，該公司已經擁有 80多個微型發電廠，為印度、烏干達和坦桑尼亞約 20萬居民提供電力。

　　德姆古哈的成功經驗表明，即使是每月生活支出只有 15至80美元的貧困家庭，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。2007年，作為公司總裁的辛哈說，最初沒人相信用谷殼作為生物質原料來發電是可行的，“但當公司業務擴展到 300多個村莊時，人們開始認同這種商業模式了”。

　　目前，谷殼電力系統公司已經成長為全球最大的微電網開發商之一。他們計劃在 5年內為印度和東非 500多萬用戶提供電力。隨著太陽能光伏板成本下降，該公司正在建設太陽能微電網和與之匹配的蓄電池裝置，太陽能-生物質能混合電站也正在進行試驗，旨在提供 24小時不間斷的電力。

　　當然，問題也同樣存在。在一些地區，主干電網的不斷擴展，會與微電網供應商的服務區域發生重疊。微電網的優勢是穩定、可靠，但費用也較高，因為公司往往會把錢投入基礎設施，而不是讓電價更低。加利福尼亞大學伯克利分校的能源專家丹尼爾·卡門( Daniel Kammen)認為，政府和企業應該就微電網的監管和融資標準達成共識，這樣就可以鼓勵，而非阻礙微電網的發展——對于某些偏遠地區，微電網是唯一可行的電力解決方案。

　　托克勞的光伏模式

　　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。此前，和其他島嶼國家一樣，托克勞依靠柴油發電機為 1400名居民提供電力。在光伏發電系統運行的第一年，這套 1兆瓦的太陽能發電系統就已經滿足了托克勞約 93%的電力需求。目前，托克勞每年可以節省約 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項目貸款。

　　在“碳作戰室 ”(Carbon War Room)等組織的幫助下，一些加勒比島國已經參與到了遏制全球變暖的行動中來。 “就檢驗可再生能源的能效而言，這的確是一個非常令人關注的試驗場，”美國落基山研究所( Rocky Mountain Institute)的埃默里 ·洛文斯( Amory Lovins)說。他指出，從微電網中獲得的經驗，也有助于更好地管理陸上能源。美國包括紐約州在內的一些地區，正在探索如何將主電網劃分成電力“島嶼”。在面對大范圍停電事故時，相對獨立的“島嶼”可以正常運行。此外，洛文斯還表示，那些類似的小島國家的電力項目，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。

　　托克勞還沒有實現完全使用可再生能源的目標。雨季，原有的柴油發電機還會為電池充電，也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，或者鼓勵人們轉而使用電力炊具。如果經濟運行良好，托克勞最快將在明年開始生產椰油，以便在日照不足時驅動發電機。托克勞能源部長福阿·托洛阿( Foua Toloa)說，“托克勞已經儲備了大量用于生產椰油的原料”。

　　西內穆薩阿卜杜的創新商業

　　西內穆薩阿卜杜的村民曾需跋涉數十千米，到鄰近村莊給手機充電，且電價高達每度 110美元。2009年，該村布設了微電網，電力可以直接輸送到家中。現在，當地 900名居民需要支付的電價僅為每度 1.4美元。供電公司表示，西內穆薩阿卜杜的電能來自風力、太陽能和柴油。

　　這只是解決撒哈拉以南非洲地區能源問題的眾多項目之一。該地區有近 6億人面臨電力供應不足，超過人口總數的三分之二。西內穆薩阿卜杜項目引起了多方關注，因為它提供了一個公私合營的創新案例。

　　西內穆薩阿卜杜的項目由德國 Inensus公司和塞內加爾 Matforce公司合作運行，國際援助資金用于建設電網基礎設施，電力生產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周的電費。對于那些可以提前 6個月預測和承諾用電量的用戶，會給予適當的折扣。利用這些信息，可以確保風力和太陽能發電系統高效運行，柴油發電機也不會過載，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。

　　盡管西內穆薩阿卜杜村民的電費是城市居民的 3倍多，但這種商業模式的目的在于探索電力供應的可持續性和靈活性。 Inensus公司的運營主管尼科 ·彼得施米特(Nico Peterschmidt)說，未來可以由當地公司建設電網，并將發電業務外包，不但可以增強競爭力，還能讓用電企業和居民自由選擇電力供應商。

　　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、 8.2萬人的大項目。彼得施米特說，坦桑尼亞政府的微電網政策可能是全世界最先進的，他們對每個電網接入點都補貼500美元，這些補貼足以支付前期建設成本。但最大的挑戰在于，如何說服坦桑尼亞政府放棄固定電價政策，這阻礙了公司獲取利潤。他說：“一旦克服這個困難，將提高私營部門供應能源的效率”。卡門指出，充分的商業競爭和有效的監督可以避免價格戰，大部分項目都可以提供與柴油發電相當，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(Pepukaye Bardouille)對微電網進行了跟蹤研究，她認為，在政府招商引資的訴求與為貧困人口提供電力的愿望之間做出恰當的選擇，是最重要的。她問道：“我們是想推廣可行的商業模式，還是不計代價地為人們提供電力?有時，這兩者是無法并存的。”

　　聯合國環境規劃署(UNEP)的能源金融專家迪安·庫珀(Dean Cooper)表示，UNEP正在不同的國家推動微電網示范工程，以確定最佳的政策和模式。巴杜耶說，“所有的商業模式都可以說得天花亂墜，但實際操作起來往往難度很大”。

　　(譯者劉維剛是中國科學院廣州能源研究所的助理研究員。文字及圖片均由《科學美國人》中文版授權刊登，本報編輯有刪減。更多內容請看《環球科學》2014年第5期)