微電網：點亮全球“能源孤島”的夜空

海地是西半球電氣化程度最低的國家，只為了照明，有些地方的居民一個月就要花10美元來買蠟燭和燈油，這大約相當于一般美國家庭用電照明花費的 125倍;在印度，許多人用汽車電池給手機充電，還要額外付費;數(shù)百萬非洲人照明仍是靠陽光;在一些太平洋(601099,股吧)小島國，用柴油發(fā)電會使預算超支;雖然全世界的電網一直在擴張，但仍有近13億人口沒有生活用電，電網對許多人來說依然遙遠。

為了探索給農村帶來清潔能源的最佳途徑，科學家、工程師、經濟學家正在和企業(yè)家聯(lián)合起來，結合當?shù)氐那闆r，研究設計獨立的“微電網”。這種微電網成本低廉，能一次性地在一個社區(qū)里很快架設好。其主要目標是建設小規(guī)模的可再生能源系統(tǒng)，為所有發(fā)展中國家建造經濟實惠的分布式“燈光列島”，幫那些偏遠社區(qū)擺脫對化石燃料的依賴。

過去在一些偏遠農村，曾采取補貼政策來建設基礎設施，隨著補貼失效和設施的損壞，這些努力也付諸流水。但現(xiàn)在一些大企業(yè)做得更好：用簡單智能電網設備來管理新一代更廉價的光伏電池和風力發(fā)電機。過去十年來，化石燃料的價格已突飛猛漲，這也讓可再生能源更有競爭力。聯(lián)合國制定的一個目標是，到2030年在全世界范圍普及用電。

“目標已經定了，與幾年前相比，現(xiàn)在經濟的作用要大得多。”聯(lián)合國資助能源通道總干事理查德曼˙范里溫說，目前的形勢仍很嚴峻。據(jù)國際能源機構的一份2012 年分析報告預測，按照目前的計劃，用不上電的人口比例從2010年到2030年將從19%下降到12%，也就是說仍有10億人生活在黑暗中。要想實現(xiàn)普及用電，也意味著預計投資要從每年的140億美元提高到490億美元。在農村地區(qū)，中央電網預計只能解決其中約30%用電需求。

在已實施的計劃中，有一些成功的典范，那里的技術和商業(yè)化經驗對世界上其他情況相似的地區(qū)都有著重要借鑒意義。

印度，塔庫哈

塔庫哈(Tamkuha)的意思是“黑暗的迷霧”。這里是比哈爾邦的一個小鎮(zhèn)，約有2000人。2007年，兩個年輕的印度企業(yè)家甘奈什˙潘迪和拉奈什˙雅達夫來到偏遠的印度農村塔庫哈，利用稻殼發(fā)電給這里的家庭帶來了光明。他們知道，太陽能光伏電池板對他們的計劃而言太貴了，這里的風力也不夠發(fā)電，但比哈爾邦有著豐富的稻谷資源。

潘迪曾在美國紐約的倫斯勒工學院電力工程系就讀，他和朋友雅達夫一起草擬了一份長期計劃。他們從印度新能源和可再生能源部獲得了約12000美元的撥款，加上自己的4萬美元投資，購買并改造了氣化器，用來把谷殼變成生物質燃料，他們還買了一臺32千萬的發(fā)電機，并在整個村鎮(zhèn)架設了電線。

用了不到5個月時間，塔庫哈的居民就用上電了。除了給手機充電，還能供應當?shù)孛總€家庭2個熒光燈每夜6到8個小時的照明用電。潘迪、雅達夫和馬諾基 ˙辛哈合作，成立了稻殼電力系統(tǒng)(HuskPowerSystems)公司，辛哈曾在美國弗吉尼亞大學學習商業(yè)管理。該公司現(xiàn)在已有80多個“迷你發(fā)電廠”，為居住在印度、烏干達和坦桑尼亞偏遠地區(qū)的約20萬人供電。

塔庫哈的成功表明，農村的貧困家庭每個月消費的電量即使只有100盧比(約合1.6美元)，由于他們每月的生活費在15到80美元之間，用電支出占生活支出的比例也比市中心要高，而對這些家庭來說也節(jié)約了很多，因為他們少買了很多柴油。據(jù)公司總裁辛哈說，在2007年時，人們都不相信稻殼電力系統(tǒng)能成為切實可行的行業(yè)。“在我們擴大到300個村莊時，人們才開始相信這種模式是成功的。”

過去十年來，政府大力投資解決農村用電問題，使不在主電網供電范圍內的人口數(shù)量減少了一半以上。到2011年時，印度用不上電的人口比例只有25%，雖然這大大低于一些非洲國家80%到90%的比例，但整個國家仍有3億人沒有生活用電。因此這種微型電力系統(tǒng)在印度的商機還是巨大的。

稻殼發(fā)電已成為世界上最大的微電網開發(fā)項目之一，而且可能變得更大。在印度和東非，今后5年內的用戶有望達到500萬人。隨著光伏太陽能電池板成本下降，公司還打算建太陽能微電網，并用蓄電池把這兩種電力系統(tǒng)結合起來，以滿足夜晚用電的需要。太陽能—生物質混合發(fā)電廠的模式如今正在實驗中，希望將來能日夜不停地發(fā)電。

"稻殼"所到之處，人們都非常積極踴躍。”美國加利福尼亞大學伯克利分校能源研究員丹尼爾˙卡門說，“它不是一種固定的技術，而是一種固定的解決方案。”

但今后可能還要面臨許多問題。在一些地區(qū)，提供稻殼電力的小型供電商和不斷擴張的中央電網之間存在競爭關系，一些村鎮(zhèn)可能有兩個供電商。微電網可能更可靠，但價格也更貴些，而中央電網屬于基礎設施建設，會通過補貼來增加用戶。

南太平洋，托克勞三島

托克勞三島位于南太平洋上。2012年6月的一天，島上陽光明媚，一艘貨船駛進港灣，給這3個小島帶來了最大的禮物：4000塊太陽能電池和1000個蓄電池，還有數(shù)不清的釘子和螺絲。“我還以為這個島會沉下去呢。”能源部長弗沃˙托洛瓦開玩笑地說。在遏制全球變暖的戰(zhàn)役中，托克勞有著更深一層的道德意義：這里是第一個從使用化石燃料轉變?yōu)閹缀跬耆褂每稍偕茉吹膰摇?/p>

過去，托克勞也像幾乎所有島國一樣靠柴油發(fā)電，供應島上1400戶居民。新的1兆瓦太陽能系統(tǒng)首次運行一整年后，就能滿足島上93%的國民用電之需?，F(xiàn)在，托克勞每年的燃料費支出已下降了約80萬美元，比她因為用新西蘭微電網的電而向新西蘭政府支付的全部電費還要多。“我們非常自豪。”托洛瓦說， “我們正在向世界和溫室氣體排放大國發(fā)出挑戰(zhàn)：她們能否做到托克勞這樣，或比我們做得更好?”

英國企業(yè)家理查德˙布蘭森在華盛頓特區(qū)資助了一個環(huán)保倡議團體，叫做“碳作戰(zhàn)室”(CarbonWarRoom)。在“碳作戰(zhàn)室”的幫助下，加勒比海有眾多島國都接受了托克勞的挑戰(zhàn)。如加勒比海阿魯巴島，這里約有居民109000人，固定用電需求約100兆瓦，目前風力發(fā)電占了12%。他們2012年3月決定，到2020年完全取消對化石燃料的使用。阿魯巴島面對的挑戰(zhàn)比托克勞還要艱巨。

今年2月，科羅拉多落基山學院創(chuàng)始人之一艾默里˙洛文斯和“碳工作室”共同舉行了一次加勒比海諸國清潔能源會議。“提供一個場地來充分實驗可再生能源能達到的目標及其能源效率，這確實是非常有意義的事。”洛文斯說，從中我們也得到了一些教訓，即能源供給和需求要平衡，這也適用于大陸國家。在美國的一些州，包括紐約州在內，正在探索將主電網分割成“島嶼時”電網的途徑，以便在出現(xiàn)大范圍停電時，這些 “島嶼網”能各自獨立，互不影響。洛文斯還指出，像阿魯巴島這樣的島嶼計劃能幫助全世界人們豎立起信心：幾乎完全用可再生能源也能建造可靠的電力系統(tǒng)。

不過迄今為止，托克勞還不算實現(xiàn)了100%使用可再生能源。在雨季來臨時，偶爾還要用老式的柴油發(fā)電機給電池充電，還有很多居民靠進口天然氣來煮飯。該國政府正在計劃幫人民購置效率更高的設備和器具，或幫他們改用電飯鍋。在島上，政府禁止使用空調，這被認為是不必要的奢侈品。如果經濟情況合適，該國希望最早能在明年初開始生產椰子油，在太陽落山后用椰子油來燃燒發(fā)電。“我們的椰子產量過剩。”托洛瓦說。

塞內加爾，辛河˙穆薩˙阿布多

辛河˙穆薩˙阿布多村有900戶村民，這里的村民曾經長途跋涉十幾公里，到鄰村去給手機充電，支付的費用高達每度電11美元，而

在美國平均每度電只要12美分。村里的電視機都拖著一個汽車電池，要不時充電。自從2009年村里建了微電網，供電公司將風能、太陽能和柴油結合在一起，現(xiàn)在村民支付的電價降到了每度1.4美元。供電公司說，由于學生們晚上也有足夠的照明可以學習，在全村通電一年后，村學校的所有學生都通過了他們的年度考試。

該計劃只是沙哈拉以南非洲尋求解決能源問題的諸多方案之一。在沙哈拉以南非洲國家，有將近6億人，而超過2/3的人口缺乏供電。公私合營是一次大膽的創(chuàng)新。在農村地區(qū)，中央電網預計只能提供30%的電力。

位于德國戈斯拉爾的Inensus公司和位于塞內加爾首都達喀爾的Matforce合作，將這一計劃分為兩個部分：國際撥款用來給村子拉電線，發(fā)電和供電完全不用補貼。Inensus公司用先進的智能檢測儀來跟蹤用戶的用電量，讓用戶提前支付一周的電費，如果用戶預付半年電費，公司還給予一定的折扣。在確保風力和太陽能發(fā)電系統(tǒng)能應付的情況下，盡量少用柴油發(fā)電機，只是用它來彌補10%到20%的差額，這也有助于維持成本，減少排放。

雖然他們的用電成本可能是城市用戶的3倍，這種商業(yè)模式大大提高了可持續(xù)性和靈活性。Inensus經理尼可˙彼得施密德對外來前景進行了預測：當?shù)毓緭碛幸粋€電網，將電力供應外包出去，培養(yǎng)競爭者，讓各個公司和團體任意購買。

他們公司目前正在把業(yè)務擴展到5個附近的村子，還在坦桑尼亞開展一項更大的服務16個村82000人口的計劃。彼得施密德說，坦桑尼亞政府制定的可能是世界上最先進的微電網政策，包括一項簡單的給每個電網設施500美元的補貼，這就占了預付成本的大部分。而最大的難題是說服政府放棄固定電費，這種固定電費讓公司無法盈利。“如果我們能克服這一限制，就能促進私人部門參與供電。”

但卡門指出，商業(yè)競爭者通常有很多，監(jiān)控措施可以預防價格濫用，使大部分項目以等于或低于柴油發(fā)電的價格來供電。

華盛頓特區(qū)國際金融公司跟蹤研究微電網的能源分析師派布卡耶˙巴都列指出，問題的關鍵是，國家要在吸引有利可圖的行業(yè)和為最貧困人民供電之間取得平衡。“我們是要促進項目的商業(yè)可行性呢?還是要犧牲成本來讓更多人用電?有時候，這二者是沒有交集的。”

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)能源—金融專家迪恩˙庫珀說，UNEP正在不同國家實驗微電網示范項目，以找出最佳的政策和最有效的模式。現(xiàn)在要說哪些是成功的，還為時過早。巴都列說：“從理論上，所有這些商業(yè)模式都能擴大推廣，而實際上，要推廣實施是很難的。”

加拿大，阿特林

阿特林是英屬哥倫比亞西北角的一個古老的采礦小鎮(zhèn)，約有400人。多年來，這里唯一的電源只有柴油發(fā)電機。持續(xù)不斷的“嗡嗡”聲和難聞的氣味也在提醒著人們，他們的錢快要燒光了，塔庫河特林吉特原住民的成員占其城鎮(zhèn)人口的25%，他們決定另找一條出路。

他們實驗了風渦輪發(fā)電，但在2002年到2003年的冬天，冰天雪地加上刺骨的寒風讓該項目未能成功。此后，他們又通過撥款、社團資助和貸款籌到1500萬美元，上馬了一個小型的水電項目，到2009年4月1日，這個小水電站開始以2.1兆瓦的功率發(fā)電。

目前，阿特林正在從中受益。淘汰了柴油發(fā)電機，他們去年減少了5000多噸的溫室氣體排放。而且該水電站屬于原住民所有，居民們連電費也不用付了。“我們正在償還貸款，但額外的好處是利益了社區(qū)。”阿特林特林吉特發(fā)展公司總經理斯圖爾特˙辛普森說。

在加拿大，有175個原住民社區(qū)或未通電網的社區(qū)，其中大部分靠柴油發(fā)電。塔庫河特林吉特原住民是最早轉向家庭水電的社區(qū)之一，其他地方也在努力效仿。

小型水電開發(fā)引領了一場新潮流，其目標是不僅能為英屬哥倫比亞那些未通電網的地方供電，還能補充電網用電。但這些項目也引發(fā)了人們對小水電對生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響的辯論，范庫弗峰懷爾德尼委員會指出，這些項目可能會破壞大灰熊棲息地和大馬哈魚繁殖的河流。但實際影響還很難預料。太平洋大馬哈魚基金會今年1月發(fā)布了一份綜述稱，范庫弗峰保護組織并未發(fā)現(xiàn)小型水電項目對魚類造成影響的切實證據(jù)。

英屬哥倫比亞可持續(xù)能源協(xié)會執(zhí)行董事奈杰爾˙普羅特說，如果設計和實施都很好的話，現(xiàn)代水電項目還能改良當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng);比如在阿特林項目中，建了一個魚梯來幫助那里的鱒魚繞過小水壩，據(jù)辛普森說，魚的數(shù)量反而增加了。但問題是，許多發(fā)展中國家的農村想要更多的電力，如果不建壩蓄水的話，他們那里河流無法提供這么多的電。“建壩蓄水通常會帶來更大的環(huán)境和社會影響。”

目前，阿特林的小水電站能滿足那里所有的用電需求，它甚至還考慮進一步擴大，連接到主電網上，向北方的育空地區(qū)輸出電力。“在20年里我們還完了銀行貸款后，社區(qū)每年就有200萬的收入了。”辛普森說，“這真是我們的大項目。”