太阳能微电网 照亮黑暗中的十亿人

丹戎巴都劳勿镇开起来就好像是从马来西亚婆罗洲沿海的红树湿地上长出来似的。由旧夹板、波纹钢以及铁丝网草草搭建的房屋被木桩撑出水面。然而，如果你向内陆进发，就会到达一片被上百个太阳能板覆盖的空地上。这些太阳能板被装在崭新而光亮的金属框架上。厚电线把电从太阳能板传递到一个装了新门新窗的坚固屋子里。走进屋子，清冷凉爽的空气驱走了严重的潮湿。荧光灯照亮了一排钢柜，上面放着闪光灯和计算机屏幕。

这栋建筑是一个建造了两年的小型发电设施的控制中心。发电设施可以为大约200人的小镇提供电力。计算机会管理来自太阳能板和柴油发电机发放的电力，将其中的一部分储存在大型铅酸蓄电池里，并把剩余的电输送出去满足日益增长的本地需求。在这个小型电站建立之前，小镇没有稳定的电力来源，即使少数几个家庭拥有小型柴油发电机。而现在，所有居民一天24小时都可几乎不受限制地用电。

在小镇上，很多屋子的波状钢屋顶架着圆盘式卫星电视天线，看起来有些格格不入。有些房子屋顶下垂，窗户就是墙上挖出的几个简陋的洞，但却有平板电视和吊扇，以及电熨斗和电饭煲这样非常耗电的设备。此外，房子里还有需要日夜持续运转的电器，比如冰箱。今年夏天的一个周六下午，孩子们拿着几片从Tenggiri Bawal那里买的冰镇西瓜，在镇上闲逛。Tenggiri Bawal是一家小店的老板，她的店面位于一条木质栈道的旁边。这是连接小镇屋子中最不稳定的几条栈道之一。三天前，她收到了递送来的冰箱。现在她把西瓜、汽水和其他货物储存在冰箱里。当孩子们聚集在她的小店时，Bawal笑了，用她有限的英语说：“生意很好。”

“微电网提供了一种把能源服务带进没有电网地区的新方法。但问题是，它只是一个可爱的研发呢，还是将成为主流经济的一部分?”

全世界有15亿人无电可用，其中大部分是农村居民。(例如，在印度，有2.68亿没有电用的居民生活在农村地区，生活在城市的缺乏电力人口只有2.1千万。)国际能源署(International Energy Agency)表示，想要给这些农村居民供电，巴都劳勿镇装载的发电站(名为混合微电网)必不可少。这是因为把遥远的社区连接到带有大型集中发电站的传统电网上十分昂贵，并且还可能需要超过10年时间。在某些时候，地理因素和经济状况让连接电网变成了永不可能的任务。混合微电网可以智能化地把多处当地电源结合起来，可靠地提供电力。建造这样的混合微电网和把电网扩展到缺乏用电的社区相比，要便宜得多，也要快得多。

Optimal Power Solutions(OPS)是一家澳大利亚的公司，设计了巴都劳勿镇的微电网。这家公司今年正让自己在东南亚和印度的装备安装量加倍。包括业界巨头GE和ABB在内的其他几家公司也正研发和销售类似的技术。

然而，实际情况却远更复杂。很多早期的微电网变成了问题所在，而它们发电的价格也比城市中央电网发电价格要高，有时前者会是后者的将近十倍。如果需要微电网给数千万人带来可靠的电力，微电网使用的技术和用来操作和维护它的系统需要获得极大地改进。

“国际能源署和其他一些组织预测，20年后我们仍会有15亿人用不上电，”加州大学伯克利分校能源教授丹尼尔·卡门说，他还是联合国“人人享有可持续能源(Sustainable Energy for All)”计划的顾问。“微电网提供了一个机会，可以让我们思考一个把能源服务带向无电网社区中的真正新颖模型。问题是，这样的模型只是一个可爱的研发呢，还是将成主流经济的一部分?”

在丹戎巴都劳勿镇附近，一大排太阳能板(右图)把电储存到建筑内部的一列铅酸蓄电池(左图)中。柴油发电机坐落在平台上，和太阳能板以及蓄电池一起组成了微电网电站。

渴求电力

无论怎么高估电力对经济和社会发展的重要性都不过分。冷风扇让教室变得更适于学习，照明让学生可以在晚上读书并做作业。冰箱可以防止食物和疫苗变质。稳定的电力供给能刺激经济的发展，这样的刺激经常从类似Bawal杂货店。

这样商业拓展的小例子开始。当人们开始通过这样的冒险挣钱以后，他们可以付钱购买更多的电，让更富雄心的计划变成了可能，进入财富增加的循环中。这样的模式已经被一个个国家的经济学家记录下来。从长远的角度来说，如果公司能获得充足、稳定、付得起的电力，就可以建立起稳定的制造部门，拥有诸如半导体制造和汽车制造的设备。在寻求达到联合国可持续发展的目标时，秘书长潘基文说：“很显然最重要的工具是能源。”

运输能源需要传统电网技术之外的选择：国际能源署估计，现在农村地区缺乏电力的居民中有三分之二将会需要来自某种分布式能源的电。这样的分布式能源要么是微电网，要么是供单个家庭使用的独立电力系统，因为它们离电网很远，或是在地理上难以到达的区域。

“马来西亚内陆的某些区域不能被电网连接—这些地区没有道路。所以微电网成了唯一的解决方法，” 马来西亚农村起电项目的领导人拉姆丹•巴巴(Ramdan Baba)在一间位于高耸办公楼的23层办公室里说。这座办公楼位于吉隆坡附近的一块杂乱无章的政府机构区中。根据政府的计算，把一群临近的村庄连接到130千米之外最近的电线上需要花费2亿5千万马来西亚林吉特，也就是8000万美元。“仅为了让10个村庄的800个居民用上电，这是很大的一笔钱，”他说。“微电网只需花费大约9200万林吉特(3000万美元)就可以24小时稳定地供应电力。”

巴巴表示，到今年年底政府很可能会完成其为95%的马来西亚婆罗洲居民带来电里的目标(两年前计划刚开始的时候，25%的居民用不到电)。到目前为止技术上的成功让政府提高了速度。政府在努力把电带向难以到达的区域并让99%的马来西亚婆罗洲居民用上电，也在计划在2015年增加微电网的安装量。

现在马来西亚的穷邻居印度尼西亚，还有其他一些东南亚国家也开始使用这些系统。印度已经开始进行微电网实验，印度政府正考虑如何在农村地区更广泛地使用这一技术，并用它支持这个国家以不稳定著称的农村电网。在最贫穷的国家(例如孟加拉国)60%的人用不到电。这些国家的政府和外界的投资者现在对小型电源更感兴趣，比如用太阳能给灯和手机充电，或是在个人家庭中安装小型太阳能板。相同的情况也出现在非洲国家，比如肯尼亚，那里有84%的人没有电。然而，太阳能灯却不能给当地的电力网络带来很大好处。用IEA审慎的结论来说，微电网“在农村地区是一种有竞争力的解决方案，还可以让未来的需求增长。”

因为微电网把电带到了偏远的地区，村民们安装了电视、立体音响和冰箱(左上图)。便利店的老板也开始销售冰棒。一家锯木厂也开始利用微电网运营(右上图)。

然而，如果马来西亚的经验说明了什么的话，那就是铺开这套系统的过程可能会缓慢而低效，部分原因是政府和公用事业部门可能对新技术有戒心。在巴都劳勿镇，政府要求OPS公司安装600千瓦的柴油发电容量做备用，可是微电网是为峰载量仅为200千瓦而设计的。这么做的原因是政府并不能确定微电网是否像广告中说得那么好。印度也有类似的情况。“这仍然是一个新的概念，”印度政府计划委员会的顾问古普塔(Himanshu Gupta)说。“官僚们完全不了解微电网。”

发霉的太阳能板

Kalabakan是婆罗洲东北部一个偏远的小镇，离一片被悬崖隔绝的低洼盆地不远。这块盆地一直到1950年代才被外来者发现。直到几年以前，Kalabakan镇还没有一条被完全铺好的道路。居民们晚上只能用几小时的电凑合一下。三年前，马来西亚政府在这里资助建立了微电网，电力需求飞速增长，新顾客包括两家锯木厂，为当地的伐木工业提供服务。和巴都劳勿稍新一些的设备不同，Kalabakan的微电网已经陷入混乱之中。

“这个地方正在崩溃”。当OPS的高级经理卢奇曼(Ritesh Lutchman)在微电网电站的地面上驾车时说。车下的柏油马路是马来西亚柔软泥土和频繁暴雨的受害者，尽管才筑好几年，但却凹凸不平得很严重。太阳能板发霉了，降低了电力输出量。向性增长的植物几乎和太阳能板一样高，开始遮蔽太阳。一名帮助维护电站的工人找不到控制室的钥匙，只能用一把螺丝起子捅开锁。房子里很热，因为自动冷气扇坏了。卢奇曼怀疑高温损坏了这一昂贵的设备，缩短了它的使用寿命。

更糟的是，一半的微电网没法获得电力。这是因为它们的柴油发电机无法同步。每次只有一台发电机能被使用，而一台发电机难以为分布网络提供足够的电力，让其把电运输出去。卢奇曼不知道问题的原因在哪里，因为几天以前，当地的工人断开了数据中心，这是OPS和微电网唯一的通信联系。工人用数据中心在网上冲浪，而卢奇曼在OPS收到了一大笔账单以后才发现了这点。

在Kalabakan遇到的麻烦反映了一个更严重的问题：在这里还没有一个维护和运营微电网的有用样板。政府为系统掏钱，OPS这样的公司设计、安装它，并在两年保修期内保证它的运行。不过在这以后，就马来西亚的例子来说，系统归于当地公用事业部门所管，Kalabakan就属于这种情况。尽管OPS仍然在关注自己安装的微电网，在两年以后公司不再花钱维护它们。

和巴都劳勿稍新一些的设备不同，Kalabakan的微电网已经陷入混乱之中。向性增长的植物几乎和太阳能板一样高，开始遮蔽太阳。

公共事业部门不是为微电网设立的。卢奇曼说：“有时候公共事业部门会请来懂发电机的人，但是他却不了解怎么把发电机和系统中的其他部分连接。”在柴油发电机因日常维护而下线之后，部分地区出现了停电。当重新连接后，它的电压输出没有被调整在微电网自动控制系统需要的范围内。卢奇曼表示，只要简单的调试就能修复这个问题，但当地公共事业部门的工人却不知道如何去做。他还说，当地的公共事业部门甚至没有要求安装微电网。在没有人接受训练以获得维护能力的情况下，这些微电网就这么给他们了。

世界银行最近发布了一份报告，预警了一些挑战。世界银行国际金融公司的高级运营官巴杜耶(Pepukaye Bardouille)表示，她的团队对微电网感到“兴奋”，但他们正“试图注入一剂务实主义良药。” 巴杜耶解释说，“常会发生的情况是，少数案例被吹捧成基于技术的、甚至只需花钱就行的解决方案。但事实上，输送技术和维护技术的方法也是解决方案的一部分，如果这一部分没处理好，技术就无法持续。”

在婆罗洲的一大片油棕种植园中间，电网的延伸突然停止了。政府在所有经济划算的地方扩展电网。

拉姆丹•巴巴表示他的政府正寻找新方法来资助和维护微电网。设计和安装微电网的公司将得到运营执照，并获得所发电力的担保价格。这些公司只有控制好成本并在合同规定的时间里让电网一直发电才能盈利。

电池的问题

微电网还面临另外一个正在隐现的问题，这是一个技术问题。太阳能板和柴油发电机可以工作几十年，但让它们工作的电池寿命却要短很多。“一般来说有了微电网，你需要的能源储存系统在现有的技术条件下每五到七年就必须换一次。这是很大的资本成本，”凯瑟琳·斯蒂尔(Katherine Steel)说。她在麻省理工学院接受训练成为一名工程师，现在正领导世界银行的照亮非洲(Lighting Africa)计划。如果替换的电池不在预算中，那么微电网的有效寿命将被限制在短短几年。

根据OPS公司的说法，铅酸蓄电池会让微电网的成本相对较高。原因是铅酸蓄电池需要经常更换，而且它们价格昂贵，让微电网的设计者们非常依赖柴油发电来为夜间供电。相对添加更多的太阳能板和电池来在夜间提供电力而言，使用柴油发电更加便宜。为了解决这一问题，OPS现正在测试Aquion公司的电池。Aquion是卡耐基梅隆大学在匹兹堡的公司。Aquion电池可以让微电网几乎不使用柴油，降低碳排放量，并极大地减少运营成本。

“微电网仍然需要不少柴油，”卡耐基梅隆大学的教授杰伊•惠特克(Jay Whitacre)说。他发明了Aquion公司的技术。“下一个目标是尽管我们仍需要柴油发电机，但却几乎不用打开它们。我们的电池可以做到这一点。” Aquion电池的工作原理很像在电动汽车中使用的锂离子电池。锂离子电池更加耐用，但却比铅酸蓄电池要贵得多。但是，Aquion公司的技术使用远更便宜、生产简便的材料，让新电池的成本对寿命较短的电池形成竞争力。后者正被广泛用于微电网中。“我们的电池价格和现有高质量的铅酸蓄电池相仿，”他说。“但是铅酸蓄电池必须在温度更低的环境下保存，而且在几千次循环以后就需要被换掉。我们的电池的持久性要强很多，大概是铅酸蓄电池的两到三倍。”

通过减少柴油消耗节约下来的成本十分重要。巴都劳勿微电网的设计是为了从柴油中获得更多的电，但使用了更便宜电池的系统也许只在紧急情况和持续糟糕的天气状况下才需要发电机。在降低了电池成本和柴油消耗之后，每千瓦时电的成本可以从1美元降至40美分。

然而，即使这样的价格仍然低于电网的电价。马来西亚政府补贴了微电网用电，这样村庄中的电费和城市电费就差不多了。但是政府补贴不能永远持续下去，一个原因是村民每消耗一千瓦时的电，政府的补贴就要增加。对像印度这样比较贫困的国家来说，微电网发电高昂的成本甚至是比大规模部署更大的障碍。

“想让微电网成为像手机那样迅速飞跃的技术，政府需要为电网提供和手机服务媲美甚至更好地服务，价格还需更低，” 斯蒂尔说。“我认为需要这样的转变，但短期内不会发生。”

更可能出现的情况是微电网和传统电网互相补充。随着传统电网由城市扩散到乡村，以及铺设良好的道路让偏僻的社区变得不再遥远，把电网铺设到这些社区从经济上来说更划算。如果微电网已经设置好，可以被最终吸收到更大的电网中去。在电力需求的高峰时段，公共事业部门可以利用储存在微电网电池中的电，或是用他们的柴油发电机增加电力供给。这样，混合电网将让已有电网的适应力极大地增加。对城市来说，随着电池成本的下降，微电网在传统电网不可靠时的吸引力的确在增加。它可以成为保证工厂和其他使用者可以信赖的电源。

要让基础设施做出这些巨大改变需要很多年，也需要大量的投资。但在同时，微电网已经开始改变一些人的生活。回到巴都劳勿镇，微电网系统正平稳前进，村民们也对如何使用电有了新的想法。一位女性买了一台刺绣机，希望开始销售定制服装。巴都劳勿镇发展委员会的主任正在游说希望获得一份政府补助金，来开办一家从微电网中获得电力的食品加工工厂。既然小镇有了稳定的电力，当地学校的老师也从大陆的城市中搬到岛上。