世界上有15億偏遠地區(qū)的居民用不上電。微電網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、波紋鋼以及鐵絲網草草搭建的房屋被木樁撐出水面。然而，如果你向內陸進發(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，清冷涼爽的空氣驅走了嚴重的潮濕。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)電設施的控制中心。發(fā)電設施可以為大約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，即使少數幾個家庭擁有小型柴油發(fā)電機。而現在，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備。此外，房子里還有需要日夜持續(xù)運轉的電器，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。現在她把西瓜、汽水和其他貨物儲存在冰箱里。當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。”
“微電網提供了一種把能源服務帶進沒有電網地區(qū)的新方法。但問題是，它只是一個可愛的研發(fā)呢，還是將成為主流經濟的一部分？”
全世界有15億人無電可用，其中大部分是農村居民。（例如，在印度，有2.68億沒有電用的居民生活在農村地區(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）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)電站的傳統電網上十分昂貴，并且還可能需要超過10年時間。在某些時候，地理因素和經濟狀況讓連接電網變成了永不可能的任務。混合微電網可以智能化地把多處當地電源結合起來，可靠地提供電力。建造這樣的混合微電網和把電網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，設計了巴都勞勿鎮(zhèn)的微電網。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在內的其他幾家公司也正研發(fā)和銷售類似的技術。
然而，實際情況卻遠更復雜。很多早期的微電網變成了問題所在，而它們發(fā)電的價格也比城市中央電網發(fā)電價格要高，有時前者會是后者的將近十倍。如果需要微電網給數千萬人帶來可靠的電力，微電網使用的技術和用來操作和維護它的系統需要獲得極大地改進。
“國際能源署和其他一些組織預測，20年后我們仍會有15億人用不上電，”加州大學伯克利分校能源教授丹尼爾·卡門說，他還是聯合國“人人享有可持續(xù)能源（Sustainable Energy for All）”計劃的顧問。“微電網提供了一個機會，可以讓我們思考一個把能源服務帶向無電網社區(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電站。
渴求電力
無論怎么高估電力對經濟和社會發(fā)展的重要性都不過分。冷風扇讓教室變得更適于學習，照明讓學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。穩(wěn)定的電力供給能刺激經濟的發(fā)展，這樣的刺激經常從類似Bawal雜貨店這樣商業(yè)拓展的小例子開始。當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。這樣的模式已經被一個個國家的經濟學家記錄下來。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，擁有諸如半導體制造和汽車制造的設備。在尋求達到聯合國可持續(xù)發(fā)展的目標時，秘書長潘基文說：“很顯然最重要的工具是能源。”
運輸能源需要傳統電網技術之外的選擇：國際能源署估計，現在農村地區(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，要么是供單個家庭使用的獨立電力系統，因為它們離電網很遠，或是在地理上難以到達的區(qū)域。
“馬來西亞內陸的某些區(qū)域不能被電網連接—這些地區(qū)沒有道路。所以微電網成了唯一的解決方法，” 馬來西亞農村起電項目的領導人拉姆丹·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區(qū)中。根據政府的計算，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（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年增加微電網的安裝量。
現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。印度已經開始進行微電網實驗，印度政府正考慮如何在農村地區(qū)更廣泛地使用這一技術，并用它支持這個國家以不穩(wěn)定著稱的農村電網。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地的電力網絡帶來很大好處。用IEA審慎的結論來說，微電網“在農村地區(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運營（右上圖）。
然而，如果馬來西亞的經驗說明了什么的話，那就是鋪開這套系統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，可是微電網是為峰載量僅為200千瓦而設計的。這么做的原因是政府并不能確定微電網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。”
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。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，電力需求飛速增長，新顧客包括兩家鋸木廠，為當地的伐木工業(yè)提供服務。和巴都勞勿稍新一些的設備不同，Kalabakan的微電網已經陷入混亂之中。
“這個地方正在崩潰”。當OPS的高級經理盧奇曼（Ritesh Lutchman）在微電網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備，縮短了它的使用壽命。
更糟的是，一半的微電網沒法獲得電力。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)電機難以為分布網絡提供足夠的電力，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，當地的工人斷開了數據中心，這是OPS和微電網唯一的通信聯系。工人用數據中心在網上沖浪，而盧奇曼在OPS收到了一大筆賬單以后才發(fā)現了這點。
在Kalabakan遇到的麻煩反映了一個更嚴重的問題：在這里還沒有一個維護和運營微電網的有用樣板。政府為系統掏錢，OPS這樣的公司設計、安裝它，并在兩年保修期內保證它的運行。不過在這以后，就馬來西亞的例子來說，系統歸于當地公用事業(yè)部門所管，Kalabakan就屬于這種情況。盡管OPS仍然在關注自己安裝的微電網，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備不同，Kalabakan的微電網已經陷入混亂之中。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)部門不是為微電網設立的。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)出現了停電。當重新連接后，它的電壓輸出沒有被調整在微電網自動控制系統需要的范圍內。盧奇曼表示，只要簡單的調試就能修復這個問題，但當地公共事業(yè)部門的工人卻不知道如何去做。他還說，當地的公共事業(yè)部門甚至沒有要求安裝微電網。在沒有人接受訓練以獲得維護能力的情況下，這些微電網就這么給他們了。
世界銀行最近發(fā)布了一份報告，預警了一些挑戰(zhàn)。世界銀行國際金融公司的高級運營官巴杜耶（Pepukaye Bardouille)表示，她的團隊對微電網感到“興奮”，但他們正“試圖注入一劑務實主義良藥。” 巴杜耶解釋說，“常會發(fā)生的情況是，少數案例被吹捧成基于技術的、甚至只需花錢就行的解決方案。但事實上，輸送技術和維護技術的方法也是解決方案的一部分，如果這一部分沒處理好，技術就無法持續(xù)。”
在婆羅洲的一大片油棕種植園中間，電網的延伸突然停止了。政府在所有經濟劃算的地方擴展電網。
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。設計和安裝微電網的公司將得到運營執(zhí)照，并獲得所發(fā)電力的擔保價格。這些公司只有控制好成本并在合同規(guī)定的時間里讓電網一直發(fā)電才能盈利。
電池的問題
微電網還面臨另外一個正在隱現的問題，這是一個技術問題。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，你需要的能源儲存系統在現有的技術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。她在麻省理工學院接受訓練成為一名工程師，現在正領導世界銀行的照亮非洲（Lighting Africa）計劃。如果替換的電池不在預算中，那么微電網的有效壽命將被限制在短短幾年。
根據OPS公司的說法，鉛酸蓄電池會讓微電網的成本相對較高。原因是鉛酸蓄電池需要經常更換，而且它們價格昂貴，讓微電網的設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現正在測試Aquion公司的電池。Aquion是卡耐基梅隆大學在匹茲堡的公司。Aquion電池可以讓微電網幾乎不使用柴油，降低碳排放量，并極大地減少運營成本。
“微電網仍然需要不少柴油，”卡耐基梅隆大學的教授杰伊·惠特克（Jay Whitacre）說。他發(fā)明了Aquion公司的技術。“下一個目標是盡管我們仍需要柴油發(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公司的技術使用遠更便宜、生產簡便的材料，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中。“我們的電池價格和現有高質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。巴都勞勿微電網的設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的電價。馬來西亞政府補貼了微電網用電，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。
“想讓微電網成為像手機那樣迅速飛躍的技術，政府需要為電網提供和手機服務媲美甚至更好地服務，價格還需更低，” 斯蒂爾說。“我認為需要這樣的轉變，但短期內不會發(fā)生。”
更可能出現的情況是微電網和傳統電網互相補充。隨著傳統電網由城市擴散到鄉(xiāng)村，以及鋪設良好的道路讓偏僻的社區(qū)變得不再遙遠，把電網鋪設到這些社區(qū)從經濟上來說更劃算。如果微電網已經設置好，可以被最終吸收到更大的電網中去。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，混合電網將讓已有電網的適應力極大地增加。對城市來說，隨著電池成本的下降，微電網在傳統電網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。
要讓基礎設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，微電網已經開始改變一些人的生活?；氐桨投紕谖疰?zhèn)，微電網系統正平穩(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，當地學校的老師也從大陸的城市中搬到島上。
