微電網(wǎng)是一組相互連接的分布式能源(DERs)加用電負(fù)荷，或在明確定義邊界內(nèi)的單一能源資源加用電負(fù)荷。微電網(wǎng)能夠在主電網(wǎng)無法到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行，也可以與主電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。

彭博新能源財(cái)經(jīng)(BloombergNEF)和國際組織SEforALL近期聯(lián)合發(fā)布《2020年全球微電網(wǎng)市場報(bào)告》(以下簡稱《報(bào)告》)，聚焦新興市場微電網(wǎng)。為此，本刊記者專訪BloombergNEF相關(guān)研究人員，圍繞報(bào)告就相關(guān)問題進(jìn)行探討。本文也涉及到一些發(fā)達(dá)國家的微電網(wǎng)建設(shè)情況，這些國家的項(xiàng)目規(guī)模和目的往往與新興市場不同。

記者：近年來，全球各地微電網(wǎng)是如何發(fā)展的?增長最快的市場在哪里?

BloombergNEF：得益于光伏電池和鋰離子電池成本的大幅降低，以及能源管理和控制技術(shù)的進(jìn)步，過去十年里，世界各地安裝的太陽能混合動(dòng)力微電網(wǎng)不斷增加，增長速度因地域而異。

微電網(wǎng)能夠幫助地區(qū)解決電力供應(yīng)和電力彈性等問題，在撒哈拉以南非洲、南亞、美國和澳大利亞，有更多的項(xiàng)目已經(jīng)建成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年3月，撒哈拉以南非洲、亞洲和島國(其中一些在拉丁美洲)共有7181個(gè)微電網(wǎng)項(xiàng)目在建/運(yùn)。目前在運(yùn)的微電網(wǎng)項(xiàng)目共計(jì)5544個(gè)，其中63%是光伏微電網(wǎng)或光伏混合微電網(wǎng)，21%接入水電，11%接入柴油/重油發(fā)電機(jī)。目前，現(xiàn)有微電網(wǎng)僅能滿足農(nóng)村小部分的電氣化總需求。在歐洲等地區(qū)，我們還看不到微電網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)有太多的滲透。

在全球范圍內(nèi)，美國和澳大利亞可能是微電網(wǎng)增長最快的市場。在美國，提高電力系統(tǒng)應(yīng)對自然災(zāi)害的恢復(fù)能力是發(fā)展微電網(wǎng)的主要興趣所在。在澳大利亞，我們看到一些新項(xiàng)目已經(jīng)開始在偏僻孤立地區(qū)發(fā)展起來，如離網(wǎng)采礦場，用以節(jié)約能源成本，減少溫室氣體排放。

在新興市場，預(yù)計(jì)尼日利亞將有更多的項(xiàng)目上線。目前尼日利亞有兩個(gè)太陽能混合微電網(wǎng)融資項(xiàng)目，這兩個(gè)項(xiàng)目的預(yù)算為2.2億美元，由世界銀行和非洲開發(fā)銀行提供融資。

記者：請問，商業(yè)和工業(yè)客戶對微電網(wǎng)項(xiàng)目的要求有何不同?

BloombergNEF：總的來說，工業(yè)用戶對高功率輸出的需求往往比商業(yè)用戶大，因此微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足這種需求。一個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)需要根據(jù)客戶、負(fù)荷和位置進(jìn)行定制。在新興市場，農(nóng)村地區(qū)的微電網(wǎng)往往既連接小型商業(yè)用戶，又連接工業(yè)用戶。

記者：請您簡述一下微電網(wǎng)如何改變社區(qū)的發(fā)電和用電方式、提供靈活性?

BloombergNEF：如果在安裝微型電網(wǎng)之前，社區(qū)無法獲得電力，那么微電網(wǎng)提供的電能不僅能夠通過提供照明等基本服務(wù)改善農(nóng)村家庭生活質(zhì)量，而且能夠使當(dāng)?shù)仄髽I(yè)創(chuàng)收。使用微電網(wǎng)的影響是多種多樣的，并根據(jù)項(xiàng)目的不同而有所不同。如果社區(qū)已經(jīng)接入主電網(wǎng)，那么微電網(wǎng)通常會(huì)連接到主電網(wǎng)。一旦安裝了微電網(wǎng)，電力將主要由微電網(wǎng)供電，但在一些情況下仍使用主電網(wǎng)電力。當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，社區(qū)能夠使用微電網(wǎng)的可靠電力。

對于一個(gè)并網(wǎng)的微電網(wǎng)來說，是否能將高水平分布式發(fā)電納入到當(dāng)?shù)啬茉聪到y(tǒng)至關(guān)重要。微電網(wǎng)在為電力系統(tǒng)提供額外的靈活性和可再生能源集成方面發(fā)揮作用。從這一角度來看，微電網(wǎng)更適用于分布式可再生能源已經(jīng)普及的發(fā)達(dá)國家。

記者：請問目前微電網(wǎng)技術(shù)模式有哪些?

BloombergNEF：微電網(wǎng)的技術(shù)配置有許多種。技術(shù)模型會(huì)因發(fā)電、電池存儲(chǔ)、負(fù)載和控制系統(tǒng)的不同而不同。很多發(fā)電技術(shù)都可以參與到微電網(wǎng)中。例如，在過去十年里已經(jīng)出現(xiàn)了光伏混合動(dòng)力微電網(wǎng)，而電池技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用因項(xiàng)目而異。有些微電網(wǎng)項(xiàng)目將電動(dòng)汽車充電器作為系統(tǒng)的一部分。

全球微電網(wǎng)市場中增長最快的部分是光伏混合微電網(wǎng)。現(xiàn)有微電網(wǎng)中有32%以柴油/重油(HFO)發(fā)電或水電作為電源，但是光伏是當(dāng)今微電網(wǎng)最常用的發(fā)電技術(shù)。典型的現(xiàn)代微電網(wǎng)由光伏電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)組成。開發(fā)商傾向于采用鉛酸電池，因?yàn)椴捎勉U酸電池的前期投入成本較低。隨著技術(shù)成本大幅下降，開發(fā)商也開始采用鋰離子電池。經(jīng)估算，2019年配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)中有66%采用鉛酸電池，32%采用鋰離子電池，預(yù)計(jì)未來兩者的市場份額會(huì)發(fā)生變化。此外，光伏混合微電網(wǎng)組合使用光伏和其他分布式能源，在度電成本和增長速度方面與主電網(wǎng)擴(kuò)展形成競爭互補(bǔ)關(guān)系。

記者：隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)及數(shù)字化的發(fā)展，微電網(wǎng)有哪些變化和趨勢?

BloombergNEF：結(jié)合光伏、電池儲(chǔ)能和化石燃料發(fā)電的太陽能混合微電網(wǎng)已成為主流。甚至在太陽能和儲(chǔ)能技術(shù)出現(xiàn)之前就已經(jīng)有了微電網(wǎng)，但這些系統(tǒng)通常只有一種單一的發(fā)電技術(shù)，如柴油或水力發(fā)電。

根據(jù)地理位置的不同，一些風(fēng)力發(fā)電廠會(huì)接入微電網(wǎng)。從最優(yōu)配置的角度來看，控制系統(tǒng)的先進(jìn)性有助于多個(gè)分布式資源的集成，并將其作為一個(gè)單一的實(shí)體進(jìn)行管理。遠(yuǎn)程連接、控制和數(shù)據(jù)分析為控制系統(tǒng)提供更多可行選擇。有了新技術(shù)的支持，更加分散的小型分布式供電成為可能。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已成為微電網(wǎng)的常用技術(shù)，對于安裝在農(nóng)村地區(qū)的孤立的微電網(wǎng)，工程師可以監(jiān)控微電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并進(jìn)行故障排除。

記者：微電網(wǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇是什么?

BloombergNEF：我們的《報(bào)告》聚焦的主要是新興市場高水平微電網(wǎng)面臨的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)。關(guān)鍵性挑戰(zhàn)分別是保障微電網(wǎng)資產(chǎn)現(xiàn)金流的法規(guī)、客戶需求波動(dòng)性和項(xiàng)目規(guī)模。利益相關(guān)者需要應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，以促進(jìn)市場增長。

1.各地普遍缺乏微電網(wǎng)支持政策和法規(guī)，特別是保障微電網(wǎng)資產(chǎn)現(xiàn)金流的法規(guī)。

在需要對農(nóng)村電氣化進(jìn)行持續(xù)投資的國家中，很少有國家政府機(jī)構(gòu)做出明確規(guī)定來保障微電網(wǎng)所有者。而私人投資者往往傾向于支持政策最為有利的市場。

2.農(nóng)村用戶的用電需求通常比較有限，有時(shí)甚至無法支付電費(fèi)。

農(nóng)村微電網(wǎng)運(yùn)營商面向的客戶往往收入很少、支付能力有限，且需求不可預(yù)測天氣條件、季節(jié)性和作物產(chǎn)量都會(huì)對客戶支付能力產(chǎn)生直接影響。對于微電網(wǎng)運(yùn)營商來說，這種不穩(wěn)定的收入流對財(cái)務(wù)支持者的風(fēng)險(xiǎn)回報(bào)構(gòu)成巨大風(fēng)險(xiǎn)。無法增加的農(nóng)村用電需求、有限的用戶支付能力也就意味著微電網(wǎng)項(xiàng)目距離實(shí)現(xiàn)盈虧平衡需要更長時(shí)間，用戶的不可靠性是微電網(wǎng)在沒有補(bǔ)貼的情況下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性的最大障礙之一，這會(huì)阻礙私人投資者動(dòng)用資金支持此類項(xiàng)目。《報(bào)告》跟蹤了約21億美元的微電網(wǎng)投資項(xiàng)目，其中能夠按期支付的資金僅為13%左右，存在重大風(fēng)險(xiǎn)。

3.項(xiàng)目規(guī)模受限。

大多數(shù)微電網(wǎng)開發(fā)商都是小型企業(yè)或初創(chuàng)企業(yè)。近年來，隨著光伏混合微電網(wǎng)市場的發(fā)展，大型和國際公司也開始參與微電網(wǎng)開發(fā)。部分企業(yè)的參與方式是收購電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、不間斷電源(UPS)和軟件控制技術(shù)企業(yè);EDF、Enel、ENGIE、Iberdrola、殼牌和東京電力公司等電力企業(yè)和石油企業(yè)則與開發(fā)商合作，或?qū)ζ溥M(jìn)行投資。三井集團(tuán)和住友集團(tuán)等日本貿(mào)易公司也投資了微電網(wǎng)開發(fā)商。

大多數(shù)農(nóng)村微電網(wǎng)的功率范圍僅為10～100千瓦。私人投資傾向于更大的交易規(guī)模。因此，許多公司不愿投入必要的時(shí)間和精力為100萬美元或更小金額的項(xiàng)目提供融資。

原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年8月7日第31期