中国储能网欢迎您!     主管/主办:中国化学与物理电源行业协会储能应用分会
让你掌握储能产业最新动态!
当前位置: 首页  > 首屏 > 微电网  返回

微型电网:补齐可再生能源的“最后一块版图”

作者:夏云峰 来源:《风能》 发布时间:2021-11-26 浏览:

中国储能网讯:目前,全球已有众多国家和地区公布气候目标,提高可再生能源发电占比,直到最终实现100%可再生能源发电,是实现气候目标的关键路径然而,那些没有国家电网或地理位置偏远的国家和地区可能难以赶上时代大势,甚至连低比例的可再生能源发电目标都难以实现。

据联合国经济和社会事务部(Department of Economic and Social Affairs)统计,全球约有7.59亿人居住于缺电的偏远地区。如果将未接入国家电网的地方电网覆盖的人口算进来,这个数字将上升到14亿。生活在这些国家和地区的家庭主要依赖独立的柴油发电机,这既产生大量的碳排放,也会释放很多有毒物质,如苯、砷和甲醛。柴油燃料的散装运输和长期储存还威胁着这些社区的生态环境,每年数百万升柴油的泄漏严重污染了当地的土地和水源。

全球约有7.59亿人缺电

在这种情况下,微型电网系统(mini-grids)或可补齐全球可再生能源发电的“最后一块版图”。

通常,我们更多提到的是微电网系统(micro-grids),它与传统的电力供应系统大不相同。所谓“传统”的电力供应系统是利用大型、集中式发电站生产电力,借由国家电网传输,最后通过集中管理的、分布在各地的配电网分配给电力消费者。微电网系统则是指由与用电端距离更近的双向小型分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微型电网系统可补齐全球电力短缺的最后一块版图

与微电网系统主要为小型住宅或商业电力消费者供电不同,微型电网系统需要更大、更多的配置,可以为商业用户、大学、工厂甚至整个岛屿供电,大体可以简单地理解为“大一号的微电网系统”。因此,除了技术水平和基础设施外,运营微型电网系统时需要考虑的问题远比微电网多。

近些年,可再生能源技术得到长足发展,发电成本持续下降,各国政府和电力企业开始利用可再生能源微型电网系统推进偏远地区电气化试点项目。通过这些试点项目和案例,我们可以对微型电网系统落地的难点和优化方式加以分析。

截至 2017 年 5 月加拿大离网社区分布地图,按主要电源进行颜色编码。

Canada Energy Regulator. Data: NRCan — Remote Communities Energy Database

在加拿大,有近300个社区未能接入北美电网和天然气分配管道,其约70%的用能依赖柴油,另外的17%依靠其他化石燃料。一方面,使用柴油使这些地区用能的对外依存度极高。另一方面,柴油的发电成本约是国家电网覆盖下普通发电形式成本的3~10倍,成本的增加加剧了社会不平等现象。

可再生能源微型电网系统能够很好地化解这些问题,并加强偏远社区的能源自主权。因此,在加拿大,无论是国家,还是地方政府,均十分支持发展微型电网项目。

从加拿大自然资源部(Natural Resources Canada)官网可以查询到该国围绕可再生能源技术、微型电网技术、社区管理层指导和社区基层能源观的教育培训等方面,重点扶持了约40个项目,以推动可再生能源微型电网项目的落地,投资额高达6221万美元(约合人民币40256.7万元)。

生活在加拿大育空地区(Yukon Territory)的克卢安(Kluane)第一土著民族将在联邦政府的帮助下,整合并运行维护迪斯特拉克申贝(Destruction Bay)区域的可再生能源设备⸺3台装机容量为100千瓦的风电机组。为了提高风能利用效率,还将配备一个250千瓦时的储能管理系统。

许多农村地区没有连接到主电网,微型电网可提供来自可再生能源的电力。

Abbie Trayler-Smith,Panos Pictures,英国国际发展部,CC许可

虽然很多国家都在加大对微型电网系统的投入力度,但已有的案例表明,在偏远地区安装可再生能源微型电网系统是一回事,确保其长期、可持续地运行是另一回事。

卡尔加里大学哈斯卡耶商学院教授Serasu Duran与团队收集了1995年至2018年间,在全球偏远地区安装的100多个可再生能源微型电网项目的数据。(https://doi.org/10.1016/j.seps.2020.100999,CWEA公众号后台回复“11月报告”下载本文相关报告和论文)

结果显示,很多项目在安装后不久即失败了,甚至60%以上的项目在安装后的短短半年内就遭到废弃。Serasu认为,原因多为当地缺乏接受度和专业的维护知识。

可再生微型电网对于减少农村社区对柴油燃料的依赖至关重要,但这些项目很多在安装后并没有用起来。图:pxfuel

有些项目因为缺少本地技术人员的支持,仅仅是一些小故障就能使之陷入瘫痪。缺乏安全监督,也让社区成员对来自其他社区的蓄意破坏和偷窃电力的行为无可奈何。还有一些项目夭折的原因是当地政府、社会领袖和终端用户没有得到适当的指导,选用的开发方案不符合社区的实际需求,人们对系统失去信任,又重新启用柴油发电机。而项目的发展情况与投资者的期望相差甚远,也导致后者不愿再加大投入,项目就此搁置了。

为了解决上述问题,各地的项目方在实践中采取过很多方法,也积累了一些经验。来自低排放发展战略全球伙伴关系(Low Emission Development Strategies Global Partnership)组织的成员Ieva Indriunaite和Sara Engstroem通过报告分享了他们在尼日利亚与塞拉利昂的成果:社区参与程度,以及社区成员能否充分受益于发展可再生能源,将决定着微型电网能否实现可持续运行。因此,在设计和规划微型电网项目时应充分考虑以下几个方面:

尽可能吸纳更多成员加入。为了最大限度提高社区参与度,应当确保无人掉队。在偏远地区,妇女和其他边缘化群体往往面临公众参与的社会和文化双重障碍。必须想办法冲破障碍,比如在从项目最初的宣传期到决策与实施过程中推进社会性别主流化等,保证妇女和边缘群体能更深层次地参与项目中。可培训和雇用社区成员操作微型电网。项目经理需要确保生活在社区的人们知道如何修理和维护微电网系统的设施。

建立更多合作关系。形成不同部门和机构间的有效合作是充分整合各机构经验、技能、知识、资源和影响力的先决条件。从当地部门和官员处,政府能够更充分地了解当地的情况。从一些非官方咨询机构处,政府能够得到更专业的指导和技术支持。如此一来,通过加强合作,政府能为全员参与微型电网的建设和运行搭建更好的平台。

尽早举办第一次宣讲活动。在微型电网项目开发的初期阶段举行社区参与活动尤为重要,项目决策者能通过类似的活动及时收集到社区人员的反馈,并根据反馈优化电网项目的设计。因此,第一次宣讲活动举办得越早越好。

保证持续的参与。举办一次全员参与的信息收集活动是一个良好的开端,但还不足以确保社区在微型电网带来的潜在经济发展中受益,或者说不能带来可持续的收益。在非洲一些微型电网项目的开展过程中,人们普遍承认项目并未实现可持续发展,社区也没有从中充分获利。项目规划应该建立一种“长期参与能力”的开发和指导机制,并为相关企业提供资金支持,以吸引更多企业加入。

建立监测和评估系统。应建立监测与评估系统,以追踪每一项决策在社区参与项目中的应用结果,从而支持项目设计的持续改进,也可以为其他有意向建立微型电网系统的国家和地区提供宝贵的经验。

此外,因为地处偏远,交通不便,项目方应主动在当地储存一些备品备件和必要的维护设备,以保证发电效率和供电的稳定性。CWEA

(编译自卡尔加里大学网站和《社区参与是成功的微型电网发展的关键组成部分》报告)

来源:《风能》杂志   编译| 夏云峰

分享到:

关键字:微电网

中国储能网版权说明:

1、凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,未经本网授权,任何单位及个人不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。

2、凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不代表中国储能网赞同其观点、立场或证实其描述。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关。

3、如因作品内容、版权以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。请在30日内进行。

4、有关作品版权事宜请联系:13661266197、 邮箱:ly83518@126.com