2020年全球新兴微电网市场发展现状、面临的挑战和机遇

微电网是一组相互连接的分布式能源（DERs）加用电负荷，或在明确定义边界内的单一能源资源加用电负荷。微电网能够在主电网无法到达的偏远地区独立运行，也可以与主电网并网运行。

（来源：微信公众号：能源研究俱乐部 ID：nyqbyj 作者：王雪辰）

彭博新能源财经（BloombergNEF）和国际组织SEforALL近期联合发布《2020年全球微电网市场报告》（以下简称《报告》），聚焦新兴市场微电网。为此，本刊记者专访BloombergNEF相关研究人员，围绕报告就相关问题进行探讨。本文也涉及到一些发达国家的微电网建设情况，这些国家的项目规模和目的往往与新兴市场不同。

记者：近年来，全球各地微电网是如何发展的？增长最快的市场在哪里？

BloombergNEF：得益于光伏电池和锂离子电池成本的大幅降低，以及能源管理和控制技术的进步，过去十年里，世界各地安装的太阳能混合动力微电网不断增加，增长速度因地域而异。

微电网能够帮助地区解决电力供应和电力弹性等问题，在撒哈拉以南非洲、南亚、美国和澳大利亚，有更多的项目已经建成。据统计，截至2020年3月，撒哈拉以南非洲、亚洲和岛国（其中一些在拉丁美洲）共有7181个微电网项目在建/运。目前在运的微电网项目共计5544个，其中63%是光伏微电网或光伏混合微电网，21%接入水电，11%接入柴油/重油发电机。目前，现有微电网仅能满足农村小部分的电气化总需求。在欧洲等地区，我们还看不到微电网对电网系统有太多的渗透。

在全球范围内，美国和澳大利亚可能是微电网增长最快的市场。在美国，提高电力系统应对自然灾害的恢复能力是发展微电网的主要兴趣所在。在澳大利亚，我们看到一些新项目已经开始在偏僻孤立地区发展起来，如离网采矿场，用以节约能源成本，减少温室气体排放。

在新兴市场，预计尼日利亚将有更多的项目上线。目前尼日利亚有两个太阳能混合微电网融资项目，这两个项目的预算为2.2亿美元，由世界银行和非洲开发银行提供融资。

记者：请问，商业和工业客户对微电网项目的要求有何不同？

BloombergNEF：总的来说，工业用户对高功率输出的需求往往比商业用户大，因此微电网系统的设计需要满足这种需求。一个微电网系统需要根据客户、负荷和位置进行定制。在新兴市场，农村地区的微电网往往既连接小型商业用户，又连接工业用户。

记者：请您简述一下微电网如何改变社区的发电和用电方式、提供灵活性？

BloombergNEF：如果在安装微型电网之前，社区无法获得电力，那么微电网提供的电能不仅能够通过提供照明等基本服务改善农村家庭生活质量，而且能够使当地企业创收。使用微电网的影响是多种多样的，并根据项目的不同而有所不同。如果社区已经接入主电网，那么微电网通常会连接到主电网。一旦安装了微电网，电力将主要由微电网供电，但在一些情况下仍使用主电网电力。当主电网发生故障时，社区能够使用微电网的可靠电力。

对于一个并网的微电网来说，是否能将高水平分布式发电纳入到当地能源系统至关重要。微电网在为电力系统提供额外的灵活性和可再生能源集成方面发挥作用。从这一角度来看，微电网更适用于分布式可再生能源已经普及的发达国家。

记者：请问目前微电网技术模式有哪些？

BloombergNEF：微电网的技术配置有许多种。技术模型会因发电、电池存储、负载和控制系统的不同而不同。很多发电技术都可以参与到微电网中。例如，在过去十年里已经出现了光伏混合动力微电网，而电池技术在微电网中的应用因项目而异。有些微电网项目将电动汽车充电器作为系统的一部分。

全球微电网市场中增长最快的部分是光伏混合微电网。现有微电网中有32%以柴油/重油（HFO）发电或水电作为电源，但是光伏是当今微电网最常用的发电技术。典型的现代微电网由光伏电源和储能系统组成。开发商倾向于采用铅酸电池，因为采用铅酸电池的前期投入成本较低。随着技术成本大幅下降，开发商也开始采用锂离子电池。经估算，2019年配置储能系统的微电网中有66%采用铅酸电池，32%采用锂离子电池，预计未来两者的市场份额会发生变化。此外，光伏混合微电网组合使用光伏和其他分布式能源，在度电成本和增长速度方面与主电网扩展形成竞争互补关系。

记者：随着可再生能源发电技术及数字化的发展，微电网有哪些变化和趋势？

BloombergNEF：结合光伏、电池储能和化石燃料发电的太阳能混合微电网已成为主流。甚至在太阳能和储能技术出现之前就已经有了微电网，但这些系统通常只有一种单一的发电技术，如柴油或水力发电。

根据地理位置的不同，一些风力发电厂会接入微电网。从最优配置的角度来看，控制系统的先进性有助于多个分布式资源的集成，并将其作为一个单一的实体进行管理。远程连接、控制和数据分析为控制系统提供更多可行选择。有了新技术的支持，更加分散的小型分布式供电成为可能。远程监控技术已成为微电网的常用技术，对于安装在农村地区的孤立的微电网，工程师可以监控微电网的运行情况，并进行故障排除。

记者：微电网发展面临的挑战和机遇是什么？

BloombergNEF：我们的《报告》聚焦的主要是新兴市场高水平微电网面临的关键性挑战。关键性挑战分别是保障微电网资产现金流的法规、客户需求波动性和项目规模。利益相关者需要应对这些挑战，以促进市场增长。

1.各地普遍缺乏微电网支持政策和法规，特别是保障微电网资产现金流的法规。

在需要对农村电气化进行持续投资的国家中，很少有国家政府机构做出明确规定来保障微电网所有者。而私人投资者往往倾向于支持政策最为有利的市场。

2.农村用户的用电需求通常比较有限，有时甚至无法支付电费。

农村微电网运营商面向的客户往往收入很少、支付能力有限，且需求不可预测天气条件、季节性和作物产量都会对客户支付能力产生直接影响。对于微电网运营商来说，这种不稳定的收入流对财务支持者的风险回报构成巨大风险。无法增加的农村用电需求、有限的用户支付能力也就意味着微电网项目距离实现盈亏平衡需要更长时间，用户的不可靠性是微电网在没有补贴的情况下实现经济可行性的最大障碍之一，这会阻碍私人投资者动用资金支持此类项目。《报告》跟踪了约21亿美元的微电网投资项目，其中能够按期支付的资金仅为13%左右，存在重大风险。

3.项目规模受限。

大多数微电网开发商都是小型企业或初创企业。近年来，随着光伏混合微电网市场的发展，大型和国际公司也开始参与微电网开发。部分企业的参与方式是收购电池储能系统、不间断电源（UPS）和软件控制技术企业；EDF、Enel、ENGIE、Iberdrola、壳牌和东京电力公司等电力企业和石油企业则与开发商合作，或对其进行投资。三井集团和住友集团等日本贸易公司也投资了微电网开发商。

大多数农村微电网的功率范围仅为10～100千瓦。私人投资倾向于更大的交易规模。因此，许多公司不愿投入必要的时间和精力为100万美元或更小金额的项目提供融资。