獨(dú)立的太陽(yáng)能可以為撒哈拉以南非洲地區(qū)提供可靠的電力

撒哈拉以南非洲有六億人無(wú)法獲得電力。為滿(mǎn)足這些電力需求，大型公共運(yùn)行公用電網(wǎng)和獨(dú)立系統(tǒng)的組合將是該地區(qū)普遍接入的必要條件。各國(guó)政府，援助組織和科學(xué)家正在努力了解哪些電網(wǎng)解決方案在城市，城郊和農(nóng)村地區(qū)最具成本效益和可靠性。

與大型國(guó)營(yíng)電網(wǎng)相比，獨(dú)立或“分散式”電力系統(tǒng)(通常是帶有電池存儲(chǔ)的太陽(yáng)能電源)通常被認(rèn)為過(guò)于昂貴，除了最偏遠(yuǎn)的地方。然而，太陽(yáng)能和新電池技術(shù)成本的下降正在改變向目前缺電的人們提供可靠電力的最佳途徑。今天在Nature Energy上發(fā)布的新加州大學(xué)伯克利分校的研究發(fā)現(xiàn)，撒哈拉以南非洲的分散式電力系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成具有極高的可靠性，并且未來(lái)可能會(huì)以非常低的成本實(shí)現(xiàn)。

Jonathan Lee，博士。能源與資源組(ERG)的候選人和Duncan Callaway副教授與NASA合作了10多年的太陽(yáng)能數(shù)據(jù)并開(kāi)發(fā)了一種優(yōu)化模型，該模型確定了在給定組件成本和目標(biāo)可靠性的情況下構(gòu)建獨(dú)立系統(tǒng)的最低成本方法。按照目前的成本，他們的模型表明撒哈拉以南非洲的大多數(shù)地區(qū)可以獲得95%的可靠電力 - 這意味著客戶(hù)可以在95%的時(shí)間內(nèi)使用太陽(yáng)能電池板和電池組合的電力 - 大約每千瓦時(shí)0.40美元。雖然相對(duì)于當(dāng)前的電網(wǎng)而言成本很高 成本，他們的模型表明，在分散的系統(tǒng)成本(主要是電池)的未來(lái)成本下降，但這些成本將在不到十年的時(shí)間內(nèi)降低到非洲大陸許多地區(qū)的電網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)水平。

因?yàn)樗麄兊哪Ｐ兔鞔_地將可靠性視為設(shè)計(jì)輸入，所以研究人員能夠研究成本如何隨著每個(gè)“9”的可靠性而變化 - 例如從90%到99%，或99%到99.9%。他們計(jì)算出，在其激進(jìn)的成本下降情景中，這種“可靠性溢價(jià)”可能低于每9千瓦時(shí)每千瓦時(shí)0.04美元的可靠性。例如，使用這種模型，將服務(wù)的可靠性提高一個(gè)9將增加小型冰箱的運(yùn)營(yíng)成本 - 這需要醫(yī)療設(shè)施具有高可靠性 - 每月低于一美元。

“這些低可靠性保費(fèi)表明，客戶(hù)在選擇電力服務(wù)質(zhì)量方面擁有令人難以置信的自主權(quán)，而這可能是擴(kuò)大不同可靠性需求人群的電力接入的一個(gè)重要因素，”卡拉威說(shuō)。

然而，研究人員還指出，在目前的環(huán)境中，撒哈拉以南非洲的許多國(guó)家電網(wǎng)受到可靠性和預(yù)算赤字不足的困擾，這種不斷變化的技術(shù)環(huán)境存在風(fēng)險(xiǎn)。目前擁有電網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的客戶(hù)可能會(huì)選擇停止使用電網(wǎng)，尤其是在電網(wǎng)成本較高或可靠性較低的地區(qū)，這可能會(huì)使公用事業(yè)公司難以繼續(xù)使用其當(dāng)前的業(yè)務(wù)模式。

“展望未來(lái)，我們的結(jié)果表明，該地區(qū)的公用事業(yè)和政府需要非常認(rèn)真地對(duì)待分散的太陽(yáng)能;不僅在偏遠(yuǎn)地區(qū)，而且在靠近電網(wǎng)的地方，”李說(shuō)。“如果政府不積極主動(dòng)，他們將對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)施加很大壓力，以顯著提高可靠性并降低成本。”