微电网是如何将电力输送到肯尼亚农村的

2016年1月11日,

本文最初发表于耶鲁大学360．

第一次通电是件大事。问彼得·。直到去年年底，他还在肯尼亚东非大裂谷(Rift Valley)一个尘土飞扬的小镇恩塔索皮(Entasopia)的主要街道上努力经营着自己的酒吧，那里距离首都内罗毕(Nairobi)有5个小时的路程，距离最近的电网有30英里(约合30公里)。然后，他连接到一个新的太阳能微电网，为当地家庭和企业服务。

奥科斯自豪地说，现在他有了11个灯泡，还有足够的电力为他的客户运行一台电视和音响系统。有几个晚上，会有70个人到场观看、聆听并购买他的食物和饮料。他的利润很快就会买一个冰箱，让啤酒在灼热的沙漠中保持低温;买一个大屏幕，播放卫星体育频道。

“我们会一直开到午夜，”他说。他刚买了十间客房的建筑材料。“你下次来的时候，一定要待在这儿。”

肯尼亚农村的大多数定居点在晚上是黑暗的。只有三分之一的东非国家的居民可以获得国家电网。收获太阳在恩拓等地方做出明显的意义。在家庭屋顶上安装的百美元光伏（PV）面板已经出售多年。

但是，大多数这样的系统提供的5瓦电力仅够每晚为一对LED灯和一个手机充电点供电，而且电池需要不断更换。这个国家到处都是废弃的光伏电池、废电池和失望的客户。

村里家家户户摆满了电冰箱和洗衣机等家用电器，大街上的商家为从焊接设备、燃油泵到吹风机等各种设备供电。

但现在，通过地下电缆连接到数十间房屋和企业的更大的中心村庄光伏单元开始改变人们的生活。只要支付10美元的安装费，Entasopia的居民就可以连接到一个村庄的微电网，并购买1000倍的电力。

微电网是独立于大型电网运行的小型发电和配电系统。它们通常依赖当地的可再生能源，如河流、风能、生物质能，或者最广泛的是太阳能。目前还没有官方统计数据显示有多少电力公司，或者它们的总发电量是多少。

但美国Navigant Research公司最近的一项研究表明，它们在全球的总发电能力现在可能超过750兆瓦。Navigant Research是一家研究新能源技术的公司。加州大学的丹尼尔·卡门说，伯克利，“一个真正的创新温床在世界各地涌现。”

在肯尼亚这样的国家，其经济增长速度比传统的集中发电或电网都要快，微型电网为无力供电的社区提供电力的潜力是巨大的。许多人认为，这是实现联合国秘书长潘基文(Ban Ki-moon)的目标的唯一可能途径，即为全球目前缺乏电力的13亿人口(其中大部分是农村人口)提供电力。他们还回应了针对屋顶太阳能系统的一项指控，批评人士说，这种系统只能为每个家庭提供很少的电力，从而使社区陷入能源贫困。

Entasopia是最遥远的。它靠近与坦桑尼亚的边境，位于一条崎岖不平的红土公路的尽头，这条公路从马加迪向东大约30英里。它唯一的街道由房屋组成，房屋正面是铁皮屋顶的建筑，商业范围从肉铺、杂货店到酒吧和手机店。马萨伊牧民们穿着鲜艳的传统服饰来这里买卖牲畜，在消失在丛林中之前，他们会把手机充满电。而且，自从附近山区的河流灌溉工程开始灌溉用于出售给肯尼亚城市的水果和蔬菜后，来自卢奥人、基库尤人和坎巴人等其他肯尼亚部落的人就聚集在这里。

Joseph Nyagilo，现场经理微型智能电网"先锋SteamaCo2014年，他选择了Entasopia作为微电网的选址，因为这里的商业活动非常活跃，他相信这样一个系统可以提供额外的电力，从而使这里受益。他为自己的转变感到自豪。

在村里的加油站，南希·佳兆业(Nancy Kaisa)使用太阳能为加油站加油。“我以前有一台柴油发电机，但这台要便宜得多，也容易得多，”她解释说。

修理工约翰·奥维诺(John Owino)蹲在自己的车间外面晒太阳，他说，他现在可以进行焊接维修，而以前这些工作必须送到遥远的城镇。奥科斯是一家酒吧的老板，他说，有灯意味着他现在可以凌晨4点起床并开始工作。只有卖屋顶光伏板的售货亭的主人显得阴郁。当时，他正骑着摩托车去附近一个没有微电网的村庄寻找销售机会。

SteamaCo的软件经理Emily Moder说:“屋顶采光系统可以提高生活质量，但只有微电网才能让人们摆脱贫困。”“他们是下一步。通过让人们建立企业和另一种收入来源，它们提高了农村社区抵御干旱或气候变化的能力。”

但SteamaCo走得更远。在过去的三年中，该公司在微电网中率先使用智能电表，目前在肯尼亚各地拥有25个乡村电网，为多达1万人和企业提供电力。的这个想法是将供应硬件与使用该国流行的基于移动电话的银行系统M-Pesa的预付服务连接起来。基于云计算的软件可以跟踪供应和支付情况，在客户信用额度不足时通过短信提醒他们。没有合同，没有账单，也没有税收问题。客户可以增加他们的信用额度，金额小到几美分。但一旦信用到期，一切就都完了。

马萨伊牧民们穿着鲜艳的传统服饰来这里买卖牲畜，在消失在丛林中之前，他们会把手机充满电。

Entasopia的光伏中心是在村长的院子里租用的，安装成本为7.5万美元。它有24块电池板，最大发电能力为5.6千瓦。下面的一个控制箱装着智能电表，它测量并控制镇里64位客户的电源，还可以与支付软件进行远程通信，在信用额度耗尽时切断电源。

在像Entasopia这样没有wi-fi的偏远地区，所有数据都是通过短信发送的。“我们只需要一条移动信号，”莫德说。“我们可以无处不在。”

约翰·潘比奥(John Pambio)是负责Entasopia地区日常事务的现场代理，他是一名年轻的电气工程师，住在村长住的街道上，他还经营着一家修理手机和电视的商店。Pambio每周清洗一次光伏电池，并为遭受停电、跌落或电缆损坏的客户进行故障排除。他说，最大的电力需求是在晚上，当灯光、电视和音响系统打开时。这与太阳能生产不太匹配，后者当然是在白天。但是，像大多数乡村中心一样，Entasopia的电池容量至少可以使用24小时。

商用微电网光伏系统的电价仍然相当高。SteamaCo和它越来越许可的微电网合作伙伴，每千瓦时收费在2到4美元之间。这种照明比煤油便宜，电力比柴油发电机便宜。但在像内罗毕这样的城市，这是国家补贴电网电价的两倍。

SteamaCo联合创始人兼首席技术官Sam Duby认为，就像微电网正在改变Entasopia等村庄的生活一样，它们也有潜力改变非洲其他地方和发展中国家扩大太阳能使用的前景。

首先，用村庄微电网取代屋顶系统，首次为农村居民提供了所需的电量和可靠性，这足以改变他们的生活和生计。其次，将乡村供电系统与现收现付充电网络连接起来的智能电表，解决了乡村电力系统一直困扰的问题——如何收集电力收入来自贫困和偏远地区的客户。第三，智能电表提供的数据有可能开启一项重大融资，迄今为止，肯尼亚等发展中国家一直没有向太阳能项目提供融资。

“Steama”是斯瓦希里语的“力量”。但对杜比来说，电力既是数据也是电力。现在，当他和他的潜在投资者在内罗毕打开他们的笔记本电脑，进入仪表盘，从村庄和支付系统收集的数据被整理和分析，他们可以了解世界上成千上万最贫穷的人是如何用电的，以及是什么鼓励他们更多地用电。

莫德说:“以前没有人有过这样的数据。“它降低了投资壁垒，因为数据提供了更明确的回报。你可以给投资者真实的预测，而不是完全的猜测。”杜比说，这些数据还为政府或捐助者提供了直接补贴太阳能发电的机会，这是推动欧洲太阳能和风能发电的上网电价的微电网版本。

来自Entasopia等地的数据并不都是好消息。比如，玛格丽特·姆旺吉(Margaret Mwangi)就有过这样的经历，她在欧科斯酒吧对面她的小杂货店后面的房间里开了一家发廊。当Mwangi得到太阳能后，她买了一个冰箱用来卖冷饮和一个吹风机给沙龙。但是非洲的每根头发需要30分钟才能干，而且所需的电力成本太高。

“上个月我付了14000先令(约140美元)的电费，”她抱怨道。“我负担不起。”她已经停止付款了，她的商店现在也关门了。

蒸汽公司的现场经理尼亚基洛说，她的问题原因很明显。姆旺吉的吹风机是村里最大的电力用户之一。回到内罗毕，当她打开电源时，他们可以看到电涌。使用30分钟的费用是Mwangi向顾客额外收取的50美分的两倍，但她说她不敢再多收费了。

“玛格丽特曾经是我们这里最大的客户。我们希望她留下来。他计划给她一个特别的优惠让她重新上网——也许是50美元一个月的固定费用。

回到位于内罗毕外一个小型商业园区的SteamaCo总部，莫德打开了她笔记本电脑上的数据仪表盘。她把Entasopia的数字放大，想看看Mwangi、Okoth和他们的其他客户从微电网中获取了多少电力，以及他们在什么时候支付了多少。大多数顾客每天晚上花50美分看电视和开灯。有些人不知道他们付了多少钱，需要帮助。

她表示:“我们需要为不同的人制定不同的关税结构。”“但有了智能电表，这很容易做到。”

SteamaCo起源于一家名为Access:Energy的非政府组织，该组织于2009年由杜比和现任首席执行官Harrsion Leaf在维多利亚湖畔成立。它培训当地工匠用废金属制造风力涡轮机。但它的技术已经取得了长足的进步。该公司改名为SteamaCo，于2013年在维多利亚湖的偏远渔岛伦巴安装了其首个智能计量微电网系统。从那以后，该公司的扩张一直很迅速。

截至10月中旬，该公司已在肯尼亚全境建立了25个村庄电网，另外在坦桑尼亚、贝宁、卢旺达和尼泊尔还有5个，在肯尼亚还有5个将于年底完工。莫德表示:“2016年，我们希望在几十个国家建立数百个电网。”