在为所有人提供价格可承受、可靠的电力方面,人们对理想的问题解决方法看法不一。能源专家会深入考虑能量密度和质量/间歇性。经济学家关注成本。规划者关注空间。这些 caricature 式的概括各自强调了一个重要考量,但显然,能源领域需要更多规划者,因为在电力普及的讨论中,空间似乎不知何故被忽略了。
我所说的空间,是指缺乏电力的人们生活和工作的地方。至于讨论,我指的是两种观点流派之间的对话( 此处对此作了周到的概述,不过重点放在气候变化上):第一种观点认为,任何 未能完全接入 集中式电网的做法都不够;第二种则主张, 分布式太阳能 才是未来的发展方向。然而,一旦开始主动考虑空间因素,这场争论似乎就没有必要了—— 每种解决方案都有其适用之处,关键在于情境是否合适。
满足城市地区的能源需求
专家越来越关注城市地区能源使用的集中情况;城市地区约占 全球能源消费的70%。这一比例还将继续上升,因为预计全球“城市”人口的增长速度将显著超过总人口增长速度,到2050年,城市中将新增 近30亿 人。
比尔·盖茨的博客文章 去年6月下旬引发了热议,他关于集中式电力的论点在许多城市地区是合理的。如下方 世界银行的数据 所示,数据集中所有城市化率至少为86%的国家,电气化率也至少达到95%;城市化率至少为60%的国家,电气化率均不低于80%。为城市居民供电,成本更低,后勤安排也更容易(尽管未必能说“容易”)。

来源:数据来自 世界银行
集中式和分布式发电的支持者都认为,自己偏好的技术成本更低、服务质量更好;有时双方都说得对。向中心城市输送偏远发电源所产电力的输电基础设施更具成本效益,原因很简单:公用事业公司可以依靠数量庞大、收入足够高的客户购买电力。人口密度上升也会降低配电成本。当燃料成本较低时,这些因素通常会使集中式发电更便宜,至少在城市中如此。
这对有意建设化石燃料发电设施的企业可能尤其重要。随着污染管控日益严格、公众健康意识不断增强,燃煤或燃油电厂不太可能在高密度城市地区长期存续。大多数国家尚未制定政策,阻止在高度城市化地区开发电厂,尽管此类电厂的 不利后果日益显现;中国或许并非偶然地刚刚宣布计划建立 全国碳排放交易体系,是最明显的例子。
满足农村地区的能源需求
尽管越来越多的人迁往城市,但每六个缺电人口中仍有五个生活在农村地区。要让这些人用上电,就必须通过延伸现有电网、建设新的分布式发电设施,或(可以说)等他们迁入城市,把电力送到他们身边。
后一种做法行不通,因为(1)我们只是 认为 他们中的许多人会迁往城市;(2)我们不知道究竟哪些人会迁往城市、从哪里迁出,以及迁移速度有多快。延伸国家电网可能需要数十年(见下方 《全球能源评估》中的图表),并需要大规模基础设施投资。这并不是拖延的理由,反而是在呼吁立即行动:我们需要寻找替代方式,在加快的时间尺度上满足电力需求。
十个国家的电气化率随时间变化 来源:《全球能源评估》,第19章, 面向发展的能源获取
在农村地区,输电和配电成本不利于集中式发电。再加上贫困人口需求低,利润微薄的公用事业公司可能不愿投资延伸电网,这也就可以理解了。
在许多情况下,这使太阳能具有成本优势(不过它 很快或许不需要太多助力 )。这并不能解决电力间歇性问题,但正如吉加尔·沙阿在 回应 比尔·盖茨时指出的那样,集中式电网供电往往既不便宜也不可靠(原因可能涉及技术、政治或社会等多个方面)。在可靠性和可负担性较低的情况下,新增发电能力也不一定能转化为新增电力接入。
这些关于成本和可靠性的争论,将由市场而非评论人士来裁决:消费者会根据自身情境选择最佳方案。在有分布式太阳能发电需求的地方,像 Mera Gao Power 和 Devergy 这样的公司将从中获益。用沙阿的话说:“……在这一领域投入毕生精力和有限资金、且具备专业知识的企业家,正在作出理性的商业决策。这些决策着眼于以最低成本输送能源。”
印度似乎也认同这一点。该国近日宣布, 太阳能将在 其增长战略中发挥重要作用,并设定了雄心勃勃的目标:到2022年实现100 GW装机容量。这与此前承诺在2019年前满足 每个印度家庭 的基本用电需求相辅相成。从今年开始,要实现100 GW的目标,就需要到2021年每年平均新增超过15 GW装机容量(EPIA估计 印度2013年新增装机容量为1.1 GW)。
通过微电网供电,不应将农村人口锁定在低能耗生活方式中,尤其是在微电网设计时已兼容未来延伸电网的可能性时。无论偏好集中式还是分布式解决方案, 摆脱煤油 及农村地区常见的其他室内污染燃料,也可以说与为缺电人口供电同样是推动行动的重要动力。
展望未来
即将发布的 可持续发展目标 明确纳入了能源获取和与城市化相关的目标,反映出我们在理解二者各自在国际发展中的作用方面已取得显著进展。城市化程度提高,意味着城市中心地区的电气化成本更低;但如果没有通过许多其他方式促进发展,成本更低并不等于价格可承受。单靠电网供电更便宜,也无法、不会在尽可能短的时间内让所有人都用上电;而这正是我们需要努力实现的目标。
从空间角度思考这一挑战,我们便能看出,不同情境需要不同方法。何为合适,取决于成本、资源可用性、融资可得性、监管环境、可持续性考量、文化背景、人口密度、人口构成,以及许多其他因素。
根据我们目前对城市迁移预测以及电网延伸与太阳能微电网成本的了解,要证明大规模基础设施投资合理,其举证门槛应当相对较高;但在许多情况下,这样做仍然有意义。愿最便宜、最可靠的电力胜出——具体取决于电力需要输送到哪里。
本文由 The Energy Collective合作发布。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
要及时了解议程动态, 订阅我们的每周简报。
作者:Zak Accuardi于2014年获得麻省理工学院技术与政策硕士学位,期间专注于城市可持续发展政策。
图片:一名技术人员在作业电线上工作。阿肯色州,2014年4月29日。路透社/Carlo Allegri。

