为非洲供电：新模式比较了 43 个国家的离网太阳能选项

Josiah02 · 发表于 5 天前

撒哈拉以南非洲地区尚未用上电的人口占全球人口的80%，该地区不太可能实现联合国到2030年让所有人用上负担得起、可靠、可持续的现代能源的目标。
该地区远远落后于世界其他地区。全球范围内，电力覆盖率从 2000 年的 79% 上升到2019 年的 90%。根据世界银行的数据，在撒哈拉以南非洲，电力覆盖率从 26% 上升到 47%，大多数无法用电的人生活在农村地区。
世界银行预测，按照目前的电力接入和人口增长趋势，到2030年，撒哈拉以南非洲地区将有超过4亿人用不上电。
缺乏可靠的电力供应对生活水平有重大负面影响。例如，这会限制提供优质公共服务，如医疗保健、教育和供水。它还会阻碍人们获取数字服务，阻碍人们参与日益数字化的全球经济。
缺乏电力供应并不是撒哈拉以南非洲国家面临的唯一挑战。现有的电力供应也不稳定。2022年，约有 43% 的非洲人“大部分时间”或“全部时间”都能用上电。电力供应不稳定的问题在农村地区更为常见。
撒哈拉以南非洲地区只有两个国家电网没有发生过重大停电事故：安哥拉和博茨瓦纳。停电减少了电力为家庭和企业带来的效益，并产生了对昂贵且污染严重的燃油发电机的需求。
研究提出，对于电力供应不足的经济体，离网太阳能发电是一种可能的解决方案。在某些地区，这是成本最低的选择，无需建设电网基础设施（输电和配电网络）即可实现电力供应。
然而，其中一些研究可能低估了离网太阳能发电的潜在优势。这是因为它们没有考虑可靠性低或碳定价方案带来的成本影响。
我所在的科学家团队使用一种新方法来评估不同能源获取方案的成本。该方法将单个能源系统的建模与覆盖大面积的空间数据相结合。我们的方法使我们能够评估不同电力来源的可靠性和污染成本。当你考虑到这些因素时，技术的相对吸引力可能会发生变化。
我们的研究探索了离网太阳能在非洲不同情况下可能发挥的作用。研究涵盖了 43 个有数据的国家，这些国家是非洲大陆 99% 以上无法使用太阳能的人口的居住地。下面我们将重点介绍尼日利亚和莫桑比克这两个国家。
碳成本和可靠性差的成本
使用我们的新方法，我们分析了每个国家哪些地区会发现太阳能是最便宜的技术。我们做得非常详细。我们的方案包括碳价或对可靠性差的惩罚。我们可以展示哪种政策会在特定地区产生最大影响。
电力接入可分为不同层级，结合不同瓦数、可用小时数、中断次数、可负担性等。
对于中等电力需求情景（第 3 级），我们的模型表明，如果将碳价纳入计算，离网太阳能将为 6500 多万人提供最便宜的能源。如果应用可靠性惩罚，离网太阳能将为 8000 多万人提供最便宜的能源。
碳市场是为二氧化碳等温室气体排放定价的金融市场。这些市场影响不同发电技术的相对成本和份额。然而，非洲大陆的碳信用额度使用仍然有限，因为它们在非洲大陆是一项相对较新的举措。
供电可靠性是决定连接价值的关键。供电可靠性差会导致安全性下降和家庭收入减少。
与国家电网相比，离网太阳能系统可能提供更高的可靠性。
为了更清楚地展示我们的方法和发现，让我们更详细地看一下两个国家：尼日利亚和莫桑比克。
尼日利亚
尼日利亚电网不稳定，农村地区的服务水平更差。我们的分析预测，到 2030 年，尼日利亚将有多达 5500 万户家庭（约占总人口的 20%）无法用电。在我们的研究中，我们发现离网太阳能将是让其中 5% 至 60% 的人用上电的最便宜的方式。
但与传统电网相比，太阳能的经济可行性取决于电力需求水平。在低用电量（二级或每天 200 瓦时）的情况下，离网太阳能优于传统电网。它以较低的成本满足了更大比例的人口（60%）的能源需求。
当电力需求较高时（第 4 级或每天 3,400Wh），情况正好相反。在这种情况下，高电力使用量需要传统电网。
国家电网可靠性差是非洲大陆的一个问题。如果将可靠性差的成本纳入计算，太阳能就更具竞争力。它满足了尼日利亚 5500 万户家庭中 38% 至 65% 的需求。
这一发现强调，要提供可靠的电力供应，专注于离网太阳能可能是最佳解决方案。尼日利亚已开始使用补贴来鼓励这种做法。
莫桑比克
在莫桑比克，我们估计到 2030 年，将有超过 1600 万人（占总人口的 40%）无法用上电。与尼日利亚一样，离网太阳能发电对于用电量较低的国家来说更便宜。据我们估计，对于 1600 万人中的 28% 到 88% 的人来说，离网太阳能发电是最便宜的，具体取决于需求水平。
如果将碳定价考虑在内，这一比例将从 50% 上升至 88%，需求水平越高，影响越大。我们的研究还显示了不同地区、不同需求水平下有效的碳定价水平。
由于不同地区不同技术的成本不同，政策效果和门槛也存在差异。在考虑碳信用计划在哪些地区可能最有效时，利益相关方应考虑那些在较低价格水平上出现技术转移的地区。
有针对性的政策可以提高非洲的接入和可靠性
在考虑大区域的能源政策时，国家特定和本地化因素至关重要。我们并不假装在研究中捕捉所有这些因素。然而，我们对空间数据和国家级需求和供应模型的使用试图朝着正确的方向前进。

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