微型电网如何将电力输送到肯尼亚农村

2016年1月11日

本文最初发表于耶鲁大学360。

第一次接通电源是一件大事。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Entasopia的大街上努力经营着自己的酒吧，那里距离首都内罗毕有5个小时的车程，距离最近的电网也有30英里。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。

现在Okoth有11个灯泡，他自豪地说——足够为他的客户运行一台电视和一个音响系统。有些晚上会有70个人来观看、聆听并购买他的食物和饮料。他的利润很快就会买冰箱，以保持在灼热的沙漠热啤酒冷，和一个大屏幕显示卫星体育频道。

“我们将保持开放至午夜，”他说。而他刚刚买了十间客房的建筑材料。“当你下一次来，你必须留在这儿。”

在肯尼亚农村大多数定居点是在夜间黑暗。只有东非国家的居民的三分之一都进入国家电网。收获阳光使得像Entasopia地方明显的感觉。百元光伏（PV）电池板安装在屋顶的家已经上市销售多年。

但大多数此类系统提供的功率只有可怜的5瓦，仅够每天晚上给几盏LED灯和一个手机充电点充电，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、废弃电池和失望的消费者。

村的房子也被家电如冰箱和洗衣机填充，并在主要街道的商家都从焊接设备和燃料泵的电吹风供电一切。

但现在，通过地下电缆连接到几十栋房屋和企业的更大的中央村光伏发电机组正开始改变人们的生活。只需支付10美元的安装费，Entasopia的居民就可以连接到一个村庄微电网，并购买1000倍的电力份额。

微电网是独立于大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，或者最广泛的太阳能。目前还没有官方统计数字来说明有多少座核电站，或者它们的总发电量是多少。

但是最近美国的一项研究表明研究新能源技术的Navigant研究公司表示，目前全球新能源技术的总发电能力可能超过750兆瓦。加州大学的丹尼尔·卡门说，伯克利，“一个真正的创新温床正在世界各地冒出来。”

在如肯尼亚，其经济比任何传统的，集中发电和电网的增长速度快的国家，微电网的电气化无能为力社区潜力是巨大的。许多人认为，他们提供的唯一可能途径输送带来电力1.3十亿主要是农村人谁全球目前缺乏它的联合国秘书长潘基文的目标。他们回答往往对屋顶太阳能发电系统，其批评者说，可以通过只提供很少量的功率为每家每户的锁定社区为能源贫困做出了费用。

南希·卡西亚(Nancy Kasia)现在在她位于埃托萨比亚(Entasopia)的加油站使用太阳能来加油。

远视是最遥远的。它靠近与坦桑尼亚的边界，位于一条崎岖的红土公路的尽头，这条路从东部约30英里的小镇Magadi蜿蜒而来。这条街道上的房屋都是铁皮屋顶的建筑，店铺从肉铺、杂货店到酒吧和手机店应有尽有。在这里，马萨伊族的牧民们穿着鲜艳的传统服装来这里买卖，他们把手机充好，然后消失在丛林中。这里也是其他肯尼亚部落的人们聚集的地方，比如卢奥部落、基库尤部落和坎巴部落，他们从附近山上的河流中汲取水源，开始灌溉向肯尼亚城市出售的水果和蔬菜。

Joseph Nyagilo，该公司的现场经理微型智能电网"先锋SteamaCo他在2014年选择了Entasopia作为微电网公司的代表，因为该镇的商业活动非常活跃，他相信这样的系统可以提供额外的电力。他为自己的转变感到骄傲。

在村里的加油站，南希·佳兆业(Nancy Kaisa)使用太阳能来加油。“我以前有一台柴油发电机，但这更便宜，更容易，”她解释说。

约翰Owino，修理工在他的车间外面的太阳蹲，说他现在可以进行焊接，一旦不得不被送到遥远的城镇修理。和奥科斯，创业酒吧老板说，灯光意味着他现在可以站起来，在凌晨4点的摊位，出售的屋顶光伏电池板的只有所有者开始工作似乎暗淡了。他得到了他的摩托车，以找到在没有微电网邻村销售。

“从屋顶系统中的光可以提高生活质量，但只有微电网可以使人们摆脱贫困，” SteamaCo的软件经理艾米莉·莫德说。“他们是下一步了。并允许人们建立企业和其他的收入来源，他们提高对干旱或气候变化的农村社区的弹性。”

但SteamaCo走得更远。在过去的三年里，它已经率先在微电网中使用智能电表，现在它在肯尼亚全国有25个村庄电网，为多达1万人和企业供电。的他们的想法是将硬件供应与预付费服务连接起来，预付费服务使用该国流行的基于移动电话的银行系统M-Pesa。基于云计算的软件可以跟踪供应和支付，当客户的信用额度较低时，通过短信提醒客户。没有合同，没有账单，也没有税收问题。客户可以充值，金额小至几美分。但是一旦信用卡到期，灯就灭了。

在这里，马萨伊族的牧民们穿着鲜艳的传统服装来这里买卖，他们把手机充好，然后消失在丛林中。

Entasopia公司在村长的院子里租了一个光伏中心，安装成本为7.5万美元。它有24个面板，最大发电能力为5.6千瓦。下面的一个控制箱里装着智能电表，它可以测量和控制镇上64位用户的用电情况，还可以与支付软件进行远程通信，在信用耗尽时切断电源。

在像Entasopia这样基本上没有wi-fi的偏远地区，所有数据都是通过短信发送的。Moder说:“我们只需要一巴的移动信号。”“我们可以无处不在。”

在Entasopia负责日常事务的网站代理人是约翰·潘比奥(John Pambio)，他是一名年轻的电气工程师，住在村长所在的那条街上，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，并为出现断电、跳闸或电缆损坏的客户进行故障排除。最大的电力需求，他说，是在晚上，当灯、电视和音响系统打开的时候。这与太阳能生产并不匹配，因为太阳能生产当然是在白天进行的。但是，像大多数乡村集散地一样，Entasopia的电池存储空间至少可以满足24小时的使用。

商业微电网光伏系统仍然收取力量是相当高的价格。SteamaCo - 而这正是越来越多的授权合作伙伴微网 - 费二和四元之间每千瓦时。这提供比煤油照明更便宜，并且比功率柴油发电机更便宜。但是，在像内罗毕市双国家补贴电网电力的价格。

SteamaCo联合创始人兼首席技术官Sam Duby认为，正如微型电网正在改变像Entasopia这样的村庄的生活一样，它们也有潜力改变非洲其他地区和发展中国家扩大太阳能的前景。

首先，用村庄微电网取代屋顶系统，首次提供了农村人民所需的电力数量和可靠性，这足以改变他们的生活和生计。其次，将农村供电系统与现收现付充电网络连接起来的智能电表，解决了农村电力系统一直存在的问题——如何收集电能从客户的收入在贫困和偏远的地方。第三，由智能电表提供的数据必须解锁迄今在发展中国家，如肯尼亚致力于太阳能发电回避的主要融资的潜力。

“Steama”是斯瓦希里语“权力”的意思。但对杜比来说，电力和数据同样重要。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，进入仪表板，那里来自村庄和支付系统的数据被整理和分析，他们可以探究世界上成千上万最贫困的人如何使用电力，以及是什么鼓励他们使用更多电力。

莫德说:“以前没有人有过这种数据。”“它降低了投资的门槛，因为数据肯定会提供更大的回报。”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购买太阳能的机会，这是欧洲启动太阳能和风能发电的上网电价的微型电网版本。

来自像Entasopia这样的地方的数据讲述的故事并不都是好消息。比如，玛格丽特·姆旺吉(Margaret Mwangi)就有过这样的经历，她在自己的小杂货店后面的房间里开了一家发廊，店就在奥科斯酒吧对面。当姆旺吉获得太阳能后，她买了一台冰箱用来卖冷饮，还买了一台吹风机供沙龙使用。但是非洲人的头发需要30分钟才能变干，而且所需的能量太贵了。

“上个月我付出14000先令[约$ 139]电费，”她抱怨。“我不能说。”她已经停止支付，而她的店现在是黑暗的。

南希的Kasia加油站是Entasopia众多受益于微电网的新型可靠电力的企业之一。

她之所以问题是明确Nyagilo，该SteamCo场经理说。姆旺的鼓风干燥器是村里最大的电力用户之间。早在内罗毕，他们可以看到电源浪涌，当她打开它。三十分钟的使用成本翻倍50美分附加费那费姆旺吉她的客户为吹干，但她说她不敢收取更多的费用。

“玛格丽特曾经是我们这里最大的客户。我们希望她留下来，” Nyagilo说。他打算给她提供了一个特殊的协议，让她重新上线 - 也许一个固定费率$ 50，一个月的费用。

回到SteamaCo位于内罗毕郊外一个小型商业园区的总部，莫德打开了她笔记本电脑上的数据仪表盘。放大Entasopia的数字，她拖网查看Mwangi、Okoth和他们的其他客户从微电网中获得了多少电力，他们支付了多少，以及什么时候支付。大多数顾客每晚要花50美分看电视和开灯。有些人不知道自己在付多少钱，需要帮助。

她表示:“我们需要针对不同人群制定不同的关税结构。”“但有了智能电表，这很容易做到。”

SteamaCo起源于一个名为Access:Energy的非政府组织，由Duby和现任CEO Harrsion Leaf于2009年在维多利亚湖畔成立。它训练当地的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。该公司更名为SteamaCo，于2013年在维多利亚湖的偏远渔岛Remba安装了第一个带有智能电表的微电网系统。从那以后，公司的扩张速度一直很快。

十月中旬，该公司有25个网格在肯尼亚全国，在坦桑尼亚，贝宁，卢旺达和尼泊尔的另外五个和五个准备在肯尼亚完成今年年底。“在2016年，我们要数百电网的几十个国家，”莫德说。