2017年-世界发展银行全球_A_Retrospective_Analysis_of_the_Role_of_Isolated_and_Mini_Grids_in_Power_System_Development_49页_2mb

详细总结：孤立和微型电网在电力系统发展中的回顾分析

核心内容概述

本报告回顾了电力系统从分布式系统向集中式电网演进的历史过程，并分析了微型电网（mini-grids）和孤立电网（isolated grids）在这一过程中所扮演的角色。报告指出，现代能源服务，尤其是电力，对经济增长、社会进步和繁荣至关重要。为了实现2030年全球25亿人口的电力普及，需要结合集中式和分布式系统，以实现经济和可持续的电力供应。孤立和微型电网在早期电力系统发展中起到了关键作用，尤其是在技术、政策和经济条件尚不成熟的情况下。

主要观点

• 电力系统的发展历程：电力系统的发展始于19世纪下半叶，最初以小型孤立系统和微型电网为主，后来随着技术进步、需求增长和政策支持，逐步演变为集中式电网系统。
• 孤立电网与微型电网的定义：孤立电网是指不与主电网连接、独立运行的系统；微型电网是指提供本地电力服务的小型系统，其发电和配电能力从千瓦到兆瓦不等，可满足家庭、商业和工业需求。
• 技术与经济因素的影响：早期电力系统受限于技术条件，如直流系统和低电压交流系统的物理限制，导致电力供应范围有限。随着交流技术的发展，电力可以远距离传输，从而推动了更大规模的电网建设。
• 政策与监管的作用：政策和监管框架在电力系统发展过程中起到了关键作用，特别是在促进电网整合和协调不同电力供应系统方面。
• 微型电网的现状与挑战：尽管集中式电网在许多国家已成为主流，但在一些偏远或经济欠发达地区，微型电网仍然是提供电力的重要方式。然而，它们面临技术不兼容、市场竞争不公和资产搁浅等问题。

关键信息

电力系统发展背景

• 集中式发电：指在远离终端用户的地方大规模发电，并通过高压输电网络连接到用户。
• 分布式发电：指在用电地点附近进行发电和配电的技术，可以服务特定负荷或成为更大系统的一部分。
• 联网系统：与主电网相连的系统，既可以向主电网输送多余电力，也可以从主电网获取电力。
• 离网系统：不依赖主电网的系统，依靠本地发电和配电满足电力需求。

国家案例研究

美国

• 历史背景：1879年爱迪生发明了第一只商用白炽灯泡，1882年建立了首个电力分配系统，如曼哈顿的珍珠街电站。
• 发展过程：早期电力供应集中在城市，农村地区电力普及较慢。1935年成立的农村电气化管理局（REA）推动了农村地区的电力发展。
• 关键影响：REA通过贷款支持和培训，促进了私营部门的参与，并带动了农村微型电网的发展。

英国

• 历史背景：18世纪初英国在电力系统发展中扮演了重要角色，1881年首次提供公共电力供应。
• 发展过程：1915年前，英国已有超过600个孤立电网。随后，政府推动电网标准化和整合，最终实现全国电网统一。
• 关键影响：国家化电网的建立有助于统一标准和提高效率。

瑞典

• 历史背景：19世纪末，工业客户推动了电力系统的建立。
• 发展过程：私营企业为工业客户提供电力，政府支持推动了电力系统的扩展。
• 关键影响：政府支持和私营部门的参与共同促进了电力系统的整合。

中国

• 历史背景：19世纪末中国开始实施小型电力项目，直到1949年电力供应主要集中在城市。
• 发展过程：1949年后，随着国家的统一和改革开放，电力普及迅速推进，许多地区通过微型电网实现电力供应。
• 关键影响：中国在50年内实现了超过9亿人口的电力普及，部分得益于微型电网的发展。

爱尔兰

• 历史背景：19世纪80年代，爱尔兰的电力普及主要由私营部门推动。
• 发展过程：1920年代后，政府开始推动全国电网建设，到1980年代完成电力普及。
• 关键影响：一些小型岛屿仍依赖微型电网供电。

印度

• 历史背景：1947年独立后，印度的电力系统由五个区域电网组成，初期独立运行。
• 发展过程：1989年后，区域电网逐步互联，但仍有大量人口未接入电网。
• 关键影响：离网解决方案加速了电力普及进程。

玻利维亚

• 历史背景：早期电力供应缺乏规范，导致不同频率和电压的孤立系统。
• 发展过程：1962年国家电力公司成立后，开始规范电力供应。截至2015年，仍有44%的农村地区未接入电网。
• 关键影响：离网系统提供了约8%的总发电能力。

柬埔寨

• 历史背景：1990年代开始重建国家电网，农村地区由私营企业通过离网系统供电。
• 发展过程：2002年电力法实施后，离网微型电网逐步整合进国家电网。
• 关键影响：离网系统运营商转向零售和配电业务，同时保持其资产价值。

结论与建议

• 历史借鉴：历史经验表明，微型电网在电力系统早期发展中起到了关键作用，可为当前电力普及提供参考。
• 技术与政策的平衡：随着技术进步和政策支持，集中式电网逐步取代了孤立电网，但离网系统在特定地区仍具重要价值。
• 未来方向：为了实现可持续的电力普及，需要重新审视支持框架，以促进分布式系统的发展，并协调其与集中式电网的关系。

附录：术语表

• AC：交流电
• DC：直流电
• Mini-Grids：微型电网
• Isolated Grids：孤立电网
• Centralized Generation：集中式发电
• Distributed Generation：分布式发电
• On-grid：联网系统
• Off-grid：离网系统
• REA：农村电气化管理局
• NRECA：国家农村电力合作社协会
• SDG7：可持续发展目标7（可负担、可靠、可持续的清洁能源）

参考文献

• UN (2002)
• Modi et al. (2006)
• Parshall et al. (2017)
• IEA and The World Bank (2015)
• Mentis (2017)
• Szabo et al. (2013, 2011)
• IRENA (2015)
• Hughes (1983)
• Slattery (1940)
• Platt (1991)
• McDonald (2004)
• Schewe (2005)