太陽能微電網在印度偏鄉的發展
根據 IRENA 2018年的報告，為了解決氣候變遷與貧富差距等議題，聯合國設定的17項永續發展目標中涵蓋：「確保所有人都負擔得起可靠且永續的潔淨能源」、「因應氣候暖化實施對策行動」，當中也指出離網式再生能源已逐漸成為各國解決能源問題的主流方案趨勢 (IRENA, 2018)。然而，目前全球將近10億人口沒有電力可使用，其中就有2億多來自印度，且大多數都集中在偏鄉地區 (Jelly, 2022)。
儘管印度於2018年實行農村電氣化(rural electrification)政策已有相當大的進展，但仍有許多偏鄉地區家戶因國營電力產業營業虧損，導致長期供電短缺且電網呈不穩定狀態，再者，使用燃煤發電產生二氧化碳會對環境造成不友善的問題，使得許多電力業者與非營利組織合作，在印度偏鄉投入微型離網(off-grid)再生能源因應方案(Comello et al. , 2017)。離網主要是由分散式、儲能系統、負載設備、變流器所組成，可併網運作也可採行在地發電獨立運作。相較於集中式電網，其節點不受彼此相互連結所限，不因一處故障而造成全部供電機組受影響，造成斷電情況。因此，離網再生能源逐漸成為印度偏鄉使用趨勢。對此，2022年印度的再生能源局(Ministry of New and Renewable Energy)已宣布將分散式微電網成為提升農村經濟的重要政策綱要(Das & Sinha, 2022)。
在分散式再生能源的選擇上，初期有許多偏鄉區域是以家庭式太陽能電網為主流，但隨著電力需求從家庭用戶端拓展至生產性的電力需求，太陽能微電網漸漸成為許多發展中國家偏鄉地區替代石化能源的選擇，其提供了分散式、可擴充且永續的發電方式 (Shama et al. 2020)，特別的是，可在偏鄉地區應用以從事農業經濟活動，如農作物生產製造、榨油機、農田灌溉泵浦等。太陽能微電網的優點，除了能提供穩定的電力外，亦可刺激農村地區發展，且應用範圍更可擴及將電力輸送給學校、健康照護及商業機構(NRDC, 2021)。
太陽能微電網已成功導入許多印度偏鄉農村，以Smart Power For Rural Development計畫為例，此專案是由能源開發商米林達(Mlinda)和洛氏基金會(Rockefeller Foundation)合作，自2012年投入至今已成功於賈坎德州吉姆拉鎮將微電網設置在50個村落，讓4萬多居民受惠。
▲賈坎德州吉姆拉鎮微電網設置區位
圖片來源：Mlinda, 2018a
然而，達成此布建成果並不易，進行示範系統建置的過程中面臨了許多挑戰。首先，由於初期建置成本高，加上未獲得政府營運補助，微型電網的費率比國營還高出許多，因此影響消費端的接收度；其次，集中式電網發展可能加快拓展的情勢下，使微電網的可擴展性受到質疑；最後，則是分散式再生能源業者難以維持客戶用端的需求(NRDC, 2021)。
為了克服這些問題，印度Mlinda太陽能微型電網業者採取了以能源及發展服務策略為本的微型電網模式( Energy and development services-based mini grid model)，各要項如下：
1. 社區式參與及標準化的社區遴選項目
在建置規劃前，Mlinda深入了解社區需求，期望透過高度的社區參與(居民參與率達至少達75%)，與當地村民建立信任關係，並依據該區人口數及分布設計問卷、進行調查，藉以了解現有國營電網分布，水源、各家戶願意支付的費率(willingness to pay)，以及目前現有及未來潛在用電特性，如農業工具機的需求及可設置的土地面積。
2. 電力負載需求分析與微電網的設計符合需求
透過量化分析，預測出地區商業生產性與家庭用戶所需電量，設計出一個混合型儲能系統的模組，以太陽能發電為主、柴油發電為輔備用。單相及三相混合的微電網結構對混合電網能量協調，可提高混合微電網的供應電能，降低微電網對儲能電池的依賴，使電源能承載一般家庭用電與農業生產作業，如加工機器、榨油機、灌溉泵浦等。
3. 建置維護電網人力，以維持電網可靠性
Mlinda在每個村落設有工作站，每區有派駐工程師、營運技術人員以及與當地社區緊密聯繫的工作人員，以確保有維護及修理需求時能被即時解決，維持區域穩定性供電。
4. 強化村民能力，提升對電力的需求
Mlinda 結合能源服務的提供及對村民的培力，包含創業培訓課程、技術研討會以及宣導推廣，加深村民對電網的理解，協助刺激整體社區對電力需求，促使村民採用電器用品取代煤油燈或柴油發電的設備，達到能源轉型。另外，也提供行銷與營運諮詢服務協助居民開展農業相關新生意，如製油、小麥或稻米的生產。
5. 強調提供穩定電力，吸引村民選擇高費率微電網
由於建置成本高，外加上營運成本沒有得到政府的補助支持，因此微電網的費率是國營電費的3到7倍之多。在策略上，Mlinda 是以提供高品質穩定供電作誘因去吸引村民，例如保證提供24小時不斷電系統來滿足需求。但長期下來對電力業者而言，發展創新式友善的融資方案跟政策補助支持，才是居民可穩定、負擔得起的關鍵要素，如提供設備採購優惠折價、融資利率補貼方式，才能確保偏鄉居民參與意願。
6. 在面臨國營電網擴展下，尋求政策與法規的支持
在政策面上， Mlinda 也積極與當地州政府及聯邦政府合作推動電網，讓分散式微電網業者以替補方式或整併到公用電網，作為電力系統備援以降低開發風險及成本。透過政府單位的支持與補貼Mlinda 於2018年與地方政府賈坎德邦州政府合作，草擬微型電網政策，強調分散式再生能源在該州的發展機會，並透過地方州政府跟聯邦政府協調，以制定法規架構，如核發許可程序、費率結構以及微電網整併至國營的辦法過去印度雖已達成全國電網化，但至今仍有許多州電網表示，仍面臨無法提供穩定電力、存在傳輸問題以及區域維護網絡等問題，因此微電網可作為政府與相關開發業者及社區的互惠新選擇( NRDC, 2021; Comello et al., 2017)。
▲作業人員進行設備檢查(左上)；自發用電照明供孩童念書(右上)；微電網為穀物研磨機提供電力 (左下)；社區微電網太陽能設施(右下)
圖片來源：NRDC, 2021
根據Mlinda 於2018年成效評估報告中顯示(Mlinda, 2018b)，太陽能微電網對當地社區在經濟、環境及社會的影響力如下：
- 小型企業收入提高了28%
- 溫室氣體排放降低了1,054噸
- 平均家戶收入增加了23%
- 創造了115個新工作機會
- 微電網遍及了1,250個農場及非農業用電
- 更多婦女從事更多生產性經濟活動
- 孩童因照明穩定，使念書的時間變長
參考資料：
- Binit Das & Pratyush Sinha. 2022. MNRE’S new Policy framework recognizes distributed renewable energy as solution for uplifting rural economy. Down To Earth.
- Comello, S. D., Reichelstein, S. J., Sahoo, A., & Schmidt, T. S. (2017). Enabling mini-grid development in rural India. World Development, 93.94-107.
https://www.downtoearth.org.in/blog/energy/mnre-s-new-policy-framework-recognises-distributed-renewable-energy-as-solution-for-uplifting-rural-economy-81623
https://www.mlinda.org/democratising-energy-supply/ - IRENA, 2018. Off-Grid Renewable Energy Solutions.
https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Jul/IRENA_Off-grid_RE_Solutions_2018.pdf - Jelly, N., 2022. Renewable Energy: A Very Short Introduction. England: Oxford University Press.
- Mlinda, 2018a. Achievements and Performance 2018.
https://www.mlinda.org/democratising-energy-supply/activities-2018/ - Mlinda, 2018b. Renewable Energy for Rural Communities.
https://www.mlinda.org/democratising-energy-supply/ - NRDC, 2021. Creating jobs and Income: How solar Mini-Grids are making a difference in rural India.
- Shama, A., Agrawl, S., and Urpelaine, J. (2020) The adoption and use of solar min-grids in grid-electrified indian villages. Energy for sustainable Development, 55, 139-150.