分布式太阳能微电网与主网互联：提升印度农村供电可靠性、降低碳排放及规避资产搁浅风险的研究

本研究针对低收入国家农村地区电网可靠性低、碳排放高的问题，探讨了太阳能光伏(PV)微电网与主网互联的协同效应。通过能源系统建模分析印度北方邦案例，发现主网连接的微电网可将单位供电成本降低至0.19-0.24$ kWh-1，同时减少碳排放强度至531 gCO2eq kWh-1以下，符合可持续发展目标(SDG)7。研究提出了规避资产搁浅风险的政策框架，为发展中国家清洁能源转型提供了重要参考。

　　

在印度北方邦的农村地区，尽管政府大力推进电网普及，但平均每日供电时间仅12.5小时，且存在严重的供电不稳定问题。这种"有电无供"的困境严重制约了农村经济发展和居民生活质量提升。与此同时，印度承诺到2030年将GDP碳排放强度较2005年降低45%，这意味着电网碳排放强度需从当前的600 gCO2eq kWh^-1降至444 gCO2eq kWh^-1。如何在不增加碳排放的前提下解决农村供电可靠性问题，成为印度能源转型的关键挑战。

传统解决方案面临两难选择：扩展主网在低密度农村地区成本高昂，而独立微电网则面临主网接入后的资产搁浅(stranded assets)风险。当主网可靠性提升后，前期投资的太阳能光伏(PV)和储能设备可能因利用率下降而难以收回成本。这种风险严重抑制了私营部门对农村可再生能源的投资热情。因此，探索主网与微电网的协同运行模式，平衡供电可靠性、经济性和环境效益，具有重要的理论和实践意义。

研究人员采用开源的CLOVER(Continuous Lifetime Optimisation of Variable Energy Resources)能源系统建模框架，以印度北方邦一个547户家庭和66家企业的典型农村社区为案例，模拟分析了不同主网可靠性(8-24小时/天)与微电网供电时长(1-24小时/天)组合下的技术经济表现。研究考虑了547户家庭和66家企业的用电需求，日均负荷761 kWh，其中家庭用电占695 kWh。通过优化算法确定在不同供电可靠性要求下，太阳能光伏和电池储能的最优配置方案，并计算了电力使用平准化成本(LCUE)和碳排放强度。

研究首先建立了主网供电可靠性模型，基于Prayas能源集团的实地监测数据，通过概率方法模拟主网不同可靠性水平下的供电状况。然后采用二分搜索算法，以最低LCUE为目标，迭代求解满足特定供电可靠性要求的光伏和储能最优容量配置。为评估资产搁浅风险，研究模拟了主网可靠性变化对已建微电网系统经济性的影响，包括需求减少20%-100%的多种情景。所有模拟均考虑8年周期，对应联合国可持续发展目标的实现时限。

研究结果显示，在主网可靠性低于16小时/天的情况下，配置4小时额外供电的微电网系统能够实现"双赢"：不仅提高供电可靠性，还将LCUE降至0.19-0.24$ kWh^-1，低于单纯依赖主网的供电成本。这种协同系统还能将碳排放强度控制在印度国家自主贡献(NDC)目标531 gCO2eq kWh^-1以下，实现气候与发展的双重目标。

资产搁浅风险分析表明，当主网可靠性提升至18小时/天以上时，微电网资产利用率显著下降，LCUE最高增加0.11kWh^?1。然而，需求损失的影响呈现非线性特征：20kWh^-1的现行电价区间内；但当需求减少80%且主网可靠性达21小时/天时，LCUE将增加6-7美分，显著影响项目经济性。

政策模拟指出，技术标准化和明确的商业安排是降低投资风险的关键。尼日利亚、柬埔寨等国的经验表明，制定微电网与主网互联的技术标准，建立发电资产收购机制，能够有效保障投资者权益。印度需要明确以下政策：划定微电网专属供电区、制定互联技术规范、建立合理的资产补偿机制，以及允许微电网在孤岛模式下运行。

该研究的创新性在于首次量化评估了主网可靠性提升对农村微电网投资风险的影响，提出了兼顾供电可靠性和投资保护的政策框架。研究结果不仅适用于印度，对撒哈拉以南非洲等面临类似挑战的发展中国家也具有重要参考价值。通过主网与微电网的协同运行，可以在不增加碳排放的前提下，以合理成本实现农村供电可靠性的提升，为全球能源公平转型提供了可行路径。

研究同时指出，未来需要进一步探索微电网向主网返送电力的商业模式，这既能增强主网稳定性，又能提高微电网经济性。此外，将农业水泵等生产性负荷纳入微电网系统，也是降低资产搁浅风险的有效策略。这些发现为发展中国家制定农村能源政策提供了重要依据，有助于实现联合国可持续发展目标中的能源普惠愿景。