在摩洛哥瓦尔扎扎特附近的撒哈拉沙漠边缘，大约50万面抛物面镜整齐地排列在一个山谷中，随着太阳掠过头顶，它们缓慢而协调地移动。这个耗资6.6亿美元的太阳能发电设施于2月开放，很快将会有更多的设施。摩洛哥已承诺到2020年，其电力供应的42%将来自可再生能源。
在整个非洲，一些国家正在积极发展其太阳能和风能发电能力。这种势头让一些专家想知道，非洲大陆的大部分地区是否能够跃入清洁的未来，绕过一些曾困扰美国、欧洲和中国等地的破坏环境的做法。
联合国前秘书长科菲·安南在去年的一份报告中写道：“非洲国家不必锁定发展高碳旧技术。”“我们可以扩大发电量，并通过飞跃到正在改变世界各地能源系统的新技术来实现普及能源 доступа。”
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这不仅对非洲人，而且对全世界来说都是一个令人兴奋的信息，因为非洲大陆的电力需求正在爆炸式增长。 非洲的人口增长速度比世界上任何地方都快：预计到2100年将增长近四倍。今天居住在那里的12亿多人中，有一半以上的人口缺乏电力，但可能很快就会用上电。如果大部分电力来自煤炭、石油和天然气，可能会扼杀国际社会减缓全球变暖步伐的努力。但是，一条更绿色的道路是可能的，因为许多非洲国家才刚刚开始建设大部分能源基础设施，并且尚未致力于更肮脏的技术。
有几个因素正在推动非洲可再生能源的发展。非洲大陆超过三分之一的国家的主要电力来自水力发电厂，而过去几年的干旱使这种供应变得不可靠。主要依赖化石燃料的国家一直受到价格波动和日益严格的法规的困扰。与此同时，可再生能源技术的成本一直在急剧下降。研究人员发现，非洲大陆的太阳能和风能潜力比以前认为的要大得多——高达目前电力总消耗量的3700倍。
所有这些都导致了人们对绿色能源的兴趣激增。研究人员正在绘制可再生能源项目的最佳地点。具有前瞻性的公司正在投资太阳能和风力发电场。各国政府正在与国际发展机构合作，使该领域对私营公司更具吸引力。
然而，这可能不足以推动非洲走向清洁、电气化的未来。规划者需要更多数据来找到可再生能源项目的最佳地点。开发商对向许多国家，特别是那些有腐败和政府问题历史的国家投入资金持谨慎态度。各国将需要数百亿美元来加强能源基础设施。
尽管如此，非洲发展绿色能源的雄心现在比以往任何时候都更高。都柏林主要可再生能源开发商首席执行官埃迪·奥康纳看到了非洲可再生能源的巨大潜力。他的公司正在那里建设太阳能和风能设施，他称之为“企业家千载难逢的商业机会”。
电力问题
电力中断在许多非洲国家是一个常见问题，但在过去一年中，赞比亚遭受的苦难比大多数国家都多。它经历了频繁而持久的停电，这严重打击了经济。水泵无法向首都卢萨卡供应清洁水，工业不得不削减产量，导致大规模裁员。
赞比亚能源困境的根源是非洲南部35年来最严重的干旱。该国近100%的电力来自水力发电，主要来自三个大型水坝，这些水坝的水位已直线下降。附近的津巴布韦、南非和博茨瓦纳也不得不减少电力生产。缺水情况可能会变得更糟。预测表明，气候变暖可能会在本世纪下半叶进一步减少非洲南部的降雨量。
可再生能源可以帮助填补这一空白，因为风能和太阳能项目比水电、核电或化石燃料发电厂的建设速度快得多。随着需求的增加，可以逐步扩大绿色能源装置。
埃及、埃塞俄比亚、肯尼亚、摩洛哥和南非正在率先建设可再生能源，但最大的障碍之一是数据不足。加州大学伯克利分校的能源研究员吴格蕾丝说，非洲现有的大多数风能和太阳能资源地图没有包含足够的详细信息，无法让公司选择项目地点。她与人合著了一份关于规划可再生能源区的报告，该报告是加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 和阿布扎比国际可再生能源机构 (IRENA) 的联合项目，涵盖了 21 个非洲国家。吴格蕾丝说，这项研究是迄今为止对大多数这些国家进行的最全面的测绘工作。它权衡了这些国家的太阳能和风能资源量，以及诸如电力项目是否靠近输电基础设施和客户，以及它们是否会对社会或环境造成危害等因素。“IRENA-LBNL 研究是唯一一项在非洲大片区域应用一致方法的研究，”吴格蕾丝说。风能和太阳能资源的高分辨率测量通常由政府研究人员或公司完成，他们严格控制其数据。伯克利团队使用了从芬兰环境监测公司维萨拉购买的卫星和地面测量数据的组合，该公司此后通过 IRENA 的全球可再生能源地图集公开了这些数据。该团队还纳入了地理空间数据——道路、城镇、现有电力线和其他因素的位置——这些数据可能会影响关于在哪里建设能源项目的决策。“如果有森林，你不会想砍伐它并在那里建一个太阳能发电厂，”伯克利的能源研究员、合著者兰吉特·德什穆克说。
根据另一份 IRENA 报告，非洲可以收获的绿色能源量绝对是巨大的，该报告综合了 6 项区域研究，发现光伏太阳能的潜力为 3 亿兆瓦，风能的潜力超过 2.5 亿兆瓦。相比之下，截至 2015 年底，总装机容量（如果所有发电厂都满负荷运转，整个非洲大陆可以产生的电力总量）仅为 15 万兆瓦。太阳能和风能仅占其中的 3.6%。
来源：Nature，2016年11月2日，doi:10.1038/539020a
世界银行能源部门管理援助计划 (华盛顿特区) 的高级能源专家奥利弗·奈特说，风能资源的估计值令人惊讶。他说，尽管人们早就意识到非洲的太阳能潜力，但在大约十年前，很少有当地决策者认识到风力的强度。“人们会告诉你，东非等地区没有任何风。”
世界银行正在进行自己的研究，这些研究将评估目标国家选定地点的风速和太阳辐射，至少每 10 分钟评估一次。奈特说，它将要求各国政府添加自己的地理空间数据，并将所有信息合并成一种用户友好的格式，这种格式是免费提供的，并且不需要先进的技术知识。“发展中国家中级公务员应该可以在网上实际开始使用它。”
南非领先
在南非半干旱的卡鲁地区，一连串明亮的白色风力涡轮机在连绵起伏的草原上拔地而起，高达 150 米。主要可再生能源公司在 7 月份启动了这个项目，距离开始建设仅 17 个月。这 35 个涡轮机为南非的电力供应增加了 80 兆瓦，足以为那里约 70,000 个家庭供电。
诺波特风力发电场只是南非在过去 4 年中开发的约 100 个风能和太阳能项目之一，因为价格跌破了煤炭价格，并且两座新的大型燃煤电厂的建设滞后。南非已准备好迅速转向扩大可再生能源，部分原因在于其对数据的投资。
环境科学家莉迪亚·开普在 Stellenbosch 的国家实验室科学和工业研究委员会工作。她和她的团队为大规模风能和太阳能开发以及电网扩建创建了规划地图。从能源资源数据开始，他们评估了许多类型的社会经济和环境影响的可能开发地点，包括与电力需求的接近程度、经济效益以及对生物多样性的影响。
南非政府接受了该团队的建议，并指定了八个可再生能源开发区，这些区域靠近消费者和输电基础设施，并且电力项目对人类和生态系统造成的危害最小。开普说，它们的总面积“大约为 80,000 平方公里，大致相当于爱尔兰或苏格兰的大小”。她说，这些地区已获得可再生能源项目和输电走廊的简化环境许可。
但是，为了让非洲国家大规模实现绿色能源转型，它们将需要大量资金涌入。世界银行表示，满足撒哈拉以南非洲地区的电力需求每年将花费 408 亿美元，相当于非洲国内生产总值的 6.35%。现有的公共资金远远不足，因此吸引私人投资者至关重要。然而，许多投资者认为非洲国家风险很高，部分原因是那里的协议需要漫长而复杂的谈判，而且资本成本很高。“这是一个真正的挑战，”美国国务院能源特使、加州大学伯克利分校能源研究员丹尼尔·卡门说。“这些国家中的许多国家没有最好的信用评级。”
非洲联盟基础设施和能源专员埃尔哈姆·易卜拉欣建议各国采取措施让私人投资者放心。她说，支持可再生能源的明确立法是关键，同时也是执行商业法的记录。
南非正在树立一个好榜样。2011 年，它建立了一个名为可再生能源独立电力生产商采购计划 (REIPPPP) 的透明项目招标流程。该计划已产生超过 140 亿美元的私人投资，用于开发 6,327 兆瓦的风能和太阳能。
主要可再生能源公司通过 REIPPPP 赢得了六个风力发电场和两个太阳能光伏电站的合同。“这个计划比雪还纯洁，”奥康纳说。“他们公布他们的结果。他们提供国家担保。他们不会过多地耽误你。”他说，尽管该国主要的电力供应商对其对可再生能源的支持有所动摇，但中央政府仍然致力于该计划。“我会将南非的风险描述为远低于英格兰投资可再生能源的风险。”
对于那些对投资者不太有吸引力的国家，世界银行集团于 2015 年 1 月启动了“Scaling Solar”项目。国际金融公司 (IFC) 非洲基础设施首席投资官亚瑟·查拉菲说，该项目通过一揽子担保降低了投资者的风险，国际金融公司 (IFC) 是世界银行集团的一部分，总部位于达喀尔。通过“Scaling Solar”计划，IFC 提供低价贷款；世界银行保证政府将购买项目产生的电力；集团的多边投资担保机构提供政治保险，以防战争或内乱。
赞比亚是第一个获得“Scaling Solar”项目的国家，已赢得了两个太阳能项目，这两个项目将共同提供 73 兆瓦的电力。塞内加尔和马达加斯加紧随其后，协议分别生产 200 兆瓦和 40 兆瓦的电力。埃塞俄比亚刚刚加入，IFC 将很快为另外两个国家提供该计划的访问权限；其目标是在最初 5 年内开发 1,000 兆瓦的电力。
使其流动
如果电力无法到达用户手中，那么电力将毫无用处。非洲清洁能源未来的一大障碍是非洲大陆缺乏强大的电网和输电线路，无法在国内和区域内传输大量电力。
但这种差距也提供了一些机会。由于没有大量现有的基础设施和根深蒂固的利益，那里的国家可能能够比发达国家更快地扩大可再生能源项目并更灵活地管理电力。这正是电话行业发生的事情：在缺乏大量现有陆线基础设施的情况下，非洲国家迅速拥抱了手机。
未来可能与今天的电力行业大相径庭。专家表示，非洲可能会有多种电力输送选择。一些消费者将从电网获得电力，而农村地区和城市贫民窟的人们——由于太偏远或连接电网成本太高——最终可能会使用小型太阳能和风能装置以及微电网。
易卜拉欣说，尽管如此，并网电力对于许多城市居民和工业发展至关重要。为了使可再生能源成为能源格局的重要组成部分，电网将需要升级以应对太阳能和风能生产的波动。非洲国家可以借鉴德国和丹麦等国家的经验，这些国家率先开发了应对可再生能源间歇性的方法。一种选择是在太阳能和风能不足时利用现有水坝发电，并在太阳能和风能充足时减少水力发电。另一种技术是在电网周围输送电力：例如，如果一个地方的太阳能下降，则其他地方的风力发电可以弥补缺口。第三种策略称为需求响应，当需求达到峰值时，以不易察觉的量减少向多个客户的电力输送。
这些尖端方法需要智能电网和基础设施，将不同区域的较小电网连接起来，以便它们可以共享电力。非洲有一些这样的“区域互联”，但它们是不完整的。易卜拉欣说，四个计划中的主要输电走廊将需要至少 16,500 公里的新输电线路，耗资超过 180 亿美元。同样，许多国家的国内电网也在努力跟上步伐。
这就是在非洲从事能源工作充满挑战的部分原因。Prosper Amuquandoh 是加纳能源委员会的检查员，也是阿克拉能源管理公司 Smart and Green Energy Group 的首席执行官。他说，在加纳，“大量发电正在上线”。
Amuquandoh 说，该国计划与西非电力池中的邻国进行电力贸易，但目前的电网无法处理大量间歇性电力。尽管面临挑战，但当他谈到未来时，他仍然充满热情：“前景非常广阔。”
随着可再生能源价格的下降，这种乐观情绪正在非洲蔓延。查拉菲说，为非洲大陆通电是每个人的道义责任。“我们不能接受在二十一世纪仍有数亿人被排除在外。”
本文经许可转载，并于2016年11月2日首次发表。