新能源產業(yè)的整體前景非常好。能源是世界發(fā)展和經濟增長最基本的驅動力，是人類生存的基礎，世界能源結構經濟主要是柴火、煤炭和石油時代，現(xiàn)在逐漸向天然氣轉變，同時水、光、電、太陽能等可再生資源也得到廣泛應用。

作者：西門子中國鏈接：https:// ** .www.yingtumall.com來源:知乎作權歸作者所有。商業(yè)轉載請聯(lián)系作者獲得授權，非商業(yè)轉載請注明出處。新能源發(fā)電和微電網技術在中長期（5-10年）的發(fā)展前景非常好，但這兩種技術在短期內各有突破，難以廣泛應用。本文主要以國內情況為例，與朋友們討論。一、新能源發(fā)電的發(fā)展與前景圖 1 光伏電站表明，新能源發(fā)電的發(fā)展前景始于新能源發(fā)電。新能源發(fā)電一般是指太陽能、地熱能、風能、核能、生物質能、海洋能、氫能等傳統(tǒng)能源（如煤炭）以外的能源形式發(fā)電。可以看出，新能源發(fā)電的手段多種多樣，不同的能量形式可以根據(jù)不同地理環(huán)境的特點轉化為電能。同時，與化石燃料不同，這些能量形式在燃燒過程中會產生大量污染物，新能源發(fā)電更加清潔。(當然，新能源發(fā)電設備和系統(tǒng)的制造和建設也會產生能耗和污染。）從長遠來看，新能源因地制宜、相對清潔的特點確實符合人類社會的需要，既能解決人口增長帶來的能源需求，又能減少能源生產對環(huán)境的影響。值得注意的是，解決環(huán)境問題不僅可以簡單地解決空氣和水資源的污染問題，還可以解決環(huán)境污染帶來的社會、健康甚至生態(tài)平衡問題。因此，盡管目前新能源發(fā)電的發(fā)展遇到了許多困難，但絕大多數(shù)國家和政府仍將其列為勢在必行的能源解決方案。這就是新能源發(fā)電中長期發(fā)展前景良好的原因。短期內新能源發(fā)電需要克服哪些障礙？首先是新能源本身技術的不成熟。技術的不成熟體現(xiàn)在以下幾個方面：新能源發(fā)電設備和系統(tǒng)的發(fā)電成本較高。與形成集中效應的傳統(tǒng)化石能源發(fā)電系統(tǒng)相比，新能源發(fā)電設備和系統(tǒng)的每瓦施工單價往往較高，使用壽命短，維護不到位，整體發(fā)電成本較高。由于設計理念和材料的限制，目前新能源發(fā)電的能量轉換效率較低，如光伏一般不到20%[1]，而風電約為40-50%[2]。當然，就效率而言，傳統(tǒng)燃煤火電站約為40%[3]，但其良好的集中效應和高可控性降低了其實際成本。要克服這一點，需要對新能源發(fā)電設備和技術的研發(fā)進行持續(xù)的長期投資。無論是創(chuàng)造新的發(fā)電材料還是采用新的能源形式，都需要進一步降低其發(fā)電成本。然而，回顧過去十年，新能源發(fā)電的成本每五年可以下降30%~50%。如果這種勢頭繼續(xù)下去，新能源發(fā)電的競爭力將很快達到與傳統(tǒng)能源競爭的水平。此外，為了鼓勵新能源發(fā)電的發(fā)展，國家和地區(qū)政府也出臺了合理的補貼政策（補貼有時是新能源發(fā)電發(fā)展的雙刃劍，這里不重復）。第二個障礙是新能源需要因地制宜的特點。新能源的發(fā)展不是由該地區(qū)的需要決定的，而是由該地區(qū)的地理條件決定的。例如，光伏發(fā)電適用于輻照和輻照時間較長的地區(qū)。風力發(fā)電需要依靠當?shù)氐娘L力資源，更不用說潮汐能和地熱能了。由于地理條件決定發(fā)電模式的特點，新能源發(fā)電設備和系統(tǒng)的建設無法跟上真正的能耗需求，特別是對于西北地區(qū)的優(yōu)質風光資源，電力需求集中在東南沿海地區(qū)，新能源發(fā)電難以覆蓋真正的需求。長途輸電產生的系統(tǒng)建設成本和電能損耗將進一步增加新能源發(fā)電的實際生產成本，從而制約其發(fā)展。在這種情況下，西部相對豐富的新能源發(fā)電資源可以通過建立特高壓輸電線路與東南緊缺的能源市場對接，但特高壓輸電的成本和技術成熟度需要進一步優(yōu)化；另一種解決方案是將部分能源消耗產業(yè)從東向西轉移，但這涉及到整個產業(yè)鏈、配套設施和服務的轉移，可以在一夜之間完成，但總的來說，我國西部發(fā)展規(guī)劃方向。第三個障礙是新能源發(fā)電的不可控特性。由于新能源發(fā)電的大部分來源是自然能源，如陽光、風和潮汐，雖然它們的發(fā)生有跡可循，但大多數(shù)頻率和強度都無法人為控制。第三個障礙是新能源發(fā)電的不可控特性。由于新能源發(fā)電的大部分來源都是自然能源，如陽光、風和潮汐，雖然它們的發(fā)生有跡可循，但大多數(shù)頻率和強度都無法人為控制。新能源發(fā)電可以說是看天空，人們只能被動地接受發(fā)電量和發(fā)電時間的波動。這一特點對定期的人類生產活動非常不利。它可能不會在發(fā)電時使用，造成浪費；也有可能在用電時發(fā)電不足，影響生產生活。不僅如此，電力系統(tǒng)的特性決定了能源生產者應盡可能穩(wěn)定，以確保整個系統(tǒng)供電質量（電壓和頻率）的穩(wěn)定，這對電力設備和相應的生產活動非常重要。電能不穩(wěn)定會導致電機運行狀態(tài)不穩(wěn)定，影響生產，如制造業(yè)次品。這一特點決定了新能源發(fā)電要么僅作為傳統(tǒng)能源的補充，減少其不穩(wěn)定性對電網系統(tǒng)的影響，要么需要使用儲能設備來調整其發(fā)電質量和時間段。降低新能源比例不利于新能源的發(fā)展，但目前儲能設備的使用成本較高，難以反映經濟價值，難以廣泛使用。因此，從長遠來看，儲能技術的發(fā)展是解決新能源發(fā)電不可控性的一種方法。與新能源本身的技術水平相同，它需要持續(xù)的長期投資，而不是短期內可見的結果。說到儲能與新能源發(fā)電設備配合的場景，可以引入微電網技術的發(fā)展。微電網發(fā)展前景圖 2 微電網示意圖微電網（Micro-Grid）一般是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。可以看出，微電網實際上是一個完整的小型電力系統(tǒng)，它有兩個主要特點：一是微電網具有完全控制和調度內部設備和系統(tǒng)的能力；二是微電網既是發(fā)電側又是用電側。這兩個特點決定了微電網技術符合電力系統(tǒng)發(fā)展的兩個總體趨勢，即通過增加分布式能源系統(tǒng)的數(shù)量和類型來提高能源結構（增加新能源和清潔能源的比例，多能互補）和整體系統(tǒng)效率（減少遠程輸電損失，增加系統(tǒng)峰值調整能力），并通過生產消費者（prosumer，提高能源系統(tǒng)需求響應能力（進一步提高系統(tǒng)峰值調整能力，降低峰值調整成本）和互聯(lián)能力（能源交易市場化，降低能源成本）。具體來說，對于第一個趨勢，微電網技術可以使內部能源的使用更加合理，補充各種能源，提高整體系統(tǒng)效率，降低能源消耗成本，增加新能源和清潔能源的比例。具體來說，對于第一個趨勢，微電網技術可以使內部能源的使用更加合理，補充各種能源，提高整體系統(tǒng)效率，降低能源成本，增加新能源和清潔能源的比例。例如，儲能和光伏的互補性可以解決大容量光伏接入系統(tǒng)造成的穩(wěn)定性問題。由此可見，微電網的多能互補能力使得更多分布式能源可以在當?shù)叵?，從而減少了遠距離輸電和碳排放的損失。同時，通過對分布式能源和儲能設備的合理控制，微電網可以幫助大電網調節(jié)高峰時段的電壓，變相提高整體電力效率，降低電網建設成本。此外，由于發(fā)電能力和完全自控能力，微電網不僅可以合理響應電網或周邊地區(qū)的能源調度，還可以獨立參與市場能源交易和競爭，還可以降低電力系統(tǒng)的峰值調整壓力和整體能源成本。因此，從中長期來看，微電網技術的發(fā)展不僅是順應潮流的結果，也是引領潮流的關鍵。盡管如此，微電網技術在短期內也存在許多障礙。障礙主要來自兩個因素：一是內部因素，即微電網本身技術和底層設備功能的限制；二是外部因素，即電力系統(tǒng)相關政策的滯后性。從內因來看，微電網技術還需要不斷發(fā)展。例如，為了準確高效地實現(xiàn)多功能互補性和設備控制，微電網不僅需要實時反饋電信號作為判斷控制動作的依據(jù)，還需要了解短期甚至中長期系統(tǒng)的運行。也就是說，微電網的高效控制離不開高精度發(fā)電和負荷預測。該預測需要考慮環(huán)境（溫度、濕度、輻照、風速等）、經濟（能源價格、用戶側生產活動歷史數(shù)據(jù)等）、系統(tǒng)當前狀態(tài)、歷史運行數(shù)據(jù)和運行目標，建立數(shù)學模型，應用高精度的發(fā)電和負荷預測，然后指導和優(yōu)化整個微電網系統(tǒng)的實時控制策略。動態(tài)智能系統(tǒng)從建模到預測再到優(yōu)化，可以幫助微電網最大化資產和能源利用效率。然而，這很容易做到。即使人工智能和各種先進算法已經試圖應用于各行各業(yè)，也需要一段時間才能真正反映效果和產品化，并與底層電氣設備和控制終端無縫合作。微電網內分布式發(fā)電設備和儲能設備的成本除了需要時間來發(fā)展控制技術外，也是制約其快速發(fā)展的因素。正如文章前部所述，大多數(shù)分布式能源都是新能源，其成本需要通過技術積累才能慢慢降低到市場可接受的水平。當然，成本相對較高也與外部環(huán)境無關。外部電力系統(tǒng)的政策對微電網至關重要。該政策不僅局限于對某一應用程序的補貼，還關于電力輸配是否能真正分離，電力交易是否能真正市場化。只有真正開放的電力交易市場才能孵化出有效的商業(yè)模式，真正促進微電網及相關技術的發(fā)展。當然，作為國家命脈，電力系統(tǒng)或能源系統(tǒng)的主要目標是確保能源的可靠供應。綜上所述，新能源發(fā)電和微電網技術的未來是可以期待的，能源相關產業(yè)的升級總是會導致大量的產業(yè)變化，這可能是改變人們生活方式的機會。圖 3 虛擬電廠示意圖

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