國內新能源行業的發展前景如何？

新能源產業的整體前景非常好。能源是世界發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.eeefficiency.com來源:知乎作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。新能源發電和微電網技術在中長期（5-10年）的發展前景非常好，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、新能源發電的發展與前景圖 1 光伏電站表明，新能源發電的發展前景始于新能源發電。新能源發電一般是指太陽能、地熱能、風能、核能、生物質能、海洋能、氫能等傳統能源（如煤炭）以外的能源形式發電?？梢钥闯觯履茉窗l電的手段多種多樣，不同的能量形式可以根據不同地理環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，新能源發電更加清潔。(當然，新能源發電設備和系統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境的影響。值得注意的是，解決環境問題不僅可以簡單地解決空氣和水資源的污染問題，還可以解決環境污染帶來的社會、健康甚至生態平衡問題。因此，盡管目前新能源發電的發展遇到了許多困難，但絕大多數國家和政府仍將其列為勢在必行的能源解決方案。這就是新能源發電中長期發展前景良好的原因。短期內新能源發電需要克服哪些障礙？首先是新能源本身技術的不成熟。技術的不成熟體現在以下幾個方面：新能源發電設備和系統的發電成本較高。與形成集中效應的傳統化石能源發電系統相比，新能源發電設備和系統的每瓦施工單價往往較高，使用壽命短，維護不到位，整體發電成本較高。由于設計理念和材料的限制，目前新能源發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，需要對新能源發電設備和技術的研發進行持續的長期投資。無論是創造新的發電材料還是采用新的能源形式，都需要進一步降低其發電成本。然而，回顧過去十年，新能源發電的成本每五年可以下降30%~50%。如果這種勢頭繼續下去，新能源發電的競爭力將很快達到與傳統能源競爭的水平。此外，為了鼓勵新能源發電的發展，國家和地區政府也出臺了合理的補貼政策（補貼有時是新能源發電發展的雙刃劍，這里不重復）。第二個障礙是新能源需要因地制宜的特點。新能源的發展不是由該地區的需要決定的，而是由該地區的地理條件決定的。例如，光伏發電適用于輻照和輻照時間較長的地區。風力發電需要依靠當地的風力資源，更不用說潮汐能和地熱能了。由于地理條件決定發電模式的特點，新能源發電設備和系統的建設無法跟上真正的能耗需求，特別是對于西北地區的優質風光資源，電力需求集中在東南沿海地區，新能源發電難以覆蓋真正的需求。長途輸電產生的系統建設成本和電能損耗將進一步增加新能源發電的實際生產成本，從而制約其發展。在這種情況下，西部相對豐富的新能源發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化；另一種解決方案是將部分能源消耗產業從東向西轉移，但這涉及到整個產業鏈、配套設施和服務的轉移，可以在一夜之間完成，但總的來說，我國西部發展規劃方向。第三個障礙是新能源發電的不可控特性。由于新能源發電的大部分來源是自然能源，如陽光、風和潮汐，雖然它們的發生有跡可循，但大多數頻率和強度都無法人為控制。第三個障礙是新能源發電的不可控特性。由于新能源發電的大部分來源都是自然能源，如陽光、風和潮汐，雖然它們的發生有跡可循，但大多數頻率和強度都無法人為控制。新能源發電可以說是看天空，人們只能被動地接受發電量和發電時間的波動。這一特點對定期的人類生產活動非常不利。它可能不會在發電時使用，造成浪費；也有可能在用電時發電不足，影響生產生活。不僅如此，電力系統的特性決定了能源生產者應盡可能穩定，以確保整個系統供電質量（電壓和頻率）的穩定，這對電力設備和相應的生產活動非常重要。電能不穩定會導致電機運行狀態不穩定，影響生產，如制造業次品。這一特點決定了新能源發電要么僅作為傳統能源的補充，減少其不穩定性對電網系統的影響，要么需要使用儲能設備來調整其發電質量和時間段。降低新能源比例不利于新能源的發展，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，儲能技術的發展是解決新能源發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電設備配合的場景，可以引入微電網技術的發展。微電網發展前景圖 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、監控和保護裝置組成的小型發配電系統。可以看出，微電網實際上是一個完整的小型電力系統，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的能力；二是微電網既是發電側又是用電側。這兩個特點決定了微電網技術符合電力系統發展的兩個總體趨勢，即通過增加分布式能源系統的數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）和整體系統效率（減少遠程輸電損失，增加系統峰值調整能力），并通過生產消費者（prosumer，提高能源系統需求響應能力（進一步提高系統峰值調整能力，降低峰值調整成本）和互聯能力（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造成的穩定性問題。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地消耗，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，即電力系統相關政策的滯后性。從內因來看，微電網技術還需要不斷發展。例如，為了準確高效地實現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，還需要了解短期甚至中長期系統的運行。也就是說，微電網的高效控制離不開高精度發電和負荷預測。該預測需要考慮環境（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據等）、系統當前狀態、歷史運行數據和運行目標，建立數學模型，應用高精度的發電和負荷預測，然后指導和優化整個微電網系統的實時控制策略。動態智能系統從建模到預測再到優化，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，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。微電網內分布式發電設備和儲能設備的成本除了需要時間來發展控制技術外，也是制約其快速發展的因素。正如文章前部所述，大多數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境無關。外部電力系統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模式，真正促進微電網及相關技術的發展。當然，作為國家命脈，電力系統或能源系統的主要目標是確保能源的可靠供應。綜上所述，新能源發電和微電網技術的未來是可以期待的，能源相關產業的升級總是會導致大量的產業變化，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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