国内新能源行业的发展前景如何？

新能源产业的整体前景非常好。能源是世界发展和经济增长最基本的驱动力，是人类生存的基础，世界能源结构经济主要是柴火、煤炭和石油时代，现在逐渐向天然气转变，同时水、光、电、太阳能等可再生资源也得到广泛应用。

作者：西门子中国链接：https:// ** .www.xilukeji.com来源:知乎作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。新能源发电和微电网技术在中长期（5-10年）的发展前景非常好，但这两种技术在短期内各有突破，难以广泛应用。本文主要以国内情况为例，与朋友们讨论。一、新能源发电的发展与前景图 1 光伏电站表明，新能源发电的发展前景始于新能源发电。新能源发电一般是指太阳能、地热能、风能、核能、生物质能、海洋能、氢能等传统能源（如煤炭）以外的能源形式发电。可以看出，新能源发电的手段多种多样，不同的能量形式可以根据不同地理环境的特点转化为电能。同时，与化石燃料不同，这些能量形式在燃烧过程中会产生大量污染物，新能源发电更加清洁。(当然，新能源发电设备和系统的制造和建设也会产生能耗和污染。）从长远来看，新能源因地制宜、相对清洁的特点确实符合人类社会的需要，既能解决人口增长带来的能源需求，又能减少能源生产对环境的影响。值得注意的是，解决环境问题不仅可以简单地解决空气和水资源的污染问题，还可以解决环境污染带来的社会、健康甚至生态平衡问题。因此，尽管目前新能源发电的发展遇到了许多困难，但绝大多数国家和政府仍将其列为势在必行的能源解决方案。这就是新能源发电中长期发展前景良好的原因。短期内新能源发电需要克服哪些障碍？首先是新能源本身技术的不成熟。技术的不成熟体现在以下几个方面：新能源发电设备和系统的发电成本较高。与形成集中效应的传统化石能源发电系统相比，新能源发电设备和系统的每瓦施工单价往往较高，使用寿命短，维护不到位，整体发电成本较高。由于设计理念和材料的限制，目前新能源发电的能量转换效率较低，如光伏一般不到20%[1]，而风电约为40-50%[2]。当然，就效率而言，传统燃煤火电站约为40%[3]，但其良好的集中效应和高可控性降低了其实际成本。要克服这一点，需要对新能源发电设备和技术的研发进行持续的长期投资。无论是创造新的发电材料还是采用新的能源形式，都需要进一步降低其发电成本。然而，回顾过去十年，新能源发电的成本每五年可以下降30%~50%。如果这种势头继续下去，新能源发电的竞争力将很快达到与传统能源竞争的水平。此外，为了鼓励新能源发电的发展，国家和地区政府也出台了合理的补贴政策（补贴有时是新能源发电发展的双刃剑，这里不重复）。第二个障碍是新能源需要因地制宜的特点。新能源的发展不是由该地区的需要决定的，而是由该地区的地理条件决定的。例如，光伏发电适用于辐照和辐照时间较长的地区。风力发电需要依靠当地的风力资源，更不用说潮汐能和地热能了。由于地理条件决定发电模式的特点，新能源发电设备和系统的建设无法跟上真正的能耗需求，特别是对于西北地区的优质风光资源，电力需求集中在东南沿海地区，新能源发电难以覆盖真正的需求。长途输电产生的系统建设成本和电能损耗将进一步增加新能源发电的实际生产成本，从而制约其发展。在这种情况下，西部相对丰富的新能源发电资源可以通过建立特高压输电线路与东南紧缺的能源市场对接，但特高压输电的成本和技术成熟度需要进一步优化；另一种解决方案是将部分能源消耗产业从东向西转移，但这涉及到整个产业链、配套设施和服务的转移，可以在一夜之间完成，但总的来说，我国西部发展规划方向。第三个障碍是新能源发电的不可控特性。由于新能源发电的大部分来源是自然能源，如阳光、风和潮汐，虽然它们的发生有迹可循，但大多数频率和强度都无法人为控制。第三个障碍是新能源发电的不可控特性。由于新能源发电的大部分来源都是自然能源，如阳光、风和潮汐，虽然它们的发生有迹可循，但大多数频率和强度都无法人为控制。新能源发电可以说是看天空，人们只能被动地接受发电量和发电时间的波动。这一特点对定期的人类生产活动非常不利。它可能不会在发电时使用，造成浪费；也有可能在用电时发电不足，影响生产生活。不仅如此，电力系统的特性决定了能源生产者应尽可能稳定，以确保整个系统供电质量（电压和频率）的稳定，这对电力设备和相应的生产活动非常重要。电能不稳定会导致电机运行状态不稳定，影响生产，如制造业次品。这一特点决定了新能源发电要么仅作为传统能源的补充，减少其不稳定性对电网系统的影响，要么需要使用储能设备来调整其发电质量和时间段。降低新能源比例不利于新能源的发展，但目前储能设备的使用成本较高，难以反映经济价值，难以广泛使用。因此，从长远来看，储能技术的发展是解决新能源发电不可控性的一种方法。与新能源本身的技术水平相同，它需要持续的长期投资，而不是短期内可见的结果。说到储能与新能源发电设备配合的场景，可以引入微电网技术的发展。微电网发展前景图 2 微电网示意图微电网（Micro-Grid）一般是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置组成的小型发配电系统。可以看出，微电网实际上是一个完整的小型电力系统，它有两个主要特点：一是微电网具有完全控制和调度内部设备和系统的能力；二是微电网既是发电侧又是用电侧。这两个特点决定了微电网技术符合电力系统发展的两个总体趋势，即通过增加分布式能源系统的数量和类型来提高能源结构（增加新能源和清洁能源的比例，多能互补）和整体系统效率（减少远程输电损失，增加系统峰值调整能力），并通过生产消费者（prosumer，提高能源系统需求响应能力（进一步提高系统峰值调整能力，降低峰值调整成本）和互联能力（能源交易市场化，降低能源成本）。具体来说，对于第一个趋势，微电网技术可以使内部能源的使用更加合理，补充各种能源，提高整体系统效率，降低能源消耗成本，增加新能源和清洁能源的比例。具体来说，对于第一个趋势，微电网技术可以使内部能源的使用更加合理，补充各种能源，提高整体系统效率，降低能源成本，增加新能源和清洁能源的比例。例如，储能和光伏的互补性可以解决大容量光伏接入系统造成的稳定性问题。由此可见，微电网的多能互补能力使得更多分布式能源可以在当地消耗，从而减少了远距离输电和碳排放的损失。同时，通过对分布式能源和储能设备的合理控制，微电网可以帮助大电网调节高峰时段的电压，变相提高整体电力效率，降低电网建设成本。此外，由于发电能力和完全自控能力，微电网不仅可以合理响应电网或周边地区的能源调度，还可以独立参与市场能源交易和竞争，还可以降低电力系统的峰值调整压力和整体能源成本。因此，从中长期来看，微电网技术的发展不仅是顺应潮流的结果，也是引领潮流的关键。尽管如此，微电网技术在短期内也存在许多障碍。障碍主要来自两个因素：一是内部因素，即微电网本身技术和底层设备功能的限制；二是外部因素，即电力系统相关政策的滞后性。从内因来看，微电网技术还需要不断发展。例如，为了准确高效地实现多功能互补性和设备控制，微电网不仅需要实时反馈电信号作为判断控制动作的依据，还需要了解短期甚至中长期系统的运行。也就是说，微电网的高效控制离不开高精度发电和负荷预测。该预测需要考虑环境（温度、湿度、辐照、风速等）、经济（能源价格、用户侧生产活动历史数据等）、系统当前状态、历史运行数据和运行目标，建立数学模型，应用高精度的发电和负荷预测，然后指导和优化整个微电网系统的实时控制策略。动态智能系统从建模到预测再到优化，可以帮助微电网最大化资产和能源利用效率。然而，这很容易做到。即使人工智能和各种先进算法已经试图应用于各行各业，也需要一段时间才能真正反映效果和产品化，并与底层电气设备和控制终端无缝合作。微电网内分布式发电设备和储能设备的成本除了需要时间来发展控制技术外，也是制约其快速发展的因素。正如文章前部所述，大多数分布式能源都是新能源，其成本需要通过技术积累才能慢慢降低到市场可接受的水平。当然，成本相对较高也与外部环境无关。外部电力系统的政策对微电网至关重要。该政策不仅局限于对某一应用程序的补贴，还关于电力输配是否能真正分离，电力交易是否能真正市场化。只有真正开放的电力交易市场才能孵化出有效的商业模式，真正促进微电网及相关技术的发展。当然，作为国家命脉，电力系统或能源系统的主要目标是确保能源的可靠供应。综上所述，新能源发电和微电网技术的未来是可以期待的，能源相关产业的升级总是会导致大量的产业变化，这可能是改变人们生活方式的机会。图 3 虚拟电厂示意图

本文由西门子工程师撰文回答，希望能帮助西门子(中国)有限公司的朋友和关注这个话题的朋友。 智能基础设施集团智能能源部 微网业务拓展总监 崔宇

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