“智能電網對我國能源供用方式和能源產業格局的影響及發展戰略研究”中期檢查情況

一、研究進展情況

根據項目立項書的時間安排，各子課題進展順利，已按時完成相關的研究工作，具體情況如下：

(1)智能電網具有強大的功能、顯著的綜合效益和廣闊的發展前景，是世界電網發展的趨勢。但是它不是一個單純的技術問題，涉及許多重要的基本理念。厘清這些理念對于科學高效地實施智能電網、對于技術創新和產業發展至關重要。為此，本項目組從智能電網的特點、智能電網的總體設想與技術內涵、與智能電網相關的技術、智能電網的近期與遠期目標以及在實施智能電網時需要注意的事項等方面闡釋了智能電網的基本理念。

(2)在我國智能電網已成為國家的重大發展戰略，電力公司也已投入大量資金和人力來開展智能電網的相關研究與試點。然而，智能電網是一個不斷發展的目標，需要進行持續的研究，以預測不斷變化的需求和評估不斷變化的收益和成本。為此，本項目組對我國中壓配電網運行和可再生能源利用現狀進行了系統調研，從中得到一些重要結論，并基于此歸納出對智能配電網的潛在要求以及相應的研發機遇，對我國未來智能電網的發展路線給出了指導建議。

(3)能源危機與環境污染是當今世界面臨的共同挑戰，因此，發展可再生能源已成為世界各國實現低碳發展、應對氣候變化的戰略選擇。為了更好的指導我國可再生能源發電的發展建設，有必要對我國可再生能源發展的現狀、挑戰與前景進行相關分析。為此，本項目組系統分析了我國風能、太陽能等能源的資源分布、開發現狀，并對其開發潛力進行了評估。

(4)本項目組系統深入的研究了我國智能電網產業區域分布特征，分析了影響我國智能電網產業發展的關鍵因素，進而對我國智能電網未來產業空間布局、產業發展趨勢等提出對策建議；同時，提出了智能電網的可再生能源并網組合的一般模型，探索了光伏上網電價及商業模式，分析了我國分布式光伏發電產業發展現狀，并提出了相應的對策。

(5)在此期間，項目組共組織了兩次“學術交流”活動，一是2013年3月17日召開了課題啟動會，明確了項目的主要工作內容與進度安排；二是2013年12月15日召開了年度交流會，各子課題負責人匯報了最新的研究進展，并明確了下一步的工作計劃；

(6)在“成果宣傳推介”方面，項目組于2013年4月向天津市資政要報提交了題為《關于推進我市智能電網相關產業發展的建議》的報告，并得到批復，并于2014年1月向社科處提供了一份成果要報，即《我國對智能配電網的需要與要求》。

注：2010年立項的重大項目主要填寫2012年6月以來的研究進展情況。

二、研究成果情況

1. 智能電網的基本理念

(一)智能電網的特點

智能電網的特點是電力和信息的雙向流動性，以便建立一個高度自動化的和廣泛分布的能量交換網絡。為了實時的交換信息和達到設備層次上近乎瞬時的供需平衡，把分布式計算和通信的優勢引入電網。

集成的能量與通訊體系。在智能電網中，整個電網都成了電力交換系統，電所及之處都有可靠的雙向通訊。由于電能與其他能源之間的轉換比較方便, 所以智能電網會成為智能能源網的核心；而且由于智能電網的量測到戶，所以其信息通信系統也將為智能城市的建設提供契機。

高度自動化與廣泛分布式。傳統的電力系統基本上是建立在只包括集中式煤、水、核能和天然氣的廣闊的能源網基礎之上的。于是造成了如下的問題：

煤電占絕對比重，環境污染嚴重，并且能源利用率低下。生態文明要求人類采用可再生能源，并且隨著技術的發展，風電、光伏等可再生能源發電的效率日益提高，成本逐漸下降。這些可再生能源天然是分布式的，應該注意分布式的利用。

電網的投資很高，網損大，且供電可靠性不高，難以滿足未來數字化社會對電能可靠性和電能質量的需求。而廣泛分布式電源來輔助集中式電源可緩解乃至解決這些問題。

因此，“如何處理數以萬計的廣泛分布的分布式電源和應對可再生的風能和太陽能發電的間歇性、多變性和不確定性，同時確保電網的安全性、可靠性和人身與設備安全，并激勵市場”就成了未來電網亟需解決的問題。

電網運行需滿足負荷約束和安全運行約束。傳統電網中發電廠是完全被動地適應負荷需求的，電網也是按照全年峰值負荷時的需要建造的，電網資產的利用率低下。但用戶系統中有著大量能與電網友好合作的可平移負荷，在實時電價的激勵下它們可能與電力公司互動，實現電網負荷的消峰填谷，幫助電網提高資產利用率和運行效率。

因此，智能電網將通過使用監測、通信、控制和自動化技術，達到改善電力產生、分配和消費的目的。

(二)智能電網的總體設想與技術內涵

智能電網的總體設想是智能化、高效、包容、激勵、機遇、重視質量、抗干擾能力(魯棒性)強和環保等，而不是單純的智能化，或單純的將智能化技術應用于電網。

智能電網將加強電力交換系統的方方面面，包括發電、輸電、配電和消費等。它將：

提供大范圍的態勢感知，該項工作有助于緩解電網的阻塞和瓶頸，縮小乃至防止大停電；

為電網運行人員提供更好“粒度”的系統可觀性，使他們能夠優化潮流控制和資產管理，并使電網具有自愈和事故后快速恢復的能力；

大量集成和使用分布式發電，特別是可再生清潔能源發電；

使電力公司可通過雙向的可見性；倡導、鼓勵和支持消費者參與電力市場和提供需求響應；

為消費者提供機會，使他們能以前所未有的程度積極參與能源選擇。

(三)智能電網相關的技術

與智能電網相關的技術可分以下三類：

(1)智能電網技術。依其運行功能可分為：高級量測體系(AMI)；高級配電運行(ADO)；高級輸電運行(ATO)；高級資產管理(AAM)。

需要澄清的是，風力發電、光伏發電和插件式的電動汽車等設備不是智能電網技術的組成部分。智能電網技術所包含的是，那些能夠集成、與之接口和智能控制這些設備的技術。

(2)智能電網可帶動的技術。作為一個平臺，智能電網可推動和促進創新，使許多新技術可行，為它們的發展提供機會，并形成產業規模。

(3)為智能電網創建平臺的技術。美國能源部所列出的將推動智能電網的五個基礎性技術是：集成的通信；傳感和測量技術；高級的組件；先進的控制方法；完善的接口和決策支持。

智能電網技術方面的基本理念是：智能電網將把工業界最好的技術和理念應用于電網，以加速智能電網的實現，如開放式的體系結構、互聯網協議、“即插即用”等。事實上，其中有些已經應用于電網。但是僅當輔以體現智能電網的雙向數字通信和“即插即用”能力的時候，其潛能才會噴發出來。

(四)智能電網的近期與遠期目標

智能電網(Smart Grid)將像互聯網那樣改變人們的生活和工作方式，并激勵類似的變革。但由于其本身的復雜性和涉及廣泛的利益相關者，實現智能電網需要漫長的過渡、持續的研發和多種技術的長期共存。短期內，我們可以著眼于實現一個較為智能的電網(Smarter Grid)，它利用已有的或不久的將來就可配置的技術，使目前的電網更有效; 在提供優質電力的同時，也提供相當大的社會效益，如較小的環境影響等。

在我國實施智能電網發展戰略，不僅能使我們獲得高安全、高可靠、高質量、高效率和價格合理的電力供應，還能提高國家的能源安全、改善環境、推動可持續發展，同時能夠激勵市場與創新，從而提高國家的國際經濟競爭力。

(五)在實施智能電網中需要注意事項

(1)智能電網將把一個集中式的、生產者控制的電網，轉變成大量分布式的和與更多的消費者互動的電網。電網變遷的過程，必將改變整個行業的業務模型，且對所有利益相關者都有利。

(2)智能電網是一個不斷發展的目標。需要進行持續的研究，以預測不斷變化的需求和評估不斷變化的收益和成本。在實施智能電網的過程中，需要時時刻刻地考慮：“我們所做工作是否適用于市場？是否能激勵用戶的參與？是否實現了資產優化？是否能高效運行？”。

(3)在智能電網實施中，必須堅持“創新驅動發展”的戰略。要關心的是獲得大量的知識產權，要在智能電網相關的技術方面做出大量的創新，降低智能電網的成本，提高智能電網的效益。即使是示范工程也需要事先進行經濟效益分析。

(4)智能電網的實施面臨著巨大的挑戰。這不僅是由于它涉及廣泛的利益相關者、智能電網的復雜性、確保信息網絡安全、共識標準以及研究與開發(R&D)等方面的挑戰，而且需要人們轉變傳統的電網理念。

(5)智能電網的性質決定了其參與者不應局限于電力公司、電力設備廠商，還應包括廣大消費者和眾多其他產業。因此，需要由國家以開放式的方式制定相應的政策和標準，以鼓勵和支持眾多企業的參與，

(6)需要出臺旨在開放電力市場和激勵電力公司智能電網投資的新法規。

2. 我國對智能配電網的潛在要求和研發機遇

下文中，(1)-(12)表示通過調研所得到我國配電網中存在的主要事實，(a)-(g)表示由現實存在問題所導出的研發任務。

(一)中壓配電網的資產利用率低，而且具有改進的潛力

(1)10kV線路和配變的年平均利用率低。在所調查的40個城市中，29個城市10kV配電線路全年平均利用率在10~30%之間，39個城市10kV配電變壓器全年平均利用率在10~30%之間。

(2)10kV線路和配變的峰荷平均負載率低。所調查的40個城市中，有36個城市10kV線路在系統峰荷時刻的平均負載率在50%以下，其中有22個在40%以下；有38個城市的10kV配電變壓器在系統峰荷時刻的平均負載率在50%以下，有31個在40%以下，8個低于30%。

由事實(1)和(2)可以推斷，國內多數城市中壓配電網的主設備在大部分時間都處于低負荷運行狀態，設備的利用率過低，而且在高峰負荷時整體利用率也很低。

(3)10kV出線的同時率低。某典型城市110kV/10kV變電站的載荷（功率）以及接于其二次側的一條10kV母線上或相鄰10kV母線上的各條(10kV)線路的負荷可能很不平衡，同時率只有0.57。這表明，在峰荷時刻變電站之間和線路間具有彼此轉供和互相支持的能力，需要開發利用這一潛能。

(4)城網峰荷負荷中第三產業及居民生活負荷所占比重較大。以深圳、東莞、青島、鄭州為例，居民生活負荷所占比重均在16%以上，其中青島達到28%，鄭州接近33%；第三產業負荷所占比重均在17%以上，其中深圳達到27%，鄭州達到30%。

(5)負荷曲線峰谷差率大。所調查的10個城市冬季和夏季的典型日峰谷差率均在0.3以上，部分城市超過0.5甚至達到0.63。負荷曲線峰谷差大使得發電、輸電和配電的資產利用率都降低，而且發電效率也降低，網損增加。

由事實(4)和(5)可以推斷，城網中第三產業及居民生活負荷所占較大，具有與電網友好合作的潛力，需要開發利用這一潛能。

(二)我國配電網在供電可靠性上難以滿足數字經濟的要求，亟待改善

過去幾年來，我國城市用戶年均停電時間多達幾個小時，農村用戶年均停電時間在部分地區甚至高達十幾個乃至幾十個小時，而同期美國城鄉用戶的年均停電時間約140分鐘，歐洲發達國家在40－70分鐘左右，在香港、新加坡、日本則不到10分鐘。

以廣州城網為例，通過分析各種因素對可靠性指標的影響程度分解，可得到以下結論：

(6)從停電電壓層級看，配電網原因引起的停電占主要份額；

(7)在多數城市中，預安排停電對供電可靠性的影響非常大；

(8)在故障引起停電時，故障的查找、定位、隔離、修復以及恢復供電環節缺少自動化手段支持，造成故障停電恢復時間長、供電可靠性低；

(9)由于配網預安排停電中，轉移非影響段用戶供電的操作時間較長，對供電可靠性影響較大。

由事實(6)和(7)可知，我國配電網在供電可靠性上難以滿足數字經濟的要求，亟待改善。

由事實(8)和(9)可知，停電時間長是由于缺乏自動化手段、網絡拓撲欠靈活以及管理水平低造成的。

(三)關于分布式電源應用前景與接入電網模式的調研表明，亟待開展靈活的即插即用的R&D

(10)不帶儲能設備的分布式光伏發電直接入網效益較高。我國太陽能發電的成本開始可以接受，太陽能發電的成本回收時間少于10年。在年供電量相同的前提下，從全社會成本角度看，當前不帶分布式儲能設備的分布式光伏發電直接接入配電網的模式，已經優于不考慮碳抽取與儲存(CCS)措施的“風火打捆”集中式遠距離供電模式。

(11)配電網可接納初期接入的分布式電源。目前我國太陽能和風能的分布式發電總量還不多，占電網比重微不足道，故其入網對電網的頻率沒有影響。又由于配電網的裕量較大，所以有能力吸納初期接入的這樣的分布式電源。為此可能需要改善配電網和實現電壓與無功優化。

由(10)和(11)可知，應該推進分布式風電與光伏發電直接接入配電網的進程。為此需要加速開展靈活的即插即用的R&D。

(12)小容量分布式電源入網的相關法規和標準空缺。我國針對分布式電源及其并網問題的研究起步較晚，目前剛就分布式電源并網后給系統帶來的影響等問題開展理論研究工作，但缺乏統一的協調組織和規劃。我國與此相關的政策、法規及技術標準嚴重空缺，這制約了分布式發電的發展。

(四)對智能配電網的潛在要求和研發機遇

綜合(1)-(3)和(6)-(9)可知,要求實現自愈和優化功能，需要：

(a)配電網具有靈活的網絡拓撲結構和安全而富有彈性的通訊，為此需要擴展或修改網絡基礎設施；

(b)使用監測，通信，控制和自動化技術，達到改善配電運行優化的目的。如,通過智能分布式控制系統的體系結構、配電快速仿真與建模和局部自動化功能（故障定位與隔離，網絡重構、電壓與無功控制，繼電保護再整定）實現自愈功能和運行優化。

綜合(4)和(5)可知，要求：

(c)為電力客戶提供他們需要的數據和工具，以便幫助他們管理好能源使用、對能源做出科學的選擇、做出滿足他們的個性化需求的投資決策和提高效率。通過智能配用電系統的開發，使電力供應商和用戶在創造一個可持續發展的和經濟的電力的系統上成為合作伙伴。

綜合(10)-(11)可知，為了保證各種分布式電源可以直接接入電網，要求：

(d)為用戶提供“靈活的即插即用”的能力；

(e)開發出現高度不確定性（高滲透率的可變的DG）時，智能配電網優化規劃和優化運行的模型、算法和工具。

綜合(4)和(5)以及(10)-(11)可知,需要：

(f)建立成熟、健壯和集成的需求側電力市場和提供電價激勵，為此需制定相應的政策和建立監管機制、開展電力市場的研究與試點。

基于(12)，為了集成分布式電源，要求：

(g)開發設備行為、通訊互操作、分布式發電互聯和配電網擴建、配電運行數據的采集與管理的標準和規約。

3. 我國可再生能源發展現狀與前景分析

(一)我國新能源資源分布

我國對風能、太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等可再生能源的資源評價工作起步較晚，目前只是獲得了一些宏觀數據，在全面性、系統性、準確性、微觀性等方面還有很多不足；非常規化石能源評價已取得了初步結果；天然氣水合物的資源評價剛剛起步。但是現有的資源評價結果顯示，從宏觀角度，我國具有大規模發展新興能源的資源潛力。

(1)風能

我國風能資源較為豐富，綜合現有國內外權威機構風能資源研究成果，我國風能資源主要包括陸地資源與海上資源兩部分，總計7-12億千瓦。陸地的經濟可開發量為6-10億千瓦，海上1-2億千瓦，陸上資源大于海上。

按照年平均風功率密度，我國可分為風能資源豐富區（年平均風功率密度≥150瓦/平方米）、較豐富區（年平均風功率密度在100-150瓦/平方米）、一般區（年平均風功率密度在50-100瓦/平方米）和貧乏區（年平均風功率密度≤50瓦/平方米）。

? 風能資源豐富區

我國的風能資源豐富區主要分布在我國北部及沿海兩大地帶，這里將其稱作北部風能資源豐富帶和沿海風能資源豐富帶。

北部風能資源豐富帶終年處于高空西風帶控制之下，是冷空氣侵入我國的必經之地，地勢較平坦，風能資源十分豐富，年平均風功率密度在150瓦/平方米以上的區域面積大，有效小時數達5000-6000小時，是我國最大的成片風能資源豐富帶。這一帶目前已建有28個風電場，占全國風電場總數的65%，而且我國將要建設百萬千瓦級容量的大型風電場都在這一區域內，這里將成為我國風能資源開發利用的基地。

沿海風能資源豐富帶包括我國東部、東南沿海及近海島嶼，瀕臨海洋。由于海洋熱容量大，又能使太陽輻射能傳輸到比較深的水層中，所以海水溫度變化慢，具有明顯的熱惰性。大陸熱容量小，表面溫度變化快。這種海陸溫差的影響，在冬季每當冷空氣到達海上時風速增大，再加上海洋表面平滑，摩擦力小，一般風速比陸地上大2-4米/秒。

東南沿海由于受臺灣海峽的影響，每當冷空氣南下，狹管效應使得風速增大，使得這一區域風能資源十分豐富。

沿海地帶夏、秋季節還存在熱帶氣旋的影響，受臺風的影響范圍一般在800-1000千米的直徑范圍內，每次臺風過境可產生一次大風過程，對形成這一區域豐富的風能資源具有重要的貢獻。

這一地帶相對內陸來說，風能資源豐富，150瓦/平方米年平均風功率密度等值線距離海岸線較近。東部、東南沿海及近海島嶼具有較大的風能資源開發潛力。但這一風能資源豐富帶在陸上僅限于離海岸線2-3千米范圍內，可供風能資源開發利用的面積十分有限。

? 風能資源較豐富區

這一區域是風能豐富區域的擴展，也就是沿海風能資源豐富帶向內陸的擴展，北部風能資源豐富帶向南的擴展。其風能資源形成的天氣氣候條件與豐富地帶完全相同。根據沿海實測風速資料分析表明，風速由海面向大陸急劇下降，這是因為陸地摩擦大，空氣團動能消耗很快，由海岸向內陸延伸至10千米處風速一般減小33%，至20千米處風速減小66%。沿海地區由海岸線向陸上風功率密度的分布大致為：海岸線附近約為150瓦/平方米，向內陸5-10千米降到100瓦/平方米，再向內陸20千米以上則降到50瓦/平方米以下。也就是說，由沿海風能資源豐富區向陸上很快降為風能資源較豐富區，直至風能資源貧乏區。所以這一地帶風能資源豐富區和較豐富區僅分布于沿海岸線陸上狹窄的帶狀范圍內。

北部風能資源豐富帶向南擴展，其風功率密度不像沿海那樣變化急劇，而是由北向南緩慢地遞減，過渡帶寬度在200千米左右。

此外，在青藏高原北部有一風能資源較豐富區。這里屬于藏北高原，空氣稀薄、人口稀少，隨著電網、交通等條件的逐步完善，這里的資源風能將來也可以開發利用。

? 風能資源一般區

該區北沿風能較資源豐富區，自東北長白山開始向西、過華北、經西北到我國最西端。東部由沿海風能資源較豐富區向西到長江、黃河中下游廣大地區。只有在大的湖泊和特殊地形的影響下，風能資源才較為豐富，如鄱陽湖湖區較周圍地區風能資源豐富，湖南衡山、湖北九宮山、利川，安徽的黃山、云南太華山等山區局部風能資源也較為豐富。但是這些局部風能資源豐富區只限于較小范圍之內，不像兩大風能資源豐富帶有那樣大的面積。

從我國三北地區向南，由于冷空氣從源地長途跋涉，到達我國黃河中下游，再到長江中下游，地面氣溫有所升高，使原來寒冷干燥氣流逐漸改變為較冷濕潤的氣流（稱為變性），亦即冷空氣逐漸變暖，此時氣壓也變小，以致風速由北向南逐漸減小，風能資源也由豐富區過渡至較豐富區，乃至變為貧乏區。

? 風能資源貧乏區

風能資源貧乏區分散在三個地區，一個是以四川盆地為中心，包括陜南、湘西、鄂西以及南嶺山地和滇南；一個是雅魯藏布江河谷；再一個是塔里木盆地。這三個地區的共同特點是四周為高山環抱，冷暖空氣很難侵入，即便冷空氣越過高山，但勢力大減，風速劇降。所以，這些區域年平均風功率密度都在50瓦/平方米以下，年平均風速都很小，一般在1米/秒左右，有些地方一年靜風出現的頻率很高，如綿陽、恩施、阿壩、思南、孟定、景洪等年平均靜風頻率在65%以上，新疆塔里木盆地的拜城和輪臺其年平均靜風頻率也達50%和44%。這些區域風能資源開發利用潛力不大。

(2)太陽能

我國太陽能資源十分豐富。根據中國氣象局風能太陽能資源評估中心的評估數據，我國太陽能資源總儲量為1.47×108億千瓦時/年，相當于1.8萬億噸標準煤。我國各地的年太陽能輻射量大致在933-2330千瓦時/平方米之間，中值為1620千瓦時/平方米（約為5850×106焦耳/平方米）。

我國太陽能資源空間分布呈現西高東低的特點。年太陽能輻射量中值線從內蒙古中部沿青藏高原東側向西南至云南中部，將我國分為兩大部分，其西北年太陽能輻射量高于全國平均水平，東南則低于全國平均水平。太陽能資源豐富區主要集中在西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏和內蒙古等西部地區，這些地區的年太陽能輻射量高，而且月際最大和最小可利用日數比值較小，年變化穩定。尤其是青藏高原地區平均海拔高度在4000米以上，全年氣候干燥，云量稀少，大氣透明度好，日照時間長，屬世界太陽能資源豐富地區之一。全國以四川盆地和貴州省太陽能年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，這些地區雨多、霧多，晴天較少。

按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可以分為五類地區：

一類地區：全年日照時數為3200-3300小時，年輻射量在1860-2330千瓦時/平方米，相當于225-285千克標準煤燃燒所發出的熱量。一類地區主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。特別是西藏西北部，地勢高，大氣透明度好，年太陽輻射總量最高可達2330千瓦時/平方米，僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位。

二類地區：全年日照時數為3000-3200小時，年輻射量在1630-1860千瓦時/平方米，相當于200-225千克標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括內蒙古西部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部。新疆北部部分地區、河北西北部和山西北部等地。二類地區是我國太陽能資源較豐富地區。

三類地區：全年日照時數為2200-3000小時，年輻射量在1390-1630千瓦時/平方米，相當于170-200千克標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部部分地區、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。

四類地區：全年日照時數為1400-2200小時，年輻射量在1160-1390千瓦時/平方米，相當于140-170千克標準煤燃燒所發出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源較好。

五類地區：全年日照時數為1000-1400小時，年輻射量在993-1160千瓦時/平方米，相當于115-140千克標準煤燃燒所發出的熱量。主要包括川西之外的四川中、東部地區和貴州省，是我國太陽能資源最少的地區。

一、二、三類地區，年日照時數大于2200小時，年輻射總量高于1390千瓦時/平方米，是我國太陽能資源豐富或較豐富地區，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。

(3)生物質能

我國是農業大國，生物質能資源極為豐富，主要為淀粉類、糖類和纖維素類生物質。每年，我國僅農作物秸稈資源量就達到7億噸；薪柴供應量為1.43億噸，禽畜糞便資源每年干物質總量約1.36億噸，其中集約化養殖產生的禽畜糞便干物質量約為0.37億噸。工業有機廢水和禽畜養殖場廢水資源理論上可以生產沼氣800億立方米，相當于5700萬噸標準煤。隨著我國城市規模的擴大和小城鎮建設的加快，城鎮生活垃圾以每年8%-10%的速度增長，估計全國可利用生物質能資源總量可達7億噸標準煤以上。

(二)我國新能源開發現狀

(1)風能

隨著《可再生能源法》的實施和相關配套政策的出臺，我國風電進入了高速發展階段。根據2010年7月中國電力企業聯合會發布的2009年全國電力工業統計年報，我國并網風電裝機和發電量連續4年翻倍增長。2009年底，我國并網風電裝機達到1760萬千瓦，同比增長109.82%，全國風電發電量增長111.1%。內蒙古風電并網裝機容量突破500萬千瓦，達到503萬千瓦，居全國首位。遼寧、吉林、黑龍江、河北等四省的風電裝機容量也已突破百萬千瓦。

2020年前，我國風電發展以陸上為主，開發重點集中在西北、華北和東北“三北”地區及東部江蘇沿海地區，在這些地區規劃建設7個千萬千瓦風電基地。

(2)太陽能

我國太陽能利用主要包括太陽能熱利用和太陽能發電。

我國從20世紀70年代末開始加大了太陽能熱利用技術和產品的研發與產業化，并取得了較好的效果。截至2008年，我國太陽能熱水器面積超過1.25億平方米，年產能4千瓦平方米，均居世界第一位。

我國是世界光伏電池生產大國，但光伏發電裝機較少。截至2008年底，我國光伏系統累計裝機容量達到14萬千瓦，不足世界累計安裝量的1%。2008年我國光伏系統安裝量約4萬千瓦，僅占當年全國光伏電池產量的2%。

近年來，我國對太陽能熱發電技術研究給予了相當大的重視，并取得了一定的進展。2005年，在南京江寧區建成了國內第一座太陽能熱發電示范電站，容量為70千瓦，但技術水平與國際先進水平差距依然較大。

(3)生物質能

在生物質直接燃燒發電方面，我國主要有垃圾發電和秸稈發電兩種利用形勢。從1985年開始，我國引入垃圾燃燒發電技術，近年來發展較快。1985年深圳建成了我國第一座垃圾焚燒發電廠。隨著經濟的發展，城市垃圾熱值和產量不斷提高，垃圾焚燒發電技術受到人們重視。繼深圳后，我國陸續在廣東珠海、順德、浙江余杭、寧波、紹興、上海、天津、北京等多個城市建設了垃圾焚燒發電站。目前，通過技術引進，我國已基本實現了垃圾焚燒鍋爐的國產化。2003年以來，我國政府先后批復了江蘇如東、山東單縣和河北晉州3個國家級秸稈發電示范項目，拉開了我國秸稈發電建設的序幕。全國在建秸稈發電項目分布在山東、吉林、江蘇、河南、黑龍江、遼寧和新疆等地。

生物質原料還可以通過發酵生產乙醇。我國政府在“十五”計劃中就決定發展燃料乙醇產業。2001年國家愛頒布了乙醇汽油和乙醇燃料的使用標準，通過“863”計劃支持，開發出了秸稈類纖維素廢棄物制取乙醇的技術，并建成了工業示范工程。目前，吉林、山東、河南等地均已建成了試點項目。

我國的沼氣應用也已經有較長的歷史，在農業、工業和生活中都取得了較好的效果。我國政府一直重視沼氣的發展，從“六五”到“十一五”期間，都安排了專門的財政資金用于發展農村沼氣開發項目。據農業部統計，到2007年底我國農村沼氣池數量達到2650萬戶，年產氣量105億立方米，折合100萬噸標準煤。

從開發規模、近5年來的發展速度、技術裝備水平、產業發展水平等介紹我國新能源開發情況。

(三)我國新能源開發潛力

(1)風能

根據我國風能資源總體分布情況看，我國風能資源高值區主要分布在“三北”地區、東部沿海地區以及青藏高原腹地。這些地區10米高度風能資源儲量和技術可開發量分別占全國總量的85%和95%。考慮場址建設、土地或近海開發利用、電網接入等多方面條件，我國具備建設大型風電基地場址條件的區域只要集中在內蒙古、吉林西部、甘肅酒泉地區、新疆哈密地區、河北張家口地區及江蘇和山東沿海區域。全國其他地區受到開發條件制約，以相對分散的中小型風電場開發形式為主。綜合風能資源和開發條件約束，預計2020年我國風電開發潛力可達到1.7億千瓦，2030年可達到2.7億千瓦。

(2)太陽能

我國太陽能資源豐富，太陽能發電開發潛力巨大。在西北部太陽能資源富集地區具有大面積的荒漠荒地可用于太陽能開發。我國荒漠化土地面積約264萬平方千米，其中干旱區荒漠化土地面積250多萬平方千米。按照利用我國戈壁和荒漠面積3%的比例計算，太陽能發電可利用資源潛力可達27億千瓦，年發電量可達4.1萬億千瓦時。同時，我國還有大量的建筑物屋頂適合發展建筑光伏發電。粗略估計，我國現有建筑屋頂面積總計約400億平方米，如果按照1%的利用比例安裝建筑光伏發電系統，裝機總量約3550-6620萬千瓦，年發電量287-543億千瓦時。

(3)生物質能

我國生物質能源材料豐富，生物質能源在我國具有廣闊的發展前景。

根據生物質能源可獲得量，假設能源植物部分（制生物燃油）按2020年、2030年、2050年分別取可獲得量的30%、50%和70%利用率計算，其它資源主要用于生物質發電，按可獲得量的20%、40%、60%的利用率計算，發電效率按20%計算，則到2050年我國生物質能資源可開發量接近10億噸標準煤。

預計到2050年，我國生物質發電量可達到5900億千瓦時，生物燃油資源可開發量將達到3.6億噸標準煤，為保障我國石油安全提供強有力的支撐。

4. 我國智能電網產業區域分布特征（區域特征）

課題從分析中國智能電網產業區域分布特征和重點省市智能電網產業發展現狀入手，綜合研究了智能電網產業發展現狀、國家技術發展水平、地區產業基礎、地方政策和新能源發展戰略等，分析了影響我國智能電網產業發展的影響因素，就中國智能電網未來產業空間布局、產業發展趨勢等提出對策建議。

5. 智能電網的可再生能源并網組合的一般模型。

從可再生能源的發展概況和最優控制理論入手，對可再生能源的并網進行分析，運用最優控制理論研究可再生能源并網組合策略，以并網系統運行成本最低為目標函數，以智能電網儲能系統的儲電量變動為狀態約束，建立基于智能電網的可再生能源并網組合的一般模型。以“火電-風電-光伏”的可再生能源并網組合模型為例分析模型的求解過程，運用粒子群算法對“火電-風電-光伏” 可再生能源并網組合最優控制問題進行計算機仿真計算，并對模擬結果進行分析。研究結果表明，在可再生能源并網方面，可再生能源未來主要以分布式發電方式為主，智能電網是發展可再生能源必不可少的有效手段，它能解決可再生能源的并網問題。基于最優控制理論建立的可再生能源并網組合策略能夠有效適用于具有代表性的“火電-風電-光伏”并網組合�！盎痣�-風電-光伏”并網組合通過最優控制模型的建立和粒子群算法的迭代計算和仿真模擬，得出“火電-風電-光伏”并網組合策略最優組合值為0.4:0.1:0.5，分析發現規模經濟系數與總成本存在遞減的線性關系，“火電-風電-光伏”以最優組合策略并網可以降低電網的缺電損失，有利于可再生能源以較為有效的方式并入電網。

就當前我國智能電網產業發展現狀來看，中國智能電網產業的集聚化分布進一步顯現，以產業、技術和應用為向導，逐步形成了以環渤海、長三角、中西部和珠三角為核心，面向全國的產業格局�！笆�二五”期間，我國智能電網相關試點建設已經相繼展開，未來幾年內我國智能電網產業發展將呈現出以下三大趨勢：智能電網高壓設備的研發與制造將持續向技術和產業基礎雄厚地區集聚；因產業鏈延展而產生的智能電網新興產業將在政策先行地區發展和集聚；智能電網示范應用將由部分地區試點加速向全國擴展。

6. 光伏上網電價及商業模式研究。

構建了基于學習曲線的光伏發電凈現值模型，用光伏學習曲線描述光伏組件累計產量與光伏組件價格之間的函數關系，探討光伏組件累計產量對單位峰瓦光伏組件的價格彈性系數以及光伏組件平均價格的關系。反映未來光伏電價的趨向走勢，對上網電價進行定期調節，為合理制定上網電價提供科學依據。以國內80家上市太陽能板塊股票2014年6月5日的β值信息，并按照普通收益率計算方法，按賬面價值比剔出了財務杠桿，并按照算術平均的方法計算出了從2011年1月7日到2014年6月4日這三年間β系數的平均值,標的指數為上證綜合指數。計算了中國光伏累計裝機量增長曲線、光、火發電成本對比變化曲線。光伏發電成本是不斷降低的，而火電成本是不斷上升的。當火電成本以每年6%的增長率上升時，年均光照時長為2600h的區域大約10年后，即在2022年光伏發電可實現平價上網，屆時光伏發電可逐漸取代火電成為我國重要的發電方式之一。

7. 我國分布式光伏發電產業發展現狀與對策

首先按照系統接入方式，對國際上推行的分布式光伏發電存在“上網電價”模式、“自發自用的凈電量計量”模式、“帶儲能的離網”三種商業模式進行了系統分析。接著探討了我國分布式光伏發電的制約因素分析和我國光伏市場的地區分布特征以及我國各省用電量。針對分布式光伏發電的特性，提出我國分布式光伏發電的分區域支持政策。重點支持用電價格水平較高、電力負荷較大、控制能源消費總量任務較重的長三角、珠三角、京津冀及周邊地區建設分布式光伏發電，這些地區新增規模約占全國分布式光伏發電總規模的80%以上。就完善政府相關政策，提出調動中央能源企業、地方國有、民營和外資企業參與分布式光伏發電的積極性，大力扶持專業能源服務公司的發展，推動第三方融資模式的發展，構建起適合我國分布式光伏發電產業發展的商業模式，為分布式光伏發電創造良好的市場化發展環境，吸引不同主體的投資者參與分布式光伏發電的投資、建設、運行和維護，打破電網公司對電力市場的一票否決權，形成各方參與發展分布式光伏發電的新格局。加大金融支持力度，充分發揮金融杠桿作用、繼續加大政府對分布式光伏發電的補貼力度與政策執行監管力度、切實解決分布式光伏發電項目并網問題，盡快實現“平價上網”、將分布式光伏發電納入城市規劃與鄉村建設體系、完善相關法制體系與市場監管機制、加快分布式光伏發電示范城市或工業示范區建設等政策建議。

注：2010年立項的重大項目主要填寫2012年6月以來的研究成果情況

序號	成果名稱	作者	成果形式	刊物名或出版社、刊發或出版時間	字數	轉載、引用、獲獎等情況
1	智能電網基本理念闡釋	余貽鑫，秦超	論文	中國科學f輯：信息科學；2014年	8000	無
2	Challenges and R&D opportunities of smart distribution grids in China	余貽鑫，曾沅，劉洪，孫冰	論文	Science China-Technological Sciences	3200	無
3	關于推進我市智能電網相關產業發展的建議	余貽鑫	報告	社科界資政要報，天津市社會科學界聯合會主辦；2013	1800	無
4	ntersectoral burden sharing of CO2 mitigation in China in 2020	Weidong Chen，Heqing	論文	Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change	7000	無
5	Allocation strategy research in the smart grid based on optimal control theory	Weidong Chen，Dan Wu	論文	(已投energy policy，評審中)	8000	無
6	基于最優控制理論的可再生能源并網組合策略研究	吳丹	碩士論文	（吳丹碩士論文，已經畢業）	50000	無
7	我國分布式光伏發電產業發展現狀與對策	陳衛東、宋歡	論文	，京津冀協同發展論壇論文集收錄	4000	無
8	中國分布式光伏發電上網電價預測與商業模式研究	陳衛東	咨詢報告	完成中		無