福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖研究

唐清慧 張景瑞 陳雅琳 林爽

廈門大學(xué)航空航天學(xué)院 福建廈門 361005

福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖研究

唐清慧 張景瑞 陳雅琳 林爽

廈門大學(xué)航空航天學(xué)院 福建廈門 361005

本文在綜述產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖制定方法的基礎(chǔ)上，對福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的市場需求、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)與項目研發(fā)需求等進行詳細(xì)的分析，為福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖的繪制和政府及相關(guān)科技部門決策提供參考依據(jù)。

產(chǎn)業(yè)；微電網(wǎng)；技術(shù)路線圖

引言

近年來，福建省微電網(wǎng)實驗研究平臺的建成投運，對分布式電源接入配電網(wǎng)、微電網(wǎng)運行控制與優(yōu)化設(shè)計、保護技術(shù)、電能質(zhì)量控制技術(shù)以及并網(wǎng)檢測技術(shù)等理論研究具有重要的支撐作用[1]。未來一段時間，微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為新能源這一戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的有生力量。為避免微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，需對微電網(wǎng)這一新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線進行規(guī)劃，對關(guān)鍵技術(shù)和研發(fā)需求進行預(yù)測，以增強產(chǎn)業(yè)競爭力，推動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)路線圖作為一種創(chuàng)新前瞻性管理工具，首先應(yīng)用于美國摩托羅拉公司管理領(lǐng)域。它是對某一特定技術(shù)領(lǐng)域未來延伸的預(yù)測，幫助相關(guān)人員明確該領(lǐng)域的發(fā)展方向和實現(xiàn)目標(biāo)所需的關(guān)鍵技術(shù)。技術(shù)路線圖采用定量與定性相結(jié)合的系統(tǒng)工程理論與方法，并集成技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與管理等方面的專家知識，集思廣益，最終得出合理的、科學(xué)的、權(quán)威的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑、市場應(yīng)用前景。本文以福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)為例，研究了產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線制定方法、制定過程并得出相關(guān)結(jié)果[2]。

1、產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究方法

微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖的制定是一項非常復(fù)雜，需要采用科學(xué)方法篩選出微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的市場需求要素、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、技術(shù)瓶頸和項目研發(fā)需求。下面簡單介紹制定技術(shù)路線圖所用到的方法。

1.1 頭腦風(fēng)暴法[3]

該方法由美國學(xué)者阿歷斯·奧斯本發(fā)明，它使用一系列激勵和引發(fā)新觀點的特定的規(guī)則與技巧，與會的專家自由地發(fā)表自己的觀點，在此過程中，與會人員不能對任何人的觀點的進行任何評價，以便激發(fā)個體發(fā)散性思維，產(chǎn)生更多新的思想。

1.2 德爾菲法

某一項指標(biāo)重要性為高、較高、中、較低和低的專家數(shù)，Nall為所有專家的人數(shù)。

1.3 SWOT分析法[3]

SWOT分析法就是將于研究對象密切相關(guān)的的內(nèi)部因素優(yōu)勢（Strength）、劣勢（Weakness）和外部因素機會（Opportunity）、威脅（Threat）等通過調(diào)研列舉出來，將獲得的各種因素按照輕重緩急或影響程度等排序，構(gòu)造SWOT矩陣。利用這種方法找出對自己有益的、值得繼續(xù)發(fā)揚的因素，以及對自己不利的需要避免的因素，明確未來的發(fā)展方向。

1.4 主成分分析法

主成分分析法是利用降維的思想，將多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計分析方法。通過線性組合將原始變量形成互不相關(guān)的盡可能多的反映原始變量信息的新變量，其求解步驟如下：

1）標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)

NIMAK公司于1965年在德國魯爾工業(yè)區(qū)Wissen市成立，2006年尼瑪克焊接技術(shù)（北京）有限公司在北京成立，該公司始終致力于白車身電阻焊領(lǐng)域的手動焊鉗、自動焊鉗、固定式凸焊/點焊焊接設(shè)備和KES儲能焊機、鋁板焊接技術(shù)、電磁加壓技術(shù)、自動/手動涂膠設(shè)備、焊接控制柜、移動焊接工作站等焊接裝備的生產(chǎn)和研發(fā)創(chuàng)新，迄今已成為國內(nèi)高端品牌汽車廠的主要供貨商。

式中：xij為第i個方案關(guān)于第j個指標(biāo)的值；、Sj分別指標(biāo)變量的均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)化的樣本數(shù)據(jù)為

當(dāng)累積方差貢獻率a(k)達到一定數(shù)值（75%≤α(k)≤95%）時，提取前F個主成分F1,…,Fk，則認(rèn)為這k個主成分以較少的指標(biāo)反映了原來P個指標(biāo)的信息。

5）計算前k個主成分并綜合評價主成分

前k個主成分的表示如公式（6），并且通過公式（7），利用這k個主成分的方差貢獻率對各評價對象進行綜合加權(quán)評分。式中：ej為第j特征值所對應(yīng)的特征向量，Y為對k個主成分的綜合加權(quán)評價函數(shù)。

2、福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖分析研究

2.1 市場需求分析

表1 微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同時間節(jié)點市場需求要素排序

對通過問卷調(diào)查獲得的微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的多個市場需求要素采用頭腦風(fēng)暴以及SWOT分析法進行分析，從中提煉出六個市場需求，利用加權(quán)求和的方法求出微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場需求要素在不同時間節(jié)點上的重要性，并進行重要性排序，其結(jié)果如表1所示，其中M代表重要度、N代表重要性排序。從表1中可以看出近期、中期與遠(yuǎn)期最重要的市場需求都是節(jié)能環(huán)保。

2.2 產(chǎn)業(yè)目標(biāo)

通過對問卷調(diào)查所獲得的調(diào)研表進行統(tǒng)計分析，利用定性與定量相結(jié)合的方法，篩選出提高微電網(wǎng)的可靠性與安全性、提高電力利用效率、新能源示范工程和示范城市、提高經(jīng)濟效益、實現(xiàn)微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化、健全人才培養(yǎng)機制強化產(chǎn)學(xué)研與節(jié)能環(huán)保七個產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素，并分別用來表示。利用主成分分析法對市場需求與產(chǎn)業(yè)目標(biāo)進行關(guān)聯(lián)度析，獲得不同時間節(jié)點上的關(guān)聯(lián)度評價值及優(yōu)先排序如表2所示。

從表2中可以看出，近期、中期和遠(yuǎn)期與市場需求要素相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素排在第一位的都是新能源示范工程與示范城市。新能源微電網(wǎng)代表了未來能源的發(fā)展趨勢，可再生能源“十二五”規(guī)劃把新能源微電網(wǎng)作為可再生能源與分布式能源發(fā)展機制創(chuàng)新的重要方向[4]，由此可見，微電網(wǎng)新能源示范工程與示范城市在微電網(wǎng)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場需求和產(chǎn)業(yè)目標(biāo)，分析影響實現(xiàn)這些產(chǎn)業(yè)目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，利用德爾菲指數(shù)法對不同時間節(jié)點的關(guān)鍵技術(shù)進行排序，篩選出優(yōu)先要解決的技術(shù)瓶頸，福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)要素重要度排序如表3所示。

表3 微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)要素重要度排序

從表3中可以看出，近期排在第一位的關(guān)鍵技術(shù)為電力電子和電源及儲能技術(shù)，中期與遠(yuǎn)期排在第一位的都為電源及儲能技術(shù)。

2.4 研發(fā)需求

在市場需求分析、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)分析與關(guān)鍵技術(shù)分析研究的基礎(chǔ)上，確定突破關(guān)鍵技術(shù)所對應(yīng)的研發(fā)項目，各研發(fā)項目對應(yīng)的優(yōu)先順序、時間節(jié)點、組織主體以及研發(fā)模式。優(yōu)先順序等級為頂級、高級、中級與低級；時間節(jié)點為近期、中期與遠(yuǎn)期；研發(fā)組織主體為政府、產(chǎn)業(yè)與企業(yè)；研發(fā)模式分為自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進消化吸收再創(chuàng)新和技術(shù)引進。采用德爾菲指數(shù)法對優(yōu)先順序進行統(tǒng)計分析計算，對于時間節(jié)點、組織主體與研發(fā)模式則采用最大值確定分析結(jié)果，分析結(jié)果如表4所示。

從表4中可以看出，福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中優(yōu)先要研發(fā)的頂級項目為自動穩(wěn)定控制、微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)、負(fù)荷預(yù)測、電能控制裝置、諧波抑制技術(shù)和反孤島策略及保護間的協(xié)調(diào)；組織主體為政府的研發(fā)項目有降低發(fā)電成本、微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)、綜合性能評價和接地方式與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。項目研發(fā)優(yōu)先順序、時間節(jié)點、組織主體與研發(fā)模式的關(guān)系相輔相成，密不可分。如我國現(xiàn)在將微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)并不明確，故需引進消化吸收國外成熟的微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，然后再創(chuàng)新出適用于我國的微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，只有先明確微電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，才能是微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。

3、結(jié)論

本文通過對相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威專家進行問卷調(diào)查，采用定性與定量相結(jié)合的方法，綜合分析了福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場需求、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、技術(shù)瓶頸和研發(fā)項目。通過上述分析可以為微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖制定提供參考，為政府及相關(guān)科技部門決策和產(chǎn)業(yè)技術(shù)資源優(yōu)化配置提供依據(jù)。

表4 福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研發(fā)項目優(yōu)先順序、時間節(jié)點、組織主體與研發(fā)模式

[1]林梅妹，范元亮，郭清梅.福建風(fēng)光儲充微電網(wǎng)實驗室建成[N].國家電網(wǎng)報，2014-03-11(002).

[2]莫愁，陳吉清，溫宗孔等.電動汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖制定實踐研究[J].科技管理研究，2013，19：83-88.

[3]曾路，孫永明.產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖原理與制定[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007-11-08，62-91.

[4]馬建勝.國家能源局發(fā)布《關(guān)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》[N].中國電力報，2015-7-23（002）.

本文得到福建省軟科學(xué)計劃項目（編號：2014R0093)的資助

張景瑞，博士，廈門大學(xué)助理教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向：電力系統(tǒng)運行與優(yōu)化、微電網(wǎng)能量管理。