福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術路線圖研究

唐清慧　張景瑞　陳雅琳　林爽

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

[關鍵詞]產(chǎn)業(yè)；微電網(wǎng)；技術路線圖

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)化設計、保護技術、電能質量控制技術以及并網(wǎng)檢測技術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，對關鍵技術和研發(fā)需求進行預測，以增強產(chǎn)業(yè)競爭力，推動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

技術路線圖作為一種創(chuàng)新前瞻性管理工具，首先應用于美國摩托羅拉公司管理領域。它是對某一特定技術領域未來延伸的預測，幫助相關人員明確該領域的發(fā)展方向和實現(xiàn)目標所需的關鍵技術。技術路線圖采用定量與定性相結合的系統(tǒng)工程理論與方法，并集成技術、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、科學的、權威的產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展路徑、市場應用前景。本文以福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)為例，研究了產(chǎn)業(yè)技術路線制定方法、制定過程并得出相關結果[2]。

1、產(chǎn)業(yè)技術路線圖研究方法

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

1.1頭腦風暴法[3]

該方法由美國學者阿歷斯·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

該方法主要由調查者擬定調查內容，按照既定程序，以函件的方式分別向專家組成員進行征詢，而專家組成員又以函件（匿名）的方式提交意見。經(jīng)過幾次反復征詢和反饋，專家組成員的意見逐漸趨于一致，最后得到高準確率的集體判斷結果。德爾菲指數(shù)法統(tǒng)計值為，其表達式如下：

某一項指標重要性為高、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的的內部因素優(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，將多指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標的多元統(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）標準化原始數(shù)據(jù)

將由n個樣本方案，p個評價指標構成的樣本數(shù)據(jù)按照公式（2）進行標準化：

2）計算相關矩陣

3）求R的特征值與特征向量

由特征方程可求得P個特征值，將按大小順序排序，并求出其相應的特征向量。

4）求方差貢獻率ak與累積方差貢獻率a（k）

當累積方差貢獻率a（k） 達到一定數(shù)值（）時，提取前F個主成分，則認為這k個主成分以較少的指標反映了原來P個指標的信息。

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評分。

2、福建省微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術路線圖分析研究

2.1市場需求分析

對通過問卷調查獲得的微電網(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

通過對問卷調查所獲得的調研表進行統(tǒng)計分析，利用定性與定量相結合的方法，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)學研與節(jié)能環(huán)保七個產(chǎn)業(yè)目標要素，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)目標進行關聯(lián)度析，獲得不同時間節(jié)點上的關聯(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、中期和遠期與市場需求要素相關聯(lián)的產(chǎn)業(yè)目標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關鍵技術

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

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

2.4研發(fā)需求

在市場需求分析、產(chǎn)業(yè)目標分析與關鍵技術分析研究的基礎上，確定突破關鍵技術所對應的研發(fā)項目，各研發(fā)項目對應的優(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果，分析結果如表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)接入標準、負荷預測、電能控制裝置、諧波抑制技術和反孤島策略及保護間的協(xié)調；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)接入標準、綜合性能評價和接地方式與技術標準。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)的標準并不明確，故需引進消化吸收國外成熟的微電網(wǎng)接入標準，然后再創(chuàng)新出適用于我國的微電網(wǎng)接入標準，只有先明確微電網(wǎng)接入標準，才能是微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。

3、結論

本文通過對相關領域的權威專家進行問卷調查，采用定性與定量相結合的方法，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、技術瓶頸和研發(fā)項目。通過上述分析可以為微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術路線圖制定提供參考，為政府及相關科技部門決策和產(chǎn)業(yè)技術資源優(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

參考文獻

[1]林梅妹，范元亮，郭清梅.福建風光儲充微電網(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)技術路線圖原理與制定[M].廣州：華南理工大學出版社，2007-11-08，62-91.

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

作者簡介

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