智慧城市新能源建设思路

计划”，如今只剩下上海电力学院太阳能研究所所长赵春江一家用户“自产自销”光伏太阳能发电。据悉，赵春江家的太阳能屋顶在无故障运行的四年多时间里，共发电12777千瓦时，向大电网送电8500千瓦时。不过，由于太阳能“绿电”上网难以定价，电表不识太阳能“来电”发电上网依然被收电费。这也道破了中国太阳能光伏产业发展遭遇的瓶颈。

所以，如何推广太阳能发电是当务之急。最佳的出路是降低每瓦成本，补贴用户安装费，降低贷款利率和提高上网电价，否则当支出（10元/W（组建加安装）+25年利息（年利10%）=50元）与收入（1kwh/（W年），25kwh/25年，获得25元（上网电价1元/kwh））远远不相匹配时，就会打击使用者的积极性，也抑制了市场的推广。

国家不能仅支持太阳能企业，更为重要的是支持用户使用，或补贴太阳能电池发电站建设，或降低贷款利息，或降低电价，有了这几个方面的支持，用户体验度也会逐渐提升。

总的来说，“要扩大太阳能发电效用，一要推广应用，二要提升技术。”据褚君浩院士介绍，推广应用涵盖三方面内容，一方面是发展光伏应用，即发电的应用。将民用屋顶、商业屋顶、乡村供电、地面电站等应用，尤其是光伏与建筑结合起来，利用建筑玻璃窗、屋顶结合起来提供发电，实现BIPV（BuildingInteg rated PV，光伏建筑一体化）。同时还要发展多种应用，比如手机充电器，以及太阳能电池道路，行驶车辆速度实时显示装置等太阳能电池与智慧城市建设结合的应用。三是发展高效率太阳能电池在交通工具上的应用。未来的电动车其中一部分能源将来自于太阳能。

随着光伏电池从第一代发展到第三代，仍旧面临着效率、成本和寿命等挑战，发展太阳能技术也成为下一步走势的关键。目前，中国在技术上还弱于国际水平，规模发展也未达到晶硅电池多样化，现在国外的发展势头主要是瞄准低成本的第二代光伏电池，以期能够打倒第一代电池；而以薄膜为主的第三代光伏电池仍在研究中，包括染料敏化、宽光谱、叠层多结、量子点/纳米、有机电池等多种新概念电池，这些新型电池能不能走向市场，达到预计效果，还需考虑成本、效率、稳定性等各种因素。

各国如今都在探索高效率、低成本的太阳能电池，但是不同的电池都有其各自的效用，不能一概而论第三代将取代第二代，第二代取代第一代，每一种电池都可能在某个领域发挥最大的功用，每一种电池技术水平也都有上升空间。所以，建设低碳城市，要根据不同电池的效率极限，找准研发的方向。

2.2LED在低碳城市中的作用

除了光电转换及新型电池的利用，在智慧的低碳城市里，推广应用LED也非常重要。“LED可直接将电转化为光，是继火、白炽灯、荧光灯之后，第四次人类照明革命的产物，责任重大。”褚君浩院士道出其中的重要意义。

LED照明具有发光效率高，节省能源，耗电量为同等亮度白炽灯的10%-20%，荧光灯的1/2；绿色环保，为冷光源，不易破碎，没有电池干扰，产生废物较少；寿命可达10万小时等优势。此外，还具有固体光源、体积小、重量轻、方向性好、响应速度快、可以耐各种恶劣条件，以及低电压、小电流等特点。

可以预计，随着成本下降，LED照明的比例将会逐年提升，并最终成为照明市场的主流产品。LED的优点很多，如何加大照明普及应用和提高它的性能，需要从10方面的技术性问题逐步解决，分别是显色指数和光源稳定性问题、散热问题、大功率问题、光视效能问题、光学系统设计问题、参数离散性问题、电路保护问题、白光LED寿命问题、发光材料与器件制造问题、白光LED技术路线问题。

因此，在智慧低碳新城的建设里面，特别要重视核心技术和研发，要以核心技术的开发引领低碳智慧低碳城市的建设。智慧新城能源综合管理平台主要由能源的产生、能源的存储和能源的利用三大系统构成（见图1），以外还需建立一个智能微网系统，进行能源信息自主采集、分析与调配。

3.能源互联网和新工业革命的思考

2012年6月，温家宝总理在两院院士大会上指出，当今世界正处于新科技革命的时代，新产业革命初现端倪，一些重要科技领域显现出发生革命性突破的先兆。美欧学者近期预言称，一种建立在互联网和新材料、新能源相结合基础上的第三次工业革命即将来临，它以“制造业数字化”为核心，将使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化。

杰里米·里夫金在他的《第三次工业革命》一书中，也把“能源互联网”看成新经济系统的五大支柱之一。其他四个分别是能源结构转型、就地收集能源、就地存储能源及电动运输工具。

新经济系统是根据现有可再生能源分布式的特点，是分布式能源产生系统和分布式能源利用系统。建立能源分布式系统，并通过网络连接起来，就构成了能源互联网概念。就比如在一个小区里，把所有可再生能源联系起来，充分利用分散的概念，就地收集、就地存储、就地使用，当用量不足时才到网里去取电。一个小区可以如此运行，大学、宾馆等区域同样可以做到。

未来智慧低碳城市的建设必然离不开分布式发电和微电网参与。微电网是能够独立运行或者作为一个整体与公共电网联网的分布式供电系统，大电网是微电网，微电网也可小到每家每户，例如家用光伏发电、家用风力发电、电动汽车等。

整体来看，智慧低碳城市就是一个分布式新能源微网系统，由分布式发电、分布式负载和分布式储能三个系统组成，三者间以网络进行联系，智能化获取、判断、决策信息。

分布式发电：分布式能源采集包含多种能源混合供给。其中，太阳能、热能和光伏电能的收集主要采用顶式、地面式、墙式等方式；风能利用由基于风场集中发电的分布系统为主；生物质能利用以集中式发电为主；传统能源作为互补能源之一并入自治分布式能源供给体系。

分布式负载：微网自治能源系统以分布方式向各类用户供给能源。这些用户类型包括照明、空调、生活、办公和商业用电、通讯、供排水、技防、交通、综合信息服务、公益设施、景观清洁及生态灌溉，可扩展到工业生产。同时，可通过分布式充电桩以公共商用服务方式向机动电动车和电动自行车提供清洁、便捷和经济的动力能源网服务。

分布式储能：分布式能源采集和负载包含电子负载，即储能系统。储能形式包括水力储能（如光伏泵站）、电力储能（如蓄电池和燃料电池）、热储能（如水蒸汽和熔盐储热）、压力储能（如气体增压站）和机械能储能（如飞轮储能）等。