21、微电网建模及其时间序列分析：利用可再生能源应对能源挑战

微电网建模及其时间序列分析：利用可再生能源应对能源挑战

1. 背景与问题提出

温室气体排放是全球面临的重大挑战，威胁着人类和地球生命的未来。从1959年到2020年，大气中二氧化碳含量从315.98 ppm 增至414.24 ppm，增长态势在未来十年可能带来严重问题，尤其在像印度这样的国家。2021年，印度二氧化碳排放量达28.8亿吨。

电力行业是温室气体排放的重要来源，约25%的2019年温室气体排放来自电力生产，其中约62%的电力由燃烧化石燃料（主要是天然气和煤炭）产生。此外，化石燃料发电的输电损耗也很高，理想的输电损耗在6 - 8%之间，但实际情况差异很大。例如，2020年10月印度印多尔的输电损耗达20.66%，而韩国的输电损耗仅约2.9%。

与此同时，全球对能源的需求持续增长。2010年，全球总能源供应为147,899 TWh，最终能源消费为100,914 TWh，预计到2040年电力使用量将增至36.5 TKWh。为应对这些挑战，充分利用可再生能源资源（RERs）成为一种可行的解决方案。

2. 可再生能源资源的特点与挑战

可再生能源资源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海浪和潮汐能以及地热能。其中，太阳能最为丰富且易于获取，许多国家和地区正积极发展太阳能结构或电网，以助力实现2060年净零排放目标。

可再生能源具有诸多优势，如丰富且自然补充、多样化能源供应、减少对进口燃料的依赖、促进经济发展和创造就业机会等。然而，其也存在一些局限性：
- 间歇性 ：可再生能源的存在具有间歇性，依赖自然条件，人类难以控制。例如，太阳能板在阴天或雨天效率降低，风力涡轮机在