分布式能源應(yīng)用及發(fā)展

摘 要：本文闡述了分布式能源系統(tǒng)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)特點，簡要分析了分布式能源發(fā)展在我國的現(xiàn)狀，以及目前影響分布式能源發(fā)展制約的一些因素。

關(guān)鍵詞：分布式能源系統(tǒng)；光伏發(fā)電分布式；天然氣分布式發(fā)電

Distributed Energy Application and Development

He Ying

（Dong Fang Steam Turbine Limited Company， DeYang， SiChuan， 618000， China）

Abstract： This paper expounds the concept， application field and technical characteristics of distributed energy system， and briefly analyzes the current situation of distributed energy development in China and the current constraints affecting distributed energy development.

Key Words： Distributed Energy；Application；PV Distributed；Energy Combined Cooling Heating Power；Restrict

0 概 述

當前全球都在關(guān)注能源和環(huán)境問題，節(jié)能減排也被提到了前所未有的戰(zhàn)略高度，如何改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，減少環(huán)境污染，促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，是我國面臨的一個重要戰(zhàn)略課題?；谶@種前提下，分布式能源的概念應(yīng)運而生，這種能源利用方式能夠?qū)崿F(xiàn)能源的梯級利用，大大提高了能源的利用效率。

1 分布式能源的概念

分布式能源系統(tǒng)是指直接靠近用戶，按用戶要求就地生產(chǎn)并供應(yīng)能量，具有多種功能，可滿足多重目標的中、小型能量轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)。具有可以獨立提供電、熱或（和）冷，具有環(huán)保、高效、使用安全、操作方便等特點。

國家電網(wǎng)發(fā)布的《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》中指出，分布式電源是指用戶附近，所發(fā)電能就地利用，以10千伏及以下電壓等級接入電網(wǎng)，且單個并網(wǎng)點總裝機容量不超過6兆瓦的發(fā)電項目，包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、資源綜合利用發(fā)電等類型。

2 分布式能源的應(yīng)用領(lǐng)域

風(fēng)能利用、太陽能利用、天然氣冷熱電三聯(lián)供和燃料電池等多種形式，都是分布式能源應(yīng)用的領(lǐng)域。如圖2-1所示。

國際能源機構(gòu)（IEA）對可用于分布式能源的產(chǎn)品進行了分類，并對相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)特點、功率等級和效率進行了統(tǒng)計和定義，具體如表2-1所示。

表2-1分布式能源領(lǐng)域主要技術(shù)及特點

3 分布式能源的特點

分布式電源通常直接建立在用戶住所附近，無論是在輸配電簡易程度還是能源利用效率方面都具有顯著的的優(yōu)勢。在與大電網(wǎng)配合時，供電的可靠性可以得到大大提高，即便在電網(wǎng)崩潰或意想不到的情況發(fā)生時，也能保證對醫(yī)院、機場、政府部門等重要用戶及時供電，減少大面積停電帶來的包括經(jīng)濟損失在內(nèi)的各種損失。

分布式能源雖然規(guī)模較小，但是其能效高、污染小，能實現(xiàn)能源的梯級利用，因此與傳統(tǒng)意義上低效率、高污染的“小火電”是完全不同兩種能源架構(gòu)。如圖3-1所示為某內(nèi)燃機能源梯級綜合利用示意圖。

從分布式能源的概念以及應(yīng)用領(lǐng)域來看，其具有如下幾個突出的特點：

（1）可以得到合理的梯級能源利用。例如，一般燃煤發(fā)電廠發(fā)電的利用效率約為35%，熱電聯(lián)產(chǎn)機組的利用效率一般在45%以上，燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組利用效率一般在55%以上，而天然氣分布式冷熱電三聯(lián)供，其能源利用效率可達80%左右。

（2）輸配電的損耗較低。世界上傳統(tǒng)供電模式電網(wǎng)損失一般約占10%，我國的供電電網(wǎng)損失大于15%。而分布式電源通常建在用點負荷附近，無需大規(guī)模建設(shè)輸送網(wǎng)及變電站，輸配電損耗相較傳統(tǒng)模式顯著降低。

（3）分布式能源通常布置在用戶居住地附近，直接與配網(wǎng)連接，大大減少了基礎(chǔ)建設(shè)的用地。

（4）分布式能源都是較清潔的能源，比如天然氣（燃氣）、太陽能、風(fēng)能等，污染物排放均較低，有利于環(huán)境保護。

（5）分布式能源作為大電網(wǎng)的補充，可以大大提高供電的調(diào)控靈活性及可靠性。

（6）分布式能源非常適合遠離大電網(wǎng)供電的農(nóng)村、牧區(qū)以及偏遠地區(qū)。在這些地區(qū)采用太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電相較引入大電網(wǎng)具有較強優(yōu)勢。

4 我國分布式能源的應(yīng)用

現(xiàn)階段我國發(fā)展比較迅速的分布式能源主要是光伏發(fā)電和天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)兩種類型。

4.1 光伏發(fā)電分布式能源

分布式光伏發(fā)電指在用戶居住地附近建設(shè)，運行方式以用戶自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)，且以配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特點的發(fā)電方式。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則，充分利用當?shù)靥柲苜Y源，最大程度地替代和減少化石能源消費。倡導(dǎo)就近發(fā)電，就近并網(wǎng)、轉(zhuǎn)換及使用，不僅可以有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，同時還能有效解決電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。

目前較為普遍應(yīng)用的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項目。該類項目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。光伏分布式并網(wǎng)供電如圖4-1：

光伏發(fā)電的主要特點如下：

一 通常一個分布式光伏發(fā)電項目的容量為數(shù)千瓦以內(nèi)，輸出功率相對較小。

二 光伏發(fā)電項目利用太陽能，不會產(chǎn)生噪音，對空氣和水也不會產(chǎn)生污染。環(huán)保效益明顯。

三 在一定程度上可以緩解局地用電緊張狀況。

四 分布式光伏發(fā)電一般要求盡可能地就地消納，僅多余的電才接入配電網(wǎng)。

近些年，為了促進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國已出臺了多項政策、措施。分布式光伏發(fā)電市場情況分析為：2017年新增分布式光伏裝機19.5GW，同比增長3.7倍；2018年的1-4月份，分布式光伏新增裝機9GW，占新增裝機的80%。但相比發(fā)達國家而言，我國的光伏發(fā)電分布式能源的發(fā)展還遠遠不夠。因為發(fā)達國家的光伏發(fā)電量已占其總發(fā)電量的15%，而我國2017年時只占2%。

4.2 天然氣分布式能源

天然氣分布式能源是利用天然氣為燃料，通過熱、電、冷三聯(lián)供等方式實現(xiàn)能源的梯級利用。該系統(tǒng)利用燃機、內(nèi)燃機、蒸汽輪機、余熱鍋爐等設(shè)備將天然氣燃燒后獲得的高溫?zé)煔庀扔糜诎l(fā)電，然后在冬季用余熱供暖，夏季通過制冷機供冷。該系統(tǒng)中，能量得到了充分利用，整個系統(tǒng)的熱效率能達到80%左右，這樣極大的節(jié)省了一次能源。天然氣分布式能源系統(tǒng)的配置之一如圖4-2所示：

天然氣分布式能源的優(yōu)勢主要有以下幾點：

（1）能夠有效提高能源綜合利用的效率。

（2）降低排放，保護環(huán)境。

（3）創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

（4）提高能源供應(yīng)的安全性。

（5）優(yōu)化改善能源使用的結(jié)構(gòu)。

我國天然氣分布式能源行業(yè)起步于2002年，過10多年的探索應(yīng)用，雖然在部分發(fā)達地區(qū)和城市已見雛形，但與發(fā)達國家相比，我國天然氣分布式能源發(fā)展處在起步階段。2016年，全國天然氣分布式發(fā)電累計裝機容量為1200萬千瓦，不到全國總裝機容量的2%。

隨著我國《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》的發(fā)布，天然氣分布式能源項目會越來越多。指導(dǎo)意見里提出，預(yù)計到2020年，在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機規(guī)模將達到5000萬千瓦，初步實現(xiàn)分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化。圖4-4是2010-2020年天然氣分布式發(fā)電累計裝機容量及預(yù)測。

隨著國家、地方政府頒布越來越多有利于天然氣能源發(fā)展政策，結(jié)合天然氣分布式能源的優(yōu)勢，今后在京津冀魯、長三角、珠三角等大氣污染重點防控區(qū)，天然氣分布式冷、熱、電聯(lián)供項目以及燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目將得到快速發(fā)展。

5 我國分布式能源應(yīng)用的制約

目前，我國分布式能源的發(fā)展還存在著一些問題和障礙，主要包括以下幾個方面。

（1）現(xiàn)階段在電網(wǎng)連接、電網(wǎng)安全、供電質(zhì)量、能量儲備、燃料供應(yīng)等方面，還存在不少的問題，這是影響分布式能源發(fā)展的主要因素。

（2）分布式能源的裝備基本為國外進口，價格較高，后期維護費用也很高，再加之較為偏高的天然氣價格，因此導(dǎo)致整個項目投資較高。

（3）現(xiàn)有的體制以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，政策扶持還缺乏執(zhí)行力，系統(tǒng)配套和落實措施也不夠完善。在一定程度上也影響了分布式能源的發(fā)展。

6 結(jié)語

隨著國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的進一步調(diào)整，我國對大氣污染防治的重視進一步加強。同時，伴隨著國家在能源規(guī)劃上出臺了越來越多的各種政策扶持及行動指導(dǎo)，包括后期的運營模式、電網(wǎng)接入、電力交易等方面的政策落地等，相信分布式能源將迎來廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

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作者簡介：

何瑛（1977-），女，本科，高級工程師，化工設(shè)備及機械專業(yè)，現(xiàn)從事燃氣輪機輔助系統(tǒng)設(shè)計。