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分布式能源

所謂“分布式能源”(distributed energy sources)是指分布在用戶端的能源綜合利用系統。一次能源以氣體燃料為主,可再生能源為輔,利用一切可以利用的資源;二次能源以分布在用戶端的熱電 冷(植)聯產為主,其他中央能源供應系統為輔,實現以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用,并通過中央能源供應系統提供支持和補充;在環境保護上,將部分污染分散化、資源化,爭取實現適度排放的目標 ;在能源的輸送和利用上分片布置,減少長距離輸送能源的損失,有效的提高了能源利用的安全性和靈活性。

分布式能源簡介

 

分布式能源是一種建在用戶端的能源供應方式,可獨立運行,也可并網運行,是以資源、環境效益最大化確定方式和容量的系統,將用戶多種能源需求,以及資源配置狀況進行系統整合優化,采用需求應對式設計和模塊化配置的新型能源系統,是相對于集中供能的分散式供能方式。

國際分布式能源聯盟WADE對分布式能源定義為:安裝在用戶端的高效冷/熱電聯供系統,系統能夠在消費地點(或附 近)發電,高效利用發電產生的廢能--生產熱和電;現場端可再生能源系統包括利用現場廢氣、廢熱以及多余壓差來發電的能源循環利用系統。國內由于分布式能 源正處于發展過程,對分布式能源認識存在不同的表述。具有代表性的主要有如下兩種:第一種是指將冷/熱電系統以小規模、小容量、模塊化、分散式的方式直接 安裝在用戶端,可獨立地輸出冷、熱、電能的系統。能源包括太陽能利用、風能利用、燃料電池和燃氣冷、熱、電三聯供等多種形式。第二種是指安裝在用戶端的能 源系統,一次能源以氣體燃料為主,可再生能源為輔。二次能源以分布在用戶端的冷、熱、電聯產為主,其它能源供應系統為輔,將電力、熱力、制冷與蓄能技術結 合,以直接滿足用戶多種需求,實現能源梯級利用,并通過公用能源供應系統提供支持和補充,實現資源利用最大化。

分布式能源優勢

分布式能源具有能效利用合理、損耗小、污染少、運行靈活,系統經濟性好等特點。發展主要存在并網、供電質量、容量儲備、燃料供應等問題。

分布式能源系統分布安置在需求側的能源梯級利用,以及資源綜合利用和可再生能源設施。通過在需求現場根據用戶對能源的不同需求,實現溫度對口供應能源,將輸送環節的損耗降至最低,從而實現能源利用效能的最大化。

分布式能源是以資源、環境效益最大化確定方式和容量的系統,根據終端能源利用效率最優化確定規模。
 
分布式能源采用先進的能源轉換技術,盡力減少污染物的排放,并使排放分散化,便于周邊植被的吸收。同時,分布式能源利用其排放量小,排放密度低的優勢,可以將主要排放物實現資源化再利用,例如:排放氣體肥料化。
 
分布式能源依賴于最先進的信息技術,采用智能化監控、網絡化群控和遠程遙控技術,實現現場無人值守。同時,也依賴于未來以能源服務公司為主體的能源社會化服務體系,實現運行管理的專業化,以保障各能源系統的安全可靠運行。
 

分布式能源技術基礎

 

分布式能源技術的基礎科學主要在以下幾個方面:
1、動力與能源轉換設備:主要是指一些基于傳統技術的完善和新技術的發展。
2、一次和二次能源相關技術;
3、智能控制與群控優化技術;
4、綜合系統優化技術;
5、資源深度利用技術。
 

分布式能源前景

《2013-2017年中國分布式能源行業需求潛力與前景預測分析報告》[2]顯示,近年來,發達國家分布式能源發展迅猛。發達國家政府通過規劃引領、技術支持、優惠政策以及建立合理的價格機制和統一的并網標準,有效地推動分布式能源的發展,分布式能源系統在整個能源系統中占比不斷提高,其中歐盟分布式能源占比約達10%。

我國分布式能源起步較晚,主要集中在北京、上海、廣州等大城市,安裝地點為醫院、賓館、寫字樓和大學城等,由于技術、標準、利益、法規等方面的問題,主要采用“不并網”或“并網不上網”的方式運行。
分布式能源技術是未來世界能源技術的重要發展方向,它具有能源利用效率高,環境負面影響小,提高能源供應可靠性和經濟效益好的特點。
分布式能源是最能體現節能、減排、安全、靈活等多重優點的能源發展方式,且"十二五"規劃明確提出,促進分布式能源系統的推廣應用。因此,國內優秀的分布式能源行業企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對公司發展環境和需求趨勢變化的深入研究。
分布式能源技術是中國可持續發展的必須選擇。中國人口眾多,自身資源有限,按照目前的能源利用方式,依靠自己的能源是絕對不可能支撐13億人的“全面小康”,使用國際能源不僅存在著能源安全的嚴重制約,而且也使世界的發展面臨一系列新的問題和矛盾。中國必須立足于現有能源資源,全力提高資源利用效率,擴大資源的綜合利用范圍,而分布式能源無疑是解決問題的關鍵技術。
分布式能源是緩解我國嚴重缺電局面、保證可持續發展戰略實施的有效途徑之一,發展潛力巨大。它是能源戰略安全、電力安全以及我國天然氣發展戰略的需要,可緩解環境、電網調峰的壓力,能夠提高能源利用效率。
2004年以來,美國和加拿大、英國、澳大利亞、丹麥和瑞典、意大利等國的相繼發生的大停電事故,深刻說明傳統能源供應形式存在著嚴重的技術缺陷,隨著時代的發展,特別是信息社會的發展,已經不可能繼續支撐人類文明的發展進程,必須加快信息時代的新型能源體系的建立,分布式能源是該體系的核心技術。
前瞻網認為,隨著我國智能電網建設步伐加快,必將有效應對分布式能源頻繁和不穩定的電壓負荷,解決分布式能源并網技術難題。此外,我國已經有多家分布式能源專業化服務公司,大部分已建項目運行良好,天然氣分布式能源在我國已具備大規模發展的條件。

分布式能源鼓勵政策

 

分布式能源具有保護環境、節約能源、減少排放等優點,但是這些優點都是外部影響,這些優點很難在市場中體現,而分布式能源的投資吸引力相對較弱,需要政府制定相關的優惠政策予以扶持。
1、分布式能源鼓勵政策的準入條件
分布式能源的鼓勵政策應遵循統籌兼顧資源開發、能源需求、環境保護和經濟效益,以節能減排為目標,以滿足用戶供電可靠性為宗旨,以提高能源效率為中心,因地制宜,規范發展的原則。準入條件應包括以下三個方面:
一是鼓勵清潔環保的分布式能源發展,重點對可再生能源、天然氣熱電聯產、冷熱電三聯供、燃料電池等清潔高效的項目類型進行鼓勵。
二是針對化石燃料類的分布式能源設立能效標準,促進能源的綜合利用效率的提高。例如,利用化石燃料的分布式能源系統的總熱效率不應小于70%,熱電比不應小于75%。
三是鼓勵先進能源利用技術。應對微型燃氣輪機、燃料電池、風力發電等進行鼓勵,對小煤電、柴油發電等污染大、技術落后的技術不予鼓勵。
2、我國分布式能源的鼓勵政策
考慮到各地區社會與經濟發展水平差異,可由國家有關部門共同制定鼓勵政策制定的總體原則和指導意見,由各省制定針對分布式能源的具體鼓勵政策。鼓勵政策可以包括以下三方面:
一是對分布式能源的投資進行優惠。優惠政策包括:1)按照分布式能源設備的銘牌容量給予財政補貼;2)在當前國產設 備技術條件尚不成熟的情況下,對于確需進口設備的工程,免除設備進口稅,隨著國內分布式技術的發展,逐年減少設備進口稅的優惠力度;3)銀行等金融機構對 分布式能源項目優先貸款并給予利息優惠;4)在分布式能源接入系統的投資方面給予財政補貼。
二是對分布式能源運行進行補貼。補貼方式有:1)對分布式能源系統使用的燃料價格予以優惠;2)對于分布式能源企業?提供稅收減免等優惠政策。
三是對分布式能源國產設備的研發和推廣進行引導和鼓勵。相關的措施包括:1)建立和健全科技創新激勵和保障機制、加 大對分布式能源技術研究與開發的投入、促進技術轉讓、完善產業創新體系等;2)設立分布式能源技術研究的專項資金,扶持和鼓勵國內企業引進、消化、吸收國 外先進技術,并在此基礎上自主創新。

分布式能源運營模式

 

目前,我國分布式能源尚處于起步階段,分布式能源有投資大、運行維護技術復雜等自身缺點,我國分布式能源發展,其運營模式至關重要。此外,在分布式能源向其他用戶供電方面,還存在一些法律障礙,也是分布式能源發展中需要重點解決的問題。
1、分布式能源的運營模式分析
我國的分布式能源項目的運營主要有三種模式:
模式一:業主自行投資,并負責日常維護。分布式能源項目由其所屬業主投資興建,并由業主負責組織專業人員負責日常設備運行與維護。
模式二:采用能源服務公司模式。在這種方式中,分布式能源項目由業主投資,項目建成后聘請或采用能源服務的方式,由專業機構如能源服務公司負責設備的運行和維護。
模式三:采用合同能源管理模式。由節能服務公司與客戶簽訂節能服務合同,可以通過使用分布式能源設備來提供客戶的能 源使用效率,降低用戶的能耗。節能服務公司提供的合同能源管理包括:項目設計、項目融資、設備采購、施工、設備安裝調試等節能服務,并通過從客戶進行節能 改造后獲得的節能效益中收回投資和取得利潤。
對于分布式可再生能源,其初始投資相對較小,日常維護相對簡單,并且富余電量一般采用直接上網方式,可以采用模式一或模式二方式。
對于天然氣分布式能源,特別是熱電聯產和三聯供系統,由于涉及到發動機機械、并網和三相負荷管理、水路循環的熱力技 術和計算機化管理等多方面的知識,需要多個專業領域的技術人員來負責運行維護。對于這一類的分布式能源系統?可以引入專業的能源服務公司,采用由能源服務 公司負責日常維護或采用合同能源管理的方式。
2、向其他用戶供電的問題
分布式能源的開發和利用應該首先立足于滿足用戶自身的能源需求,減少能源傳輸損耗,提高用戶的能源綜合利用效率。在滿足自身的電力需求的基礎上,在用戶用電低谷期,可能會出現電力富余的情況。
根據我國《電力法》的規定,“供電企業在批準的供電營業區內向用戶供電”,“一個供電營業區內只設立一個供電營業機 構”,“供電營業機構持《供電營業許可證》向工商行政管理部門申請領取營業執照,方可營業”。分布式能源業主將多余電力出售給其他用戶,并不符合電力法的 相關規定。

此外,由于我國尚未開展電力零售側競爭,獨立的輸配電價尚未形成,目前的政策條件還不具備分布式能源的余電向其他用 戶出售的條件。建議在現階段,分布式能源的余電只向電網企業進行出售,上網電價按照政府批準的分布式能源上網電價來執行。隨著我國電力市場建設的開展,輸 配電價機制的建立,在政策和法律條件具備的情況下,再開展分布式能源與其他用戶的售電交易。

分布式能源發展意義

 

具體而言發展分布式能源的重要意義有以下幾方面:[1]
(1)經濟性
由于分布式能源可用發電的余熱來制熱、制冷,因此能源得以合理的梯級利用,從而可提高能源的利用效率(達70%.90%)。由于分布式電源的并網,減少或緩建了大型發電廠和高壓輸電網,緩建了電網而節約投資。同時,使得輸配電網的潮流減少,相應的降低了網損。
(2)環保性
因其采用天然氣做燃料或以氫氣、太陽能、風能為能源,故可減少有害物的排放總量,減輕環保的壓力:大量的就近供電減 少了大容量遠距離高電壓輸電線的建設,由此不但減少了高壓輸電線的電磁污染,也減少了高壓輸電線的征地面積和線路走廊,減少了對線路下樹本的砍伐,有利于 環保。
(3)能源利用的多樣性
分布式發電可利用多種能源,如清潔能源(天然氣)、新能源(氫)和可再生能源(風能和太陽能等),并同時為用戶提供冷、熱、電等多種能源應用方式,因此是解決能源危機、提高能源利用效率和能源安全問題的一種很好的途徑。
(4)調峰作用
夏季和冬季往往是負荷的高峰時期,此時如采用以天然氣為燃料的燃氣輪機等冷、熱、電三聯供系統,不但可解決冬夏季的 供冷與冬季的供熱需要,同時也提供了一部分電力,由此可對電網起到削峰填谷作用。此外,也部分解決了天然氣供應時的峰谷差過大問題,發揮了天然氣與電力的 互補作用。
(5)安全性和可靠性
當大電網出現大面積停電事故時,具有特殊設計的分布式發電系統仍能保持正常運行,由此可提高供電的安全性和可靠性。
(6)電力市場問題
分布式發電可以適應電力市場發展的需要、由多家集資辦電,發揮電力建設市場、電力供應市場的競爭機制。
(7)投資風險分布式發電的裝機容量一般較小,建設周期短,因此可避免類似大型發電站建設周期帶來的投資風險。
(8)邊遠地區的供電問題我國許多邊遠及農村地區遠離大電網,因此難以從大電網向其供電。采用太陽能光伏發電、風力發電和生物質能發電的獨立發電系統不失為一種優選的方法。
就全世界來看,能源利用率越高、環境保護越好的國家,對于發展分布式能源技術的推廣應用就越熱衷,支持政策越明確。 如丹麥、荷蘭、日本對分布式電源都采取了一系列鼓勵政策;“911事件”后,出于供電安全的考慮,發達國家都加快了分布式電源建設的步伐,到到目前為止, 英國已有1000多座分布式電源站;美國有6000多座分布式電源站,僅大學校園就有200多座分布式電源站。在眾多國家中,丹麥是世界上公認的經濟發 展、資源消耗和環境保護三方面有機結合的典范,是實現了可持續發展的國家。20多年來丹麥的國民總產值翻了一番但能源消耗卻未增加,環境污染也未加劇,其 奧妙就在于丹麥積極發展冷、熱、電聯產,提倡科學用能,扶持分布式能源,靠提高能源利用率支持國民經濟的發展。目前丹麥沒有一個火電廠不供熱,也沒有一個 供熱鍋爐房不發電,將冷、熱、電產品的分別生成,變成高科技的冷、熱、電聯產,使科技進步變成真正的生產力。
據文獻報道,2010 年之前全球累計新增發電容量的25%~30%為分布式發電。美國是世界上開發新能源和可再生分布式能源發電最多的國家,也是全球絕大多數的商用分布式電源 設備的主要提供商。2004 年,美國分布式發電總容量為67 GW,約占美國國內總發電量的7%,達世界平均水平,據美國電力科學研究院預測,在2010 年美國新增發電容量的25%將采用分布式電源,而國家天然氣基金會的估計則高達30%,到2020年有一半以上的新建商用或辦公建筑使用分布式電源,同時 到2020年有15%的現有建筑改用分布式電源。歐洲分布式電源的發展在世界處于領先水平;2000 年,歐盟地區分布式電源裝機容量為74 GW,而2004年丹麥、荷蘭、芬蘭分布式電源的發電總量分別占國內總發電量的52%、38%和36%,歐盟預測2020年將達到195 GW,發電量將達到總發電量的22%。

 

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