分布式能源梯级利用前景与高效冷/热电联供系统优势

分布式能源梯级利用前景与高效冷/热电联供系统优势

康菱清洁能源事业部谭经理13825747896转载

1、分布式能源

分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。

国际分布式能源联盟WADE对分布式能源定义为：安装在用户端的高效冷/热电联供系统，系统能够在消费地点（或附近）发电，高效利用发电产生的废能--生产热和电；现场端可再生能源系统包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。国内由于分布式能源正处于发展过程，对分布式能源认识存在不同的表述。具有代表性的主要有如下两种：第一种是指将冷/热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式直接安装在用户端，可独立地输出冷、热、电能的系统。能源包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷、热、电三联供等多种形式。第二种是指安装在用户端的能源系统，一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅。二次能源以分布在用户端的冷、热、电联产为主，其它能源供应系统为辅，将电力、热力、制冷与蓄能技术结合，以直接满足用户多种需求，实现能源梯级利用，并通过公用能源供应系统提供支持和补充，实现资源利用最大化。

2、优势 

分布式能源具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活，系统经济性好等特点。发展主要存在并网、供电质量、容量储备、燃料供应等问题。

分布式能源系统分布安置在需求侧的，以及资源综合利用

天然气和可再生能源设施通过在需求现场根据用户对能源的不同需求，实现温度对口供应能源，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最大化。

分布式能源是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，根据终端能源利用效率最优化确定规模。

分布式能源采用先进的能源转换技术，尽力减少污染物的排放，并使排放分散化，便于周边植被的吸收。同时，分布式能源利用其排放量小，排放密度低的优势，可以将主要排放物实现资源化再利用，例如：排放气体肥料化。

分布式能源依赖于最先进的信息技术，采用智能化监控、网络化群控和远程遥控技术，实现现场无人值守。同时，也依赖于未来以能源服务公司为主体的能源社会化服务体系，实现运行管理的专业化，以保障各能源系统的安全可靠运行。

3、技术基础

分布式能源技术的基础科学主要在以下几个方面：

1、动力与能源转换设备:主要是指一些基于传统技术的完善和新技术的发展。

2、一次和二次能源相关技术；

3、智能控制与群控优化技术；

4、综合系统优化技术；

5、资源深度利用技术。

4、前景

发达国家分布式能源发展迅猛。发达国家政府通过规划引领、技术支持、优惠政策以及建立合理的价格机制和统一的并网标准，有效地推动分布式能源的发展，分布式能源系统在整个能源系统中占比不断提高，其中欧盟分布式能源占比约达10%。

我国分布式能源起步较晚，主要集中在北京、上海、广州等大城市，安装地点为医院、宾馆、写字楼和大学城等，由于技术、标准、利益、法规等方面的问题，主要采用“不并网”或“并网不上网”的方式运行。

分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。

分布式能源是最能体现节能、减排、安全、灵活等多重优点的能源发展方式，且"十二五"规划明确提出，促进分布式能源系统的推广应用。因此，国内优秀的分布式能源行业企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对公司发展环境和需求趋势变化的深入研究。

分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。中国人口众多，自身资源有限，按照能源利用方式，依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”，使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约，而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大资源的综合利用范围，而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。

分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要，可缓解环境、电网调峰的压力，能够提高能源利用效率。

2004年以来，美国和加拿大、英国、澳大利亚、丹麦和瑞典、意大利等国的相继发生的大停电事故，深刻说明传统能源供应形式存在着严重的技术缺陷，随着时代的发展，特别是信息社会的发展，已经不可能继续支撑人类文明的发展进程，必须加快信息时代的新型能源体系的建立，分布式能源是该体系的核心技术。

随着我国智能电网建设步伐加快，必将有效应对分布式能源频繁和不稳定的电压负荷，解决分布式能源并网技术难题。此外，我国已经有多家分布式能源专业化服务公司，大部分已建项目运行良好，天然气分布式能源在我国已具备大规模发展的条件。

5、在中国的应用

根据中国电力企业联合会编制的《2005年全国电力工业发电统计年报》到2005年底，中国燃煤的单机6000KW及以上供热机组6981万KW，按国际分布式能源联盟的说法，这些全算分布式能源。我们假设2006年全国供热机组增加1500万KW。根据《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》：到2010年时，全国热电联产机组总容量将达1.2亿千瓦，其中城市建筑物采暖集中供热热电厂约5600万千瓦，工业生产用热热电厂约6400万千瓦。预计到2010年全国发电装机容量将达8亿千瓦左右，届时热电联产将占全国发电总装机容量的15%。根据发展形势来看，原预计2010年热电将达1.2亿千瓦，可能偏小。因为2005年底热电已达6981万千瓦，2006年估计可增加1500万千瓦，以后按每年增加1000万千瓦考虑，到2010年底可能达1.25亿千瓦。

目前国内以天然气为燃料的分布式能源情况如下：目前我国北京、上海、广州等地已有一批以油、气为燃料的分布式热、电、冷工程投入运行，取得明显的经济效益、环保效益和社会效益。

与此同时，几经修改的“新兴能源产业发展规划”日前终于初定。2010年7月20日，国家能源局规划发展司司长江冰透露了这一消息：规划期（2011年－2020年）将累计直接增加投资高达5万亿元。规划对洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用提出了政策指导，这将直接推动国内分布式能源的投资热潮。

6、鼓励政策

分布式能源具有保护环境、节约能源、减少排放等优点，但是这些优点都是外部影响，这些优点很难在市场中体现，而分布式能源的投资吸引力相对较弱，需要政府制定相关的优惠政策予以扶持。

1、分布式能源鼓励政策的准入条件

分布式能源的鼓励政策应遵循统筹兼顾资源开发、能源需求、环境保护和经济效益，以节能减排为目标，以满足用户供电可靠性为宗旨，以提高能源效率为中心，因地制宜，规范发展的原则。准入条件应包括以下三个方面：

一是鼓励清洁环保的分布式能源发展，重点对可再生能源、天然气热电联产、冷热电三联供、燃料电池等清洁高效的项目类型进行鼓励。

二是针对化石燃料类的分布式能源设立能效标准，促进能源的综合利用效率的提高。例如，利用化石燃料的分布式能源系统的总热效率不应小于70%，热电比不应小于75%。

三是鼓励先进能源利用技术。应对微型燃气轮机、燃料电池、风力发电等进行鼓励，对小煤电、柴油发电等污染大、技术落后的技术不予鼓励。

2、我国分布式能源的鼓励政策

考虑到各地区社会与经济发展水平差异，可由国家有关部门共同制定鼓励政策制定的总体原则和指导意见，由各省制定针对分布式能源的具体鼓励政策。鼓励政策可以包括以下三方面：

一是对分布式能源的投资进行优惠。优惠政策包括：1）按照分布式能源设备的铭牌容量给予财政补贴；2）在当前国产设备技术条件尚不成熟的情况下，对于确需进口设备的工程，免除设备进口税，随着国内分布式技术的发展，逐年减少设备进口税的优惠力度；3）银行等金融机构对分布式能源项目优先贷款并给予利息优惠；4）在分布式能源接入系统的投资方面给予财政补贴。

二是对分布式能源运行进行补贴。补贴方式有：1)对分布式能源系统使用的燃料价格予以优惠；2)对于分布式能源企业?提供税收减免等优惠政策。

三是对分布式能源国产设备的研发和推广进行引导和鼓励。相关的措施包括：1）建立和健全科技创新激励和保障机制、加大对分布式能源技术研究与开发的投入、促进技术转让、完善产业创新体系等；2)设立分布式能源技术研究的专项资金，扶持和鼓励国内企业引进、消化、吸收国外先进技术，并在此基础上自主创新。

7、运营模式

我国分布式能源尚处于起步阶段，分布式能源有投资大、运行维护技术复杂等自身缺点，我国分布式能源发展，其运营模式至关重要。此外，在分布式能源向其他用户供电方面，还存在一些法律障碍，也是分布式能源发展中需要重点解决的问题。

1、分布式能源的运营模式分析

我国的分布式能源项目的运营主要有三种模式：

模式一：业主自行投资，并负责日常维护。分布式能源项目由其所属业主投资兴建，并由业主负责组织专业人员负责日常设备运行与维护。

模式二：采用能源服务公司模式。在这种方式中，分布式能源项目由业主投资，项目建成后聘请或采用能源服务的方式，由专业机构如能源服务公司负责设备的运行和维护。

模式三：采用合同能源管理模式。由节能服务公司与客户签订节能服务合同，可以通过使用分布式能源设备来提供客户的能源使用效率，降低用户的能耗。节能服务公司提供的合同能源管理包括：项目设计、项目融资、设备采购、施工、设备安装调试等节能服务，并通过从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润。

对于分布式可再生能源，其初始投资相对较小，日常维护相对简单，并且富余电量一般采用直接上网方式，可以采用模式一或模式二方式。

对于天然气分布式能源，特别是热电联产和三联供系统，由于涉及到发动机机械、并网和三相负荷管理、水路循环的热力技术和计算机化管理等多方面的知识，需要多个专业领域的技术人员来负责运行维护。对于这一类的分布式能源系统?可以引入专业的能源服务公司，采用由能源服务公司负责日常维护或采用合同能源管理的方式。

2、向其他用户供电的问题

分布式能源的开发和利用应该首先立足于满足用户自身的能源需求，减少能源传输损耗，提高用户的能源综合利用效率。在满足自身的电力需求的基础上，在用户用电低谷期，可能会出现电力富余的情况。

根据我国《电力法》的规定，“供电企业在批准的供电营业区内向用户供电”，“一个供电营业区内只设立一个供电营业机构”，“供电营业机构持《供电营业许可证》向工商行政管理部门申请领取营业执照，方可营业”。分布式能源业主将多余电力出售给其他用户，并不符合电力法的相关规定。

此外，由于我国尚未开展电力零售侧竞争，独立的输配电价尚未形成，政策条件还不具备分布式能源的余电向其他用户出售的条件。建议在现阶段，分布式能源的余电只向电网企业进行出售，上网电价按照政府批准的分布式能源上网电价来执行。随着我国电力市场建设的开展，输配电价机制的建立，在政策和法律条件具备的情况下，再开展分布式能源与其他用户的售电交易。

8、发展意义

具体而言发展分布式能源的重要意义有以下几方面：

(1)经济性

由于分布式能源可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理的梯级利用，从而可提高能源的利用效率(达70%.90%)。由于分布式电源的并网，减少或缓建了大型发电厂和高压输电网，缓建了电网而节约投资。同时，使得输配电网的潮流减少，相应的降低了网损。

(2)环保性

因其采用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为能源，故可减少有害物的排放总量，减轻环保的压力：大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设，由此不但减少了高压输电线的电磁污染，也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊，减少了对线路下树本的砍伐，有利于环保。

(3)能源利用的多样性

分布式发电可利用多种能源，如清洁能源(天然气)、新能源(氢)和可再生能源(风能和太阳能等)，并同时为用户提供冷、热、电等多种能源应用方式，因此是解决能源危机、提高能源利用效率和能源安全问题的一种很好的途径。

(4)调峰作用

夏季和冬季往往是负荷的高峰时期，此时如采用以天然气为燃料的燃气轮机等冷、热、电三联供系统，不但可解决冬夏季的供冷与冬季的供热需要，同时也提供了一部分电力，由此可对电网起到削峰填谷作用。此外，也部分解决了天然气供应时的峰谷差过大问题，发挥了天然气与电力的互补作用。

(5)安全性和可靠性

当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的分布式发电系统仍能保持正常运行，由此可提高供电的安全性和可靠性。

(6)电力市场问题

分布式发电可以适应电力市场发展的需要、由多家集资办电，发挥电力建设市场、电力供应市场的竞争机制。

(7)投资风险分布式发电的装机容量一般较小，建设周期短，因此可避免类似大型发电站建设周期带来的投资风险。

(8)边远地区的供电问题我国许多边远及农村地区远离大电网，因此难以从大电网向其供电。采用太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电的独立发电系统不失为一种优选的方法。

就全世界来看，能源利用率越高、环境保护越好的国家，对于发展分布式能源技术的推广应用就越热衷，支持政策越明确。如丹麦、荷兰、日本对分布式电源都采取了一系列鼓励政策;“911事件”后，出于供电安全的考虑，发达国家都加快了分布式电源建设的步伐，到到目前为止，英国已有1000多座分布式电源站;美国有6000多座分布式电源站，仅大学校园就有200多座分布式电源站。在众多国家中，丹麦是世界上公认的经济发展、资源消耗和环境保护三方面有机结合的典范，是实现了可持续发展的国家。20多年来丹麦的国民总产值翻了一番但能源消耗却未增加，环境污染也未加剧，其奥妙就在于丹麦积极发展冷、热、电联产，提倡科学用能，扶持分布式能源，靠提高能源利用率支持国民经济的发展。2013年以前丹麦没有一个火电厂不供热，也没有一个供热锅炉房不发电，将冷、热、电产品的分别生成，变成高科技的冷、热、电联产，使科技进步变成真正的生产力。

据文献报道，2010 年之前全球累计新增发电容量的25%～30%为分布式发电。美国是世界上开发新能源和可再生分布式能源发电最多的国家，也是全球绝大多数的商用分布式电源设备的主要提供商。2004 年，美国分布式发电总容量为67 GW，约占美国国内总发电量的7%，达世界平均水平，据美国电力科学研究院预测，在2010 年美国新增发电容量的25%将采用分布式电源，而国家天然气基金会的估计则高达30%，到2020年有一半以上的新建商用或办公建筑使用分布式电源，同时到2020年有15%的现有建筑改用分布式电源。欧洲分布式电源的发展在世界处于领先水平;2000 年，欧盟地区分布式电源装机容量为74 GW，而2004年丹麦、荷兰、芬兰分布式电源的发电总量分别占国内总发电量的52%、38%和36%，欧盟预测2020年将达到195 GW，发电量将达到总发电量的22%。

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