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分布式能源

所谓“分布式能源”(distributed energy sources)是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电 冷(植)联产为主,其他中央能源供应系统为辅,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用,并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,争取实现适度排放的目标 ;在能源的输送和利用上分片布置,减少长距离输送能源的损失,有效的提高了能源利用的安全性和灵活性。

分布式能源简介

 

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。

分布式能源优势

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能源梯级利用,以及资源综合利用和可再生能源设施。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。
 

分布式能源技术基础

 

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。
 

分布式能源前景

《2013-2017年中国分布式能源行业需求潜力与前景预测分析报告》[2]显示,近年来,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,按照目前的能源利用方式,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。
前瞻网认为,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。

分布式能源鼓励政策

 

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。

分布式能源运营模式

 

目前,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,目前的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。

分布式能源发展意义

 

具体而言发展分布式能源的重要意义有以下几方面:[1]
(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。目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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