分布式能源系統發展相關問題探討

    目前，分布式能源系統的發展在國際上方興未艾。在我國，以建設資源節約型、環境友好型社會為目標的今天，分布式能源系統也越來越受到人們的重視。通過調查研究，筆者認為當前需要對分布式能源系統發展相關問題進行認真研究，在此基礎上，國家有關部門抓緊制定法規政策，通過正確引導、科學管理，使分布式能源系統能夠健康有序發展，發揮其作為大電網供電有益補充的作用。

　　1、分布式能源系統的特點

　　分布式能源系統直接安裝在用戶端，通過在現場對能源實現梯級利用，減少中間輸送環節損耗，實現資源利用最大化。分布式能源系統的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。其二次能源以分布在用戶端的熱、電、冷聯產為主，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。各系統在低壓電網和冷、熱水管道上進行就近支援，互保能源供應的可靠性。分布式能源系統將能源利用效率發揮到最大狀態，從而節約了能源、保護了環境。

　　分布式能源系統依托智能信息化技術可以實現現場無人值班，通過社會化服務體系提供設計、安裝、運行、維修一體化保障。在研究分布式能源系統有關問題時，在業內也有稱之為“分布式供電”、“分布式發電”或“分散式電源”，就其概念而言，是有一定區別的。

　　2、分布式能源系統發展的現狀

　　在國際上，尤其是在經濟發達或較發達的國家中，經濟發展帶動電力負荷持續增長，對供電可靠性、電能質量的要求不斷提高，新型發電技術和儲能技術得到發展，電力市場化改革的逐步推行，環境保護問題日益突出并受到重視，在這些行業內外部條件和因素綜合作用下，使具有較高能源利用效率的分布式能源系統得到了快速發展。美國在1978年頒布公共事業管理政策法后，正式開始推廣建設分布式能源系統。近年來，日本、德國、荷蘭、丹麥和加拿大等國家的分布式能源系統也得到很大的發展。

　　目前，人口、資源和環境問題依然是我國面臨的最大挑戰，我國實現可持續發展的惟一選擇就是全力提高資源的利用效率，最大限度地減少環境污染，而分布式能源系統將會使這一問題得到一定程度的緩解。分布式能源系統是保證我國能源可持續發展戰略實施的有效途徑之一，發展潛力巨大。

　　《中華人民共和國節約能源法》第三十九條明確，國家鼓勵發展下列通用節能技術：推廣熱電聯產、集中供熱；提高熱電機組的利用率；發展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術，提高熱能綜合利用率。原國家計委、原國家經貿委、建設部、國家環保總局《關于發展熱電聯產的規定》(計基礎[2000]1268號)文件中明確提出：以小型燃氣發電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯產系統，適用于廠礦企業、寫字樓、賓館、商場、醫院、銀行、學校等較分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護環境、減少供電線損和應急突發事件等綜合功能，在有條件的地區應逐步推廣。

　　在國家發展改革委《能源發展“十一五”規劃》中，電力工業發展重點包括推進熱電聯產、熱電冷聯產和熱電煤氣多聯供。在工業熱負荷為主的地區，因地制宜建設以熱力為主的背壓機組；在采暖負荷集中或發展潛力較大的地區，建設30萬kW等級高效環保熱電冷聯產機組；在中小城市建設以循環流化床技術為主的熱、電、煤氣三聯供和以潔凈能源作燃料的分布式熱電聯產和熱電冷聯供，將分散式供熱燃煤小鍋爐改造為集中供熱。

　　目前，我國以天然氣為燃料的分布式能源系統建設已逐步進入實質性開發實施階段，在北京、上海、廣州等大城市的居民小區、商城樓宇、大學城都有一批熱、電、冷聯產示范工程投運。例如：上海浦東國際機場能源中心4000kW燃氣輪機熱電聯供項目，上海黃埔區中心醫院1000kW燃氣輪機熱電聯供項目，北京中關村軟件園熱、電、冷聯產項目等各項目的實施和投運。

　　3、分布式能源系統運行模式和優勢分析

　　分布式能源系統直接為附近的用戶供電，發電設施規模一般較小，目前主要有小燃氣輪機發電、小燃氣內燃機發電、風力發電、小水電、燃料電池發電以及太陽能光伏發電等形式。

　　3.1 分布式能源系統運行模式分析

　　分布式能源系統發電在我國主要有獨立運行模式和與公用電網聯網運行模式兩種。

　　獨立運行模式主要用于大電網覆蓋不到的邊遠地區、農牧區，由分布式能源系統單獨供電。我國在近、中期應高度重視獨立運行模式的發展，這對于解決“三農”問題有重要意義。聯網運行模式主要用于電網中負荷快速增長區域和重要的負荷區域，分布式能源系統電源接入公用電網的配電網或者負荷安裝處，與公用電網一起向負荷供電。為了保證用戶的供電可靠性，采用聯網運行模式是分布式能源系統未來發展的主要形式。

     3.2 分布式能源系統的優勢分析

　　與傳統的集中發電方式相比，分布式能源系統發電的優勢十分明顯，主要是：

　　(1)能效高。實現了能源梯級合理利用，分布式能源系統能效可達80%以上。

　　(2)損耗小。安裝在用電側，分布式能源系統供應與需求在最短的距離內平衡，輸配電損耗很小。

　　(3)污染少。多采用清潔、高效的天然氣和可再生能源發電，分布式能源系統污染排放量很低。同時，由于分布式能源系統發電的電壓等級比較低，電磁污染比傳統的集中式發電要小得多。

　　(4)運行靈活，安全性好。分布式能源系統發電方式靈活，在公用電網故障時，可自動與公用電網斷開，獨立向用戶供電，提高了用戶自身的用電可靠性；當所在地的用戶出現故障時，可主動與公用電網斷開，減小了對其他用戶的影響。

　　(5)電能質量高。由于分布式能源系統發電設施通常可以就地調整電壓和電流波形，保證了較高的電能質量。

　　(6)系統經濟性好。由于高效、低損耗和低污染排放，分布式能源系統具有明顯的經濟性。

　　將分布式能源系統接人傳統的電力系統，既可以滿足電力系統和用戶的特定要求，又可以提高系統的靈活性、可靠性和安全性。

　　4、分布式能源系統發展面臨的挑戰

　　分布式能源系統發展面臨著新的挑戰，主要體現在以下5個方面：

　　4.1 在技術方面，對公用電網帶來影響和挑戰

　　首先，由于分布式能源系統采用的發電方式多種多樣，頻率相差很大，有的甚至是直流形式，如燃料電池和太陽能發電等。因此，如何解決發電設備同步運行是分布式能源系統給傳統電力系統帶來的挑戰之一。其次，我國大部分配電網主保護系統采用的是速斷、限時速斷保護形式，這種保護配合在現有的輻射型配電網上，能夠有效地保護全部線路。但如果在配電網中接人分布式能源系統后，原有的保護配合就不可能可靠地保護整條線路，可能出現保護死區。再次，當負荷波動時，通過調節變電所的有載調壓變壓器抽頭或無功補償器投入容量，可使目前的配電線路的負荷電壓保持在允許波動范圍內。但當配電網線路接人分布式能源系統電源后，這種調節手段就有可能無法滿足用戶的電壓要求。

　　4.2 在經濟方面，分布式能源的投資吸引力不高

　　由于分布式能源帶來的多為社會效益，如保護環境、減少噪音、節約用地、節約能源等，這方面的效益在經濟學上稱為外部影響，這部分成本效益無法在市場中充分體現，造成分布式能源系統初始投資大、投資吸引力差，需要政府政策扶持。

　　4.3 在市場方面，增加了電力市場交易難度

　　由于合理定價困難，使交易變得復雜。分布式能源系統接人公用電網，為電力市場引入了更多的競爭因素和市場主體，既繁榮了電力市場，又增加了電力市場交易的復雜性。例如，如何計算分布式能源系統的接網費、大電網為其提供備用的費用以及其向大電網出售富余電量的價格，成為世界各國在發展分布式能源系統討論的焦點之一。

　　4.4 在管理方面，給電網調度帶來困難

　　目前分布式能源系統發電機組一般不受電網調度，在某種程度上其運行和控制存在盲目和無序的情況，給整個電力系統的運行留下了一定的安全隱患。例如，分布式能源系統發電會給電力系統的無功補償、電壓控制等帶來不利影響；要求配電網自動化和需求側管理系統進行適當調整。

　　4.5 在能源供應方面，我國需要高度重視天然氣的供應

　　一是在合同期內氣量能否保持穩定供應；二是氣價及其漲幅能否承受；三是重視分布式能源系統用氣曲線對天然氣供應曲線的負面影響，如下午下班后天然氣供應進入高峰期，此時分布式能源系統也處于用氣高峰期，加重了天然氣供應的調峰任務。

　　5、對發展分布式能源系統的建議

　　總體而言，分布式能源系統是一項發展前景光明的技術，而且其發展對傳統的電力工業會帶來很大影響。建議國家有關部門應組織開展以下工作，使分布式能源系統能夠健康有序地發展。

　　(1)對我國發展分布式能源系統的技術方向、市場準入條件、與大電網建設的協調等問題開展綜合的研究分析，提出明確的產業發展導向。     　

    根據電力系統安全運行的需要和分布式能源系統的特點，積極組織制定相應的法律、法規、產業政策、行業規范及市場規范，將分布式能源系統的建設、運行納入法律化、規范化、制度化的軌道。

　　①當前最急迫的是在《能源法》、《電力法》等有關法律制定、修訂頒布之前，國家主管部門、監管部門應組織研究制定分布式能源系統的準入運行標準，鼓勵分布式能源系統的建設、并網；

　　②要選擇一批示范工程項目，明確其市場準人，總結、積極推廣建設、運行經驗；

　　③加強對分布式能源系統前景的科學預測與規劃；

　　④制訂分布式能源系統技術規范和用能標準，杜絕以建設分布式能源系統為名，建設國家明令禁止的小凝汽式發電機組；

　　⑤研究制定分布式能源系統接網技術標準和費用標準。

　　(2)分布式能源系統需要和電網并網的，必須滿足并網的技術條件和規范，與電網企業簽定并網協議。需要向電網企業購售電的，與電網企業簽定購售電協議。

　　(3)積極組織研究分布式能源系統發電設備的特性以及給電力系統帶來的問題及技術保護措施等。

　　(4)積極組織研究包括微小型燃氣輪機、新型熱力循環等終端能源轉換、儲能、熱電冷系統綜合技術等，以及與分布式能源系統相適應的變頻技術、換流技術、濾波技術、繼電保護技術等涉及電力系統安全穩定運行的技術。

　　(5)積極組織協調分布式能源系統設備的配套生產，實現國產化批量生產。

　　(6)積極扶持為分布式能源系統規劃、設計、建設、運行、維護等服務的能源咨詢公司。