分布式能源系統(tǒng)發(fā)展相關問題探討

    目前，分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展在國際上方興未艾。在我國，以建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會為目標的今天，分布式能源系統(tǒng)也越來越受到人們的重視。通過調(diào)查研究，筆者認為當前需要對分布式能源系統(tǒng)發(fā)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(guī)政策，通過正確引導、科學管理，使分布式能源系統(tǒng)能夠健康有序發(fā)展，發(fā)揮其作為大電網(wǎng)供電有益補充的作用。

　　1、分布式能源系統(tǒng)的特點

　　分布式能源系統(tǒng)直接安裝在用戶端，通過在現(xiàn)場對能源實現(xiàn)梯級利用，減少中間輸送環(huán)節(jié)損耗，實現(xiàn)資源利用最大化。分布式能源系統(tǒng)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(lián)產(chǎn)為主，其它能源供應系統(tǒng)為輔，將電力、熱力、制冷與蓄能技術結(jié)合，以直接滿足用戶多種需求，實現(xiàn)能源梯級利用，并通過公用能源供應系統(tǒng)提供支持和補充。各系統(tǒng)在低壓電網(wǎng)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(tǒng)將能源利用效率發(fā)揮到最大狀態(tài)，從而節(jié)約了能源、保護了環(huán)境。

　　分布式能源系統(tǒng)依托智能信息化技術可以實現(xiàn)現(xiàn)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(tǒng)有關問題時，在業(yè)內(nèi)也有稱之為“分布式供電”、“分布式發(fā)電”或“分散式電源”，就其概念而言，是有一定區(qū)別的。

　　2、分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀

　　在國際上，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達或較發(fā)達的國家中，經(jīng)濟發(fā)展帶動電力負荷持續(xù)增長，對供電可靠性、電能質(zhì)量的要求不斷提高，新型發(fā)電技術和儲能技術得到發(fā)展，電力市場化改革的逐步推行，環(huán)境保護問題日益突出并受到重視，在這些行業(yè)內(nèi)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(tǒng)得到了快速發(fā)展。美國在1978年頒布公共事業(yè)管理政策法后，正式開始推廣建設分布式能源系統(tǒng)。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(tǒng)也得到很大的發(fā)展。

　　目前，人口、資源和環(huán)境問題依然是我國面臨的最大挑戰(zhàn)，我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)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(huán)境污染，而分布式能源系統(tǒng)將會使這一問題得到一定程度的緩解。分布式能源系統(tǒng)是保證我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施的有效途徑之一，發(fā)展?jié)摿�巨大�?

　　《中華人民共和國節(jié)約能源法》第三十九條明確，國家鼓勵發(fā)展下列通用節(jié)能技術：推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱；提高熱電機組的利用率；發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術，提高熱能綜合利用率。原國家計委、原國家經(jīng)貿(mào)委、建設部、國家環(huán)�？偩帧蛾P于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》(計基礎[2000]1268號)文件中明確提出：以小型燃氣發(fā)電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，適用于廠礦企業(yè)、寫字樓、賓館、商場、醫(yī)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(huán)境、減少供電線損和應急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區(qū)應逐步推廣。

　　在國家發(fā)展改革委《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中，電力工業(yè)發(fā)展重點包括推進熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)和熱電煤氣多聯(lián)供。在工業(yè)熱負荷為主的地區(qū)，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(fā)展?jié)摿�較大的地區(qū)，建設30萬kW等級高效環(huán)保熱電冷聯(lián)產(chǎn)機組；在中小城市建設以循環(huán)流化床技術為主的熱、電、煤氣三聯(lián)供和以潔凈能源作燃料的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷聯(lián)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(tǒng)建設已逐步進入實質(zhì)性開發(fā)實施階段，在北京、上海、廣州等大城市的居民小區(qū)、商城樓宇、大學城都有一批熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)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(lián)供項目，上海黃埔區(qū)中心醫(yī)院1000kW燃氣輪機熱電聯(lián)供項目，北京中關村軟件園熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)項目等各項目的實施和投運。

　　3、分布式能源系統(tǒng)運行模式和優(yōu)勢分析

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

　　3.1 分布式能源系統(tǒng)運行模式分析

　　分布式能源系統(tǒng)發(fā)電在我國主要有獨立運行模式和與公用電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行模式兩種。

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

     3.2 分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

　　與傳統(tǒng)的集中發(fā)電方式相比，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電的優(yōu)勢十分明顯，主要是：

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

　　(2)損耗小。安裝在用電側(cè)，分布式能源系統(tǒng)供應與需求在最短的距離內(nèi)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(fā)電，分布式能源系統(tǒng)污染排放量很低。同時，由于分布式能源系統(tǒng)發(fā)電的電壓等級比較低，電磁污染比傳統(tǒng)的集中式發(fā)電要小得多。

　　(4)運行靈活，安全性好。分布式能源系統(tǒng)發(fā)電方式靈活，在公用電網(wǎng)故障時，可自動與公用電網(wǎng)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(xiàn)故障時，可主動與公用電網(wǎng)斷開，減小了對其他用戶的影響。

　　(5)電能質(zhì)量高。由于分布式能源系統(tǒng)發(fā)電設施通�？梢跃偷卣{(diào)整電壓和電流波形，保證了較高的電能質(zhì)量。

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

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

　　4、分布式能源系統(tǒng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

　　分布式能源系統(tǒng)發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下5個方面：

　　4.1 在技術方面，對公用電網(wǎng)帶來影響和挑戰(zhàn)

　　首先，由于分布式能源系統(tǒng)采用的發(fā)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(fā)電等。因此，如何解決發(fā)電設備同步運行是分布式能源系統(tǒng)給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)之一。其次，我國大部分配電網(wǎng)主保護系統(tǒng)采用的是速斷、限時速斷保護形式，這種保護配合在現(xiàn)有的輻射型配電網(wǎng)上，能夠有效地保護全部線路。但如果在配電網(wǎng)中接人分布式能源系統(tǒng)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(xiàn)保護死區(qū)。再次，當負荷波動時，通過調(diào)節(jié)變電所的有載調(diào)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(nèi)。但當配電網(wǎng)線路接人分布式能源系統(tǒng)電源后，這種調(diào)節(jié)手段就有可能無法滿足用戶的電壓要求。

　　4.2 在經(jīng)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(huán)境、減少噪音、節(jié)約用地、節(jié)約能源等，這方面的效益在經(jīng)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(xiàn)，造成分布式能源系統(tǒng)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(tǒng)接人公用電網(wǎng)，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(tǒng)的接網(wǎng)費、大電網(wǎng)為其提供備用的費用以及其向大電網(wǎng)出售富余電量的價格，成為世界各國在發(fā)展分布式能源系統(tǒng)討論的焦點之一。

　　4.4 在管理方面，給電網(wǎng)調(diào)度帶來困難

　　目前分布式能源系統(tǒng)發(fā)電機組一般不受電網(wǎng)調(diào)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(tǒng)的運行留下了一定的安全隱患。例如，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電會給電力系統(tǒng)的無功補償、電壓控制等帶來不利影響；要求配電網(wǎng)自動化和需求側(cè)管理系統(tǒng)進行適當調(diào)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(nèi)氣量能否保持穩(wěn)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(tǒng)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(tǒng)也處于用氣高峰期，加重了天然氣供應的調(diào)峰任務。

　　5、對發(fā)展分布式能源系統(tǒng)的建議

　　總體而言，分布式能源系統(tǒng)是一項發(fā)展前景光明的技術，而且其發(fā)展對傳統(tǒng)的電力工業(yè)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(tǒng)能夠健康有序地發(fā)展。

　　(1)對我國發(fā)展分布式能源系統(tǒng)的技術方向、市場準入條件、與大電網(wǎng)建設的協(xié)調(diào)等問題開展綜合的研究分析，提出明確的產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向。     　

    根據(jù)電力系統(tǒng)安全運行的需要和分布式能源系統(tǒng)的特點，積極組織制定相應的法律、法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)規(guī)范及市場規(guī)范，將分布式能源系統(tǒng)的建設、運行納入法律化、規(guī)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(jiān)管部門應組織研究制定分布式能源系統(tǒng)的準入運行標準，鼓勵分布式能源系統(tǒng)的建設、并網(wǎng)；

　�、谝�選擇一批示范工程項目，明確其市場準人，總結(jié)、積極推廣建設、運行經(jīng)驗；

　�、奂訌妼Ψ植际侥茉聪到y(tǒng)前景的科學預測與規(guī)劃；

　�、苤朴喎植际侥茉聪到y(tǒng)技術規(guī)范和用能標準，杜絕以建設分布式能源系統(tǒng)為名，建設國家明令禁止的小凝汽式發(fā)電機組；

　�、菅芯恐贫ǚ植际侥茉聪到y(tǒng)接網(wǎng)技術標準和費用標準。

　　(2)分布式能源系統(tǒng)需要和電網(wǎng)并網(wǎng)的，必須滿足并網(wǎng)的技術條件和規(guī)范，與電網(wǎng)企業(yè)簽定并網(wǎng)協(xié)議。需要向電網(wǎng)企業(yè)購售電的，與電網(wǎng)企業(yè)簽定購售電協(xié)議。

　　(3)積極組織研究分布式能源系統(tǒng)發(fā)電設備的特性以及給電力系統(tǒng)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(huán)等終端能源轉(zhuǎn)換、儲能、熱電冷系統(tǒng)綜合技術等，以及與分布式能源系統(tǒng)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(tǒng)安全穩(wěn)定運行的技術。

　　(5)積極組織協(xié)調(diào)分布式能源系統(tǒng)設備的配套生產(chǎn)，實現(xiàn)國產(chǎn)化批量生產(chǎn)。

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