分布式能源发展现状及新时代新需求研究

2018-11-30刘心喜林玉泉阮慧锋张钟平

科技与创新 2018年19期

刘心喜，林玉泉，阮慧锋，张钟平

分布式能源发展现状及新时代新需求研究

刘心喜1，林玉泉2，阮慧锋1，张钟平1

（1.华电电力科学研究院有限公司，浙江杭州 310030；2.华电佛山能源有限公司，广东佛山 528100）

对分布式能源整体发展进行概述，详细阐述分布式能源项目开发前期及投产项目存在的问题并提出相应建议。项目开发中应严格把握冷热负荷量，设计单位应转变观念以适应分布式能源设计需求，项目运行和维护时不应照搬火电管理思维，应探索适合分布式能源的方式。随着技术发展，分布式能源出现新的发展模式，并不断向多能互补、互联网+分布式能源、区块链分布式能源等方向发展。

分布式能源；发展现状；新时代；新需求

1 引言

受国际与国内综合环境影响，我国能源结构已经进入战略调整期。分布式能源具有能量梯级利用和运行灵活、“量体裁衣”式设计、需求侧响应快、污染少等优点。发展光伏、天然气、风电、生物质能、地热能等分布式能源，已经成为我国应对气候变化、保障能源安全的重要内容。积极发展分布式能源对于增强我国能源结构合理性、促进全产业链可持续发展有着重要的意义。

分布式能源产业发展已处于快速发展时期。较早进入分布式能源领域的企业已经取得了一批先进示范工程项目，为后续分布式能源发展提供了参考和宝贵的经验。然而，因为资源、政策、市场环境等各种原因，分布式能源的发展相对缓慢，分布式能源领域并未迎来爆发式的增长。因此，对现有分布式能源项目发展情况进行分析、总结，显得很有必要。随着移动互联网、大数据、云计算、人工智能、物联网、区块链等新技术在服务领域快速发展，分布式能源已有新的发展态势，将上述技术与分布式能源结合并转化应用，将会形成一批新业态新模式分布式能源示范项目。

2 发展现状与存在问题分析

2.1 整体发展情况

无论是五大发电集团、电网公司，还是燃气企业均积极布局分布式能源产业，国内大批项目陆续开工建设，呈现良好的发展势头。然而已投产的项目存在诸多问题，部分经营状况不佳，主要表现在以下几个方面：①系统供能能力与用户侧需求匹配不佳，项目实际运营时冷、热负荷均发生不同程度的变化，在能源的量和质普遍存在供给侧与需求侧的不匹配的现象；②容量适配度存疑、运行小时数低，冷热负荷对容量的影响较大，由于项目开发过程缺少负荷审查环节，设计容量与实际负荷的适配度存疑；③运维成本高、缺乏专业的运营模式和精细化的管理模式，分布式能源系统复杂，对运维人员技术水平要求较高，集团运营人员多停留在“火电思维”，缺乏专业的运营模式和精细化的管理模式，导致运营成本高；④环保收益未显性化，当前全社会已逐渐认识到天然气分布式能源是节约能源、改善环境的有效措施，但直至目前社会未将节能环保收益定量化和显性化，投资企业尚未从环保方面受益；⑤固定投资高、回收期长，系统原动机设备大多需要进口，我国还未掌握其核心技术。加上受制于政策、市场机制、价格等因素，项目盈利能力低，投资回收期长[1]。

2.2 项目前期开发阶段

项目前期冷热负荷预测不精准，造成装机普遍偏大。分布式能源项目设计的原则是“以热定电，欠匹配”，冷热负荷的精准预测对后续的装机方案、能源利用效率乃至整个项目的盈利水平有着很大的影响。然而前期设计开发人员并未对冷热负荷进行精准预测，并未得到逐时负荷曲线，忽略了各种不确定因素对冷热负荷预测的影响，再加上“大火电思维”以装机容量定级定岗，项目开发人员普遍装机偏大，造成机组利用小时数低、整体经营状况不佳。冷热负荷预测时应根据不同业态、不同冷热负荷需求，开展实地调研与软件模拟，考虑各种不确定性因素得到逐时负荷、典型日、初夏秋冬不同季冷热负荷曲线，这能为后续装机方案比选提供最直接可靠的依据。

设计规划套用火电设计思维，并未为分布式能源“私人订制”进行设计。以往规划设计院签订设计合同依据装机容量来确定。而分布式能源冷热是主产品，电是副产品。按照以往合同签订相应的合同额较低，设计单位的资源、技术力量投入相对较弱，这样容易造成设计存在部分不合理的地方。分布式能源虽然是比较新兴的事物，但国内已有部分设计单位开展相关工作并且获得大量宝贵经验，项目开发时可联系具备相关业绩的单位设计。更重要的是，从事分布式能源相关单位应深刻认识到分布式能源与传统大火电的区别，规划设计院也应适应电力发展潮流，积极融入分布式能源发展中，充分考虑各个项目边界条件的不同，对每个项目进行“一项一设”，真正做到“量体裁衣”式设计。

项目开发未按计划推进，项目开发速度落后于冷热用户迫切需求。区域型分布式能源大多在工业园区，园区企业热负荷需求比较高。而在项目开发过程中，因为各种原因造成分布式能源项目进度滞后于用热企业生产需求，用热企业自己投资建设蒸汽锅炉，楼宇型分布式能源同样存在类似问题，用户会采用电制冷制冷，燃气锅炉制热，以上行为很容易造成设备空置率高、利用小时数低等情况。可优先安排电制冷机组及燃气锅炉的调试以满足用户需求。

考虑天然气、用水、电力接入等工程费时费力，建议这工作由业主单位专门组织力量攻克，并明确进度目标，确保与主体工程同步。

2.3 项目运维情况

分布式能源项目运维人员大多来自火电厂，他们习惯依据火电的管理运维模式去管理，甚至包括部分上级单位管理人员，对项目的人员配置、运维模式、管理模式没有细心甄别区分，造成管理混乱。对区域型分布式能源，大体可参照火电模式去管理，而对楼宇型的则应充分考虑差异性综合各方面因素，制订相适应的运维规章制度。切不可完全按照火电非停技术监督管理来管理内燃机非停，内燃机跳机对电网、对冷热用户短期内并不会造成多大影响，建议可用“供能中断”理念来代替非停管理。无论是区域型还是楼宇型分布式能源，应至始至终树立客户至上的理念，转变思想，服务好客户。燃气发电原动机设备国内研究力量不足，现在市场上90%以上机组是从国外进口。国内已有部分研究院所开展燃气轮机、燃气内燃机的研究，但寿命及可靠性与国外设备差距较大。虽然我国企业与GE等国外燃气轮机制造商合作，但核心技术国外公司并未转让，因此导致项目总投资难以下降[2]。项目运行期间检修维护费用较高，据不完全统计其费用占运行成本的50%以上，严重制约着分布式能源企业的盈利能力。建议在项目调试期间、设备厂家检修维护期间，安排技术人员现场学习及理论培训，打造自己的检修队伍，有效减少检修部分费用。

3 新时代发展态势

3.1 发展趋势分析

我国分布式能源发展不断提速，已从启动阶段转入快速发展阶段，发展模式也从单一模式向综合模式过渡，试点示范也更突出多能互补、多元融合和供需互动。已投产的分布式能源项目多是涵盖天然气网、电力网、热网等的从产业链上游向下游纵向延伸的合纵模式。当下分布式能源发展逐渐转变为以客户需求为中心的融合多种业态多种新技术的一站式服务的横向互联模式。

能源供应侧方面已经打破了不同能源品种单独规划设计、独立运行的传统模式，能源开发利用形式呈现出从单一能源向多元集成系统发展的态势，更多的是将天然气分布式冷热电联供、分布式光伏、分散式风电、地源热泵等多种能源综合起来一体化利用。

之前分布式能源仅仅是冷热电三联供产品，服务对象是工业园区或者楼宇的冷热需求用户，电能则是大多自发自用余电上网。现如今提供产品范围逐步实现横向“电热冷气水”多能供应。

能源各环节耦合方面，“源—网—荷—储—用”能源多供应环节之间的生产协同、管廊协同、需求协同以及生产和消费间的强互动，实现多元能源互补互济、协调优化。

3.2 多能互补集成优化

多能互补技术能有效提高能源系统运行效率、设备利用率，追求能源的梯级利用，提高能源利用效率。减少弃风、弃光现象，有效解决能源消纳问题，避免能源浪费，同时能有效带动当地投资，促进行业的发展和科技创新。在能源发展“十三五”规划中“多能互补”被七次提及，同时也将实施多能互补集成优化工程作为能源发展“十三五”主要任务之一。由此可见，从国家层面顶层设计，引领分布式能源潮多能互补方向发展。

多能互补、集成优化是分布式能源发展的新内涵。多能互补是能源供应侧多种能源子系统之间互补协调，强调其互补互济，向智能化、扁平化、个性化的用能方式转变，从而实现能源的就地取能、就地消纳。

3.3 互联网思维下的发展

由于分布式能源与互联网存在某些共通点，分布式能源与互联网融合发展也将越来越紧密。华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣认为[3]，能源互联网背景下，分布式能源未来发展将获得关键技术支撑。能源互联网是提高分布式能源智能化、灵活化的有效途径，且有助于分布式可再生能源与金融的创新结合。分布式发电与智能电网以及用户侧服务的有机融合有赖于能源互联网的支撑。

由于大量可再生能源存在间歇性与波动性特点，决定了能源供给在时间上的变动，虽然分布式能源具有就地消纳特点，可解决空间上的难题。但如何解决时间轴上的不一致，发挥出最大的集成效应，这将是互联网要解决的核心问题。

近年来区块链因其开放、共识、去中心、去信任、交易透明、不可篡改、可追溯等特点受到越来越多的关注。国内外研究人员已经将分布式能源与区块链技术结合应用于能源交易、电动汽车充放电管理领域。虽然区块链技术的广泛应用存在一定的技术瓶颈，而区块链与分布式能源基于去中心化等共同点，相信能源区块链将会在分布式能源领域得到更多应用。