分布式能源应用及发展

摘 要：本文阐述了分布式能源系统的概念、应用领域及技术特点，简要分析了分布式能源发展在我国的现状，以及目前影响分布式能源发展制约的一些因素。

关键词：分布式能源系统；光伏发电分布式；天然气分布式发电

Distributed Energy Application and Development

He Ying

（Dong Fang Steam Turbine Limited Company， DeYang， SiChuan， 618000， China）

Abstract： This paper expounds the concept， application field and technical characteristics of distributed energy system， and briefly analyzes the current situation of distributed energy development in China and the current constraints affecting distributed energy development.

Key Words： Distributed Energy；Application；PV Distributed；Energy Combined Cooling Heating Power；Restrict

0 概 述

当前全球都在关注能源和环境问题，节能减排也被提到了前所未有的战略高度，如何改善能源结构，保障能源安全，减少环境污染，促进经济和社会的可持续发展，是我国面临的一个重要战略课题。基于这种前提下，分布式能源的概念应运而生，这种能源利用方式能够实现能源的梯级利用，大大提高了能源的利用效率。

1 分布式能源的概念

分布式能源系统是指直接靠近用户，按用户要求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。具有可以独立提供电、热或（和）冷，具有环保、高效、使用安全、操作方便等特点。

国家电网发布的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》中指出，分布式电源是指用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的发电项目，包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型。

2 分布式能源的应用领域

风能利用、太阳能利用、天然气冷热电三联供和燃料电池等多种形式，都是分布式能源应用的领域。如图2-1所示。

国际能源机构（IEA）对可用于分布式能源的产品进行了分类，并对相关产品的技术特点、功率等级和效率进行了统计和定义，具体如表2-1所示。

表2-1分布式能源领域主要技术及特点

3 分布式能源的特点

分布式电源通常直接建立在用户住所附近，无论是在输配电简易程度还是能源利用效率方面都具有显著的的优势。在与大电网配合时，供电的可靠性可以得到大大提高，即便在电网崩溃或意想不到的情况发生时，也能保证对医院、机场、政府部门等重要用户及时供电，减少大面积停电带来的包括经济损失在内的各种损失。

分布式能源虽然规模较小，但是其能效高、污染小，能实现能源的梯级利用，因此与传统意义上低效率、高污染的“小火电”是完全不同两种能源架构。如图3-1所示为某内燃机能源梯级综合利用示意图。

从分布式能源的概念以及应用领域来看，其具有如下几个突出的特点：

（1）可以得到合理的梯级能源利用。例如，一般燃煤发电厂发电的利用效率约为35%，热电联产机组的利用效率一般在45%以上，燃气蒸汽联合循环机组利用效率一般在55%以上，而天然气分布式冷热电三联供，其能源利用效率可达80%左右。

（2）输配电的损耗较低。世界上传统供电模式电网损失一般约占10%，我国的供电电网损失大于15%。而分布式电源通常建在用点负荷附近，无需大规模建设输送网及变电站，输配电损耗相较传统模式显著降低。

（3）分布式能源通常布置在用户居住地附近，直接与配网连接，大大减少了基础建设的用地。

（4）分布式能源都是較清洁的能源，比如天然气（燃气）、太阳能、风能等，污染物排放均较低，有利于环境保护。

（5）分布式能源作为大电网的补充，可以大大提高供电的调控灵活性及可靠性。

（6）分布式能源非常适合远离大电网供电的农村、牧区以及偏远地区。在这些地区采用太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电相较引入大电网具有较强优势。

4 我国分布式能源的应用

现阶段我国发展比较迅速的分布式能源主要是光伏发电和天然气冷热电联产两种类型。

4.1 光伏发电分布式能源

分布式光伏发电指在用户居住地附近建设，运行方式以用户自发自用、多余电量上网，且以配电系统平衡调节为特点的发电方式。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，最大程度地替代和减少化石能源消费。倡导就近发电，就近并网、转换及使用，不仅可以有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还能有效解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。

目前较为普遍应用的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。光伏分布式并网供电如图4-1：

光伏发电的主要特点如下：

一 通常一个分布式光伏发电项目的容量为数千瓦以内，输出功率相对较小。

二 光伏发电项目利用太阳能，不会产生噪音，对空气和水也不会产生污染。环保效益明显。

三 在一定程度上可以缓解局地用电紧张状况。

四 分布式光伏发电一般要求尽可能地就地消纳，仅多余的电才接入配电网。

近些年，为了促进光伏发电产业的发展，我国已出台了多项政策、措施。分布式光伏发电市场情况分析为：2017年新增分布式光伏装机19.5GW，同比增长3.7倍；2018年的1-4月份，分布式光伏新增装机9GW，占新增装机的80%。但相比发达国家而言，我国的光伏发电分布式能源的发展还远远不够。因为发达国家的光伏发电量已占其总发电量的15%，而我国2017年时只占2%。

4.2 天然气分布式能源

天然气分布式能源是利用天然气为燃料，通过热、电、冷三联供等方式实现能源的梯级利用。该系统利用燃机、内燃机、蒸汽轮机、余热锅炉等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气先用于发电，然后在冬季用余热供暖，夏季通过制冷机供冷。该系统中，能量得到了充分利用，整个系统的热效率能达到80%左右，这样极大的节省了一次能源。天然气分布式能源系统的配置之一如图4-2所示：

天然气分布式能源的优势主要有以下几点：

（1）能夠有效提高能源综合利用的效率。

（2）降低排放，保护环境。

（3）创造更高的经济效益。

（4）提高能源供应的安全性。

（5）优化改善能源使用的结构。

我国天然气分布式能源行业起步于2002年，过10多年的探索应用，虽然在部分发达地区和城市已见雏形，但与发达国家相比，我国天然气分布式能源发展处在起步阶段。2016年，全国天然气分布式发电累计装机容量为1200万千瓦，不到全国总装机容量的2%。

随着我国《关于发展天然气分布式能源的指导意见》的发布，天然气分布式能源项目会越来越多。指导意见里提出，预计到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模将达到5000万千瓦，初步实现分布式能源装备产业化。图4-4是2010-2020年天然气分布式发电累计装机容量及预测。

随着国家、地方政府颁布越来越多有利于天然气能源发展政策，结合天然气分布式能源的优势，今后在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染重点防控区，天然气分布式冷、热、电联供项目以及燃气热电联产项目将得到快速发展。

5 我国分布式能源应用的制约

目前，我国分布式能源的发展还存在着一些问题和障碍，主要包括以下几个方面。

（1）现阶段在电网连接、电网安全、供电质量、能量储备、燃料供应等方面，还存在不少的问题，这是影响分布式能源发展的主要因素。

（2）分布式能源的装备基本为国外进口，价格较高，后期维护费用也很高，再加之较为偏高的天然气价格，因此导致整个项目投资较高。

（3）现有的体制以及相关产业规划，政策扶持还缺乏执行力，系统配套和落实措施也不够完善。在一定程度上也影响了分布式能源的发展。

6 结语

随着国家能源发展战略的进一步调整，我国对大气污染防治的重视进一步加强。同时，伴随着国家在能源规划上出台了越来越多的各种政策扶持及行动指导，包括后期的运营模式、电网接入、电力交易等方面的政策落地等，相信分布式能源将迎来广阔的发展和应用前景。

参考文献：

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[4] 吕淼 中国天然气分布式能源发展现状及建议[R]

作者简介：

何瑛（1977-），女，本科，高级工程师，化工设备及机械专业，现从事燃气轮机辅助系统设计。