分布式能源系统发展相关问题探讨

    目前，分布式能源系统的发展在国际上方兴未艾。在我国，以建设资源节约型、环境友好型社会为目标的今天，分布式能源系统也越来越受到人们的重视。通过调查研究，笔者认为当前需要对分布式能源系统发展相关问题进行认真研究，在此基础上，国家有关部门抓紧制定法规政策，通过正确引导、科学管理，使分布式能源系统能够健康有序发展，发挥其作为大电网供电有益补充的作用。

　　1、分布式能源系统的特点

　　分布式能源系统直接安装在用户端，通过在现场对能源实现梯级利用，减少中间输送环节损耗，实现资源利用最大化。分布式能源系统的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。其二次能源以分布在用户端的热、电、冷联产为主，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。各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援，互保能源供应的可靠性。分布式能源系统将能源利用效率发挥到最大状态，从而节约了能源、保护了环境。

　　分布式能源系统依托智能信息化技术可以实现现场无人值班，通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障。在研究分布式能源系统有关问题时，在业内也有称之为“分布式供电”、“分布式发电”或“分散式电源”，就其概念而言，是有一定区别的。

　　2、分布式能源系统发展的现状

　　在国际上，尤其是在经济发达或较发达的国家中，经济发展带动电力负荷持续增长，对供电可靠性、电能质量的要求不断提高，新型发电技术和储能技术得到发展，电力市场化改革的逐步推行，环境保护问题日益突出并受到重视，在这些行业内外部条件和因素综合作用下，使具有较高能源利用效率的分布式能源系统得到了快速发展。美国在1978年颁布公共事业管理政策法后，正式开始推广建设分布式能源系统。近年来，日本、德国、荷兰、丹麦和加拿大等国家的分布式能源系统也得到很大的发展。

　　目前，人口、资源和环境问题依然是我国面临的最大挑战，我国实现可持续发展的惟一选择就是全力提高资源的利用效率，最大限度地减少环境污染，而分布式能源系统将会使这一问题得到一定程度的缓解。分布式能源系统是保证我国能源可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。

　　《中华人民共和国节约能源法》第三十九条明确，国家鼓励发展下列通用节能技术：推广热电联产、集中供热；提高热电机组的利用率；发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率。原国家计委、原国家经贸委、建设部、国家环保总局《关于发展热电联产的规定》(计基础[2000]1268号)文件中明确提出：以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统，适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急突发事件等综合功能，在有条件的地区应逐步推广。

　　在国家发展改革委《能源发展“十一五”规划》中，电力工业发展重点包括推进热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供。在工业热负荷为主的地区，因地制宜建设以热力为主的背压机组；在采暖负荷集中或发展潜力较大的地区，建设30万kW等级高效环保热电冷联产机组；在中小城市建设以循环流化床技术为主的热、电、煤气三联供和以洁净能源作燃料的分布式热电联产和热电冷联供，将分散式供热燃煤小锅炉改造为集中供热。

　　目前，我国以天然气为燃料的分布式能源系统建设已逐步进入实质性开发实施阶段，在北京、上海、广州等大城市的居民小区、商城楼宇、大学城都有一批热、电、冷联产示范工程投运。例如：上海浦东国际机场能源中心4000kW燃气轮机热电联供项目，上海黄埔区中心医院1000kW燃气轮机热电联供项目，北京中关村软件园热、电、冷联产项目等各项目的实施和投运。

　　3、分布式能源系统运行模式和优势分析

　　分布式能源系统直接为附近的用户供电，发电设施规模一般较小，目前主要有小燃气轮机发电、小燃气内燃机发电、风力发电、小水电、燃料电池发电以及太阳能光伏发电等形式。

　　3.1 分布式能源系统运行模式分析

　　分布式能源系统发电在我国主要有独立运行模式和与公用电网联网运行模式两种。

　　独立运行模式主要用于大电网覆盖不到的边远地区、农牧区，由分布式能源系统单独供电。我国在近、中期应高度重视独立运行模式的发展，这对于解决“三农”问题有重要意义。联网运行模式主要用于电网中负荷快速增长区域和重要的负荷区域，分布式能源系统电源接入公用电网的配电网或者负荷安装处，与公用电网一起向负荷供电。为了保证用户的供电可靠性，采用联网运行模式是分布式能源系统未来发展的主要形式。

     3.2 分布式能源系统的优势分析

　　与传统的集中发电方式相比，分布式能源系统发电的优势十分明显，主要是：

　　(1)能效高。实现了能源梯级合理利用，分布式能源系统能效可达80%以上。

　　(2)损耗小。安装在用电侧，分布式能源系统供应与需求在最短的距离内平衡，输配电损耗很小。

　　(3)污染少。多采用清洁、高效的天然气和可再生能源发电，分布式能源系统污染排放量很低。同时，由于分布式能源系统发电的电压等级比较低，电磁污染比传统的集中式发电要小得多。

　　(4)运行灵活，安全性好。分布式能源系统发电方式灵活，在公用电网故障时，可自动与公用电网断开，独立向用户供电，提高了用户自身的用电可靠性；当所在地的用户出现故障时，可主动与公用电网断开，减小了对其他用户的影响。

　　(5)电能质量高。由于分布式能源系统发电设施通常可以就地调整电压和电流波形，保证了较高的电能质量。

　　(6)系统经济性好。由于高效、低损耗和低污染排放，分布式能源系统具有明显的经济性。

　　将分布式能源系统接人传统的电力系统，既可以满足电力系统和用户的特定要求，又可以提高系统的灵活性、可靠性和安全性。

　　4、分布式能源系统发展面临的挑战

　　分布式能源系统发展面临着新的挑战，主要体现在以下5个方面：

　　4.1 在技术方面，对公用电网带来影响和挑战

　　首先，由于分布式能源系统采用的发电方式多种多样，频率相差很大，有的甚至是直流形式，如燃料电池和太阳能发电等。因此，如何解决发电设备同步运行是分布式能源系统给传统电力系统带来的挑战之一。其次，我国大部分配电网主保护系统采用的是速断、限时速断保护形式，这种保护配合在现有的辐射型配电网上，能够有效地保护全部线路。但如果在配电网中接人分布式能源系统后，原有的保护配合就不可能可靠地保护整条线路，可能出现保护死区。再次，当负荷波动时，通过调节变电所的有载调压变压器抽头或无功补偿器投入容量，可使目前的配电线路的负荷电压保持在允许波动范围内。但当配电网线路接人分布式能源系统电源后，这种调节手段就有可能无法满足用户的电压要求。

　　4.2 在经济方面，分布式能源的投资吸引力不高

　　由于分布式能源带来的多为社会效益，如保护环境、减少噪音、节约用地、节约能源等，这方面的效益在经济学上称为外部影响，这部分成本效益无法在市场中充分体现，造成分布式能源系统初始投资大、投资吸引力差，需要政府政策扶持。

　　4.3 在市场方面，增加了电力市场交易难度

　　由于合理定价困难，使交易变得复杂。分布式能源系统接人公用电网，为电力市场引入了更多的竞争因素和市场主体，既繁荣了电力市场，又增加了电力市场交易的复杂性。例如，如何计算分布式能源系统的接网费、大电网为其提供备用的费用以及其向大电网出售富余电量的价格，成为世界各国在发展分布式能源系统讨论的焦点之一。

　　4.4 在管理方面，给电网调度带来困难

　　目前分布式能源系统发电机组一般不受电网调度，在某种程度上其运行和控制存在盲目和无序的情况，给整个电力系统的运行留下了一定的安全隐患。例如，分布式能源系统发电会给电力系统的无功补偿、电压控制等带来不利影响；要求配电网自动化和需求侧管理系统进行适当调整。

　　4.5 在能源供应方面，我国需要高度重视天然气的供应

　　一是在合同期内气量能否保持稳定供应；二是气价及其涨幅能否承受；三是重视分布式能源系统用气曲线对天然气供应曲线的负面影响，如下午下班后天然气供应进入高峰期，此时分布式能源系统也处于用气高峰期，加重了天然气供应的调峰任务。

　　5、对发展分布式能源系统的建议

　　总体而言，分布式能源系统是一项发展前景光明的技术，而且其发展对传统的电力工业会带来很大影响。建议国家有关部门应组织开展以下工作，使分布式能源系统能够健康有序地发展。

　　(1)对我国发展分布式能源系统的技术方向、市场准入条件、与大电网建设的协调等问题开展综合的研究分析，提出明确的产业发展导向。     　

    根据电力系统安全运行的需要和分布式能源系统的特点，积极组织制定相应的法律、法规、产业政策、行业规范及市场规范，将分布式能源系统的建设、运行纳入法律化、规范化、制度化的轨道。

　　①当前最急迫的是在《能源法》、《电力法》等有关法律制定、修订颁布之前，国家主管部门、监管部门应组织研究制定分布式能源系统的准入运行标准，鼓励分布式能源系统的建设、并网；

　　②要选择一批示范工程项目，明确其市场准人，总结、积极推广建设、运行经验；

　　③加强对分布式能源系统前景的科学预测与规划；

　　④制订分布式能源系统技术规范和用能标准，杜绝以建设分布式能源系统为名，建设国家明令禁止的小凝汽式发电机组；

　　⑤研究制定分布式能源系统接网技术标准和费用标准。

　　(2)分布式能源系统需要和电网并网的，必须满足并网的技术条件和规范，与电网企业签定并网协议。需要向电网企业购售电的，与电网企业签定购售电协议。

　　(3)积极组织研究分布式能源系统发电设备的特性以及给电力系统带来的问题及技术保护措施等。

　　(4)积极组织研究包括微小型燃气轮机、新型热力循环等终端能源转换、储能、热电冷系统综合技术等，以及与分布式能源系统相适应的变频技术、换流技术、滤波技术、继电保护技术等涉及电力系统安全稳定运行的技术。

　　(5)积极组织协调分布式能源系统设备的配套生产，实现国产化批量生产。

　　(6)积极扶持为分布式能源系统规划、设计、建设、运行、维护等服务的能源咨询公司。