分布式能源课程论文

分布式能源系统应用前景分析摘要：

分布式能源在中国有巨大的发展空间究其根本就是中国有巨大的能源需求，有广阔的市场。当今中国经济高速发展，经济的发展离不开能源的支持。中国严重依赖石油、煤等化石能源。化石能源不仅昂贵，而且过度依赖外国容易影响国家的安全。化石能源燃烧产生的废物严重影响空气质量，带来雾霾、酸雨等自然灾害，影响人民的生活质量。分布式能源系统提高了能源利用效率，减少了废气、废热排放，有利于环境的改善，对于国家构建资源节约型、环境友好型社会有着重要的地位。本文先解释了分布式能源系统的概念，接着着重论述了分布式能源系统的优点，分析了分布式能源系统的利用现状，并提出了分布式能源系统发展过程中遇到的阻碍和解决办法。文末展望了分布式能源系统的应用前景。0.前言近年来，发达国家分布式能源发展迅猛。发达国家政府通过规划引领、技术支持、优惠政策以及建立合理的价格机制和统一的并网标准，有效地推动分布式能源的发展，分布式能源系统在整个能源系统中占比不断提高，其中欧盟分布式能源占比约达10%。我国分布式能源起步较晚，主要集中在北京、上海、广州等大城市，安装地点为医院、宾馆、写字楼和大学城等，由于技术、标准、利益、法规等方面的问题，主要采用“不并网”或“并网不上网”的方式运行。分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。分布式能源是最能体现节能、减排、安全、灵活等多重优点的能源发展方式，且“十二五”规划明确提出，促进分布式能源系统的推广应用。因此，国内优秀的分布式能源行业企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对公司发展环境和需求趋势变化的深入研究。分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。中国人口众多，自身资源有限，按照目前的能源利用方式，依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”，使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约，而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大资源的综合利用范围，而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要，可缓解环境、电网调峰的压力，能够提高能源利用效率。1.1分布式能源系统的概念所谓“分布式能源”（distributedenergysources）是指分布在用户端的能源综合利用系统。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；二次能源以分布在用户端的热电冷（植）联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充；在环境保护上，将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标。分布式能源系统（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＥnｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍ）在许多国家、地区已经是一种成熟的能源综合利用技术，它以靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，受到各国政府、企业界的广泛关注、青睐。1.2分布式能源系统的优点1.2.1节省输变电投资分布式发电装置直接安置于用户近旁,由于输电距离短,没有或仅有很低的输配电损耗,无需建设配电站,可避免或延缓增加输配电成本。1.2.2供电可靠性提高由于在用户近旁直接安置的分布式能源系统的动力装置相互独立,用户可自行控制,与大电网并联运行,可有效降低电力负荷波动对大电网的影响,减少发生严重事故的可能;电网一旦发生故障,分布式能源系统可以保证用户的供电不受影响,避免一些灾难性后果的发生。同时,多数分布式能源系统电力仍部分依靠大电网,在自身出现问题,不能正常运行时,电网可以提供保障。因此,分布式能源系统与大电网配合,可大大地提高整个能源系统尤其是电力系统的运行可靠性,在电网崩溃和意外灾害情况下,可维持重要用户的供电可靠性。1.2.3满足特殊场合的需求对无法架设电网的西部等边远地区或分散的用户,对供电安全稳定性要求较高的医院、银行等特殊用户,能源需求较为多样化的用户,这种供能方式最大的优点是可进行遥控和监测区域电力质量和性能,输电损失少,运行安全可靠,并可按需要方便、灵活地利用燃气透平排气热量实现热电联产或热、电、冷三联产,提高能源利用率。1.2.4具有良好的环保性能分布式能源系统一般采用清洁燃料作能源,减少了粉尘、SO2、NOx、CO2、废水废渣等排放。按照美国能源部2020纲领的描述,部分新建建筑采用分布式能源系统后,美国CO2可以减排19%。此外,分布式能源系统由于减少了输变电线路和设备,电磁污染和噪声污染很低,具有良好的环保性能。在将燃料的化学能转变为电能的过程中,产生了大量的余热,大约占燃料所释放能量的1/4。如果发电装置附近有固定的热用户,就可以利用该余热。分布式能源系统利用热、电、冷联产可以增加效率,减少温室效应影响。1.2.5为能源的综合梯级利用提供了可能当用户不仅仅需要电力,而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时,相同数量的电能能量品位最高,热能品位较低,仅通过电力来满足上述多种能源需要显然是不经济的。而分布式能源系统可在某一个小的范围内实现热、电、冷三联产,既克服了冷能和热能无法远距离传输的困难,又为能源的综合梯级利用提供了可能,具有较高的能源利用率。1.2.6为可再生能源的利用开辟了新的途径相对于化石能源而言,可再生能源能流密度较低、分散性强,而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低,用于集中供能是不现实的。而分布式能源系统为可再生能源利用的发展创造了条件。我国可再生能源资源丰富,发展可再生能源是减少环境污染及替代化石能源的有效措施。因此,为充分利用资源丰富的可再生能源发电,方便安全地向偏僻、缺能地区供电,建设可再生能源分布式能源系统应受到高度重视。1.3分布式能源系统的利用现状天然气（或煤层气等）燃烧产生1100摄氏度以上的高温气体，进入燃气轮机作功发电。用余热锅炉收集从燃气轮机排出的高温烟气的余热，产生的中压蒸汽推动蒸汽轮机发电或在冬季直接供暖。在夏季，采用溴化锂吸收式制冷技术，充分利用原用于冬季采暖的蒸汽进行供冷，即构成了热—电—冷多联产系统。根据燃料不同,分布式能源系统的主要形式,可分为燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等几种。燃用化石能源的动力装置有:微型燃气轮机、燃气轮机、内燃机、常规的柴油发电机、燃料电池;利用可再生能源发电技术有太阳能发电、风力发电、小水力发电、生物质发电等;利用二次能源的有氢能发电技术。根据用户需求不同,则可分为电力单供、热电联产方式(CHP)和热电冷三联产(CCHP)等方式。分布式能源行业面临的困境:1.面临并网困境;2.行业壁垒森严.电力系统垄断，为了实现自己的利益最大化，挤压分布式能源系统的发展空间。分布式能源系统由于发电的不稳定性，有可能对电网造成冲击，增加电网的运行维护压力，同时并网也会增加电力企业的基建投资成本。因此当前的分布式能源系统普遍采取“不并网”或者“并网不上网”的形式运行，这对于企业建设分布式能源系统的积极性是一个大的打击，不利于分布式能源系统的市场化运作和长远发展。同时分布式能源行业技术堡垒森严，西方掌握分布式能源系统的先进应用技术、先进的装备制造能力。但是不对发展中国家公开分享，或者技术转让成本过高。同时一个国家的行业内技术堡垒同样森严，这不利于分布式能源系统技术的发展，也不利于分布式能源系统的大规模应用。

2.1分布式能源系统的发展障碍及对策

依据我国现行《电力法》，“一个供电营业区内只设立一个供电营业机构”的规定，分布式电站发出的电必须经过电网才能到达用户，这直接导致分布式发电项目建设和运营维护成本增加，使其盈利水平受到影响。此外，分布式能源要发挥其高效的特点，需要冷、热、电负荷能够合理匹配，这就需要电网调度能及时为其分配电力负荷。由于电网公司担心分布式电源对电网产生较大的冲击，影响其安全性和稳定性，往往不愿意接受分布式电源上网；缺乏相关技术标准也是造成分布式能源并网困难的原因。分布式电源接入电网技术标准需要充分考虑分布式电源系统的技术特点，保障系统和配电网安全运行，包括并网特性测试、并网运行控制、监控系统、监控设备等一系列标准体系。目前，部分技术标准体系已经制定规划，部分还在进一步研究健全当中；目前，我国分布式能源的关键设备仍需依赖进口，高额的设备成本及其进口税费导致投资成本增加。与燃煤发电机组相比，由于天然气价格较高，使得燃气分布式能源的经济性缺乏竞争力；分布式能源项目并网需要对电网进行必要的调整、改造及升级，由此产生的费用究竟由项目建设方承担还是由最终用户承担，围绕这一问题的谈判使并网费用成为一个很大的不确定因素。项目建设方向政府主管部门和电网公司申请并网接入的审批手续依然是一个艰难、冗长的过程，这也造成了项目成本的增加。中国分布式能源行业存在的问题：1、受到电力体制机制的约束2、并网技术标准尚待健全3、分布式能源项目投资吸引力不足4、分布式能源项目并网问题复杂且难以解决

分布式能源行业发展的建议对策：1、修改完善《电力法》，为分布式能源发展提供制度保障2、制订产业发展规划，纳入能源总体规划中通盘考虑3、制定合理的财政、税收、金融等支持政策4、严格落实环保法规，支持分布式能源发展5、建立价格质量监管体系2.2中国分布式能源系统的应用潜力分布式能源系统的发展建立在常规电网己成规模的基础之上,和原有的中心电站互为补充,不存在根本的利益冲突。(1)我国幅员辽阔,但能源资源相对较贫乏,而且各地区经济发展不平衡。对于西部等边远、落后地区,分布式能源系统可以借助西部天然气资源丰富、可再生能源多种多样的优势,在不长的时间内,以较小的投资,可得到较迅速的发展,为西部经济发展提供有力的支撑。对于东南沿海经济发达地区,由于生活水平的日益提高,已经出现了类似于西方发达国家对于能源多样化的需求趋势。与集中式供电相比,分布式供能显现了突出的优点,为解决上述问题提供了一个较圆满的方案。(2)随着经济建设的飞速发展,集中式大电网规模的迅速发展所带来的安全性隐患不容忽视。为保证电网运行的安全性,就需要合理地调整电网结构,通过将分布式能源系统和集中式的中心电站有效地结合在一起,构架更加安全稳定的电力系统。(3)西方发达国家能源产业的发展过程,经历了从分布式供能到集中式供能,又到两者结合供能的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平提高的需求,而且也是集中式供能方式所存在的缺陷所改。随着社会的发展,预测我国能源产业也将面临类似的问题。因此,虽然从目前能源产业的发展情况来看,集中式供能是我国能源系统发展的主要方向,但从长远看,构造一个集中式供能与分布式供能相结合的合理能源系统,提高电网的质量和可靠性,将为我国能源产业的可持续发展打下坚实的基础。2.3中国分布式能源系统的应用前景展望分布式能源发电是最能体现节能、减排、安全、灵活多重优点的能源发展方式，“十三五”规划纲要明确提出，促进分布式能源系统的推广应用。能源局有关人士表示，分布式能源是合理控制能源消费总量的重大举措。“如果分布式发电量达到现有发电量的5%，即可替代7000万吨标煤，相当于少建64台60万千瓦大型燃煤机组。”据其介绍，目前我国能源利用率仅有33%，比发达国家低约10个百分点；我国单位GDP能耗是美国的2.5倍、欧盟的5倍、日本的9倍。由此，我国正面临巨大节能减排压力，而扩大分布式能源开发利用正是突破口之一。我国分布式能源发展目前刚刚起步，提升空间巨大。以天然气分布式发电为例，目前装机容量500万千瓦左右，不到全国总装机容量1%。2010年4月能源局提出：到2011年拟建设1000个天然气分布式能源项目；到2020年在大城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，较2010年增长十倍。根据《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》：到2020年时，全国热电联产机组总容量将达1.2亿千瓦，其中城市建筑物采暖集中供热热电厂约5600万千瓦，工业生产用热热电厂约6400万千瓦。预计到2010年全国发电装机容量将达8亿千瓦左右，届时热电联产将占全国发电总装机容量的15%。根据目前发展形势来看，原预计2020年热电将达1.2亿千瓦，可能偏小。因为2005年底热电已达6981万千瓦，2010年估计可增加1500万千瓦，以后按每年增加1000万千瓦考虑，到2020年底可能达1.25亿千瓦。目前国内以天然气为燃料的分布式能源情况如下：目前我国北京、上海、广州等地已有一批以油、气为燃料的分布式热、电、冷工程投入运行，取得明显的经济效益、环保效益和社会效益。与此同时，几经修改的“新兴能源产业发展规划”日前终于初定。2010年7月20日，国家能源局规划发展司司长江冰透露了这一消息：规划期（2011年－2020年）将累计直接增加投资高达5万亿元。规划对洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用提出了政策指导，这将直接推动国内分布式能源的投资热潮。我国对分布式能源系统的研究和应用尚处在起步阶段,要在未来的竞争中占有一席之地,首先应加大对分布式能源技术的研究力度,尤其要吸引社会资本的参与,让企业研发成为主角,国家给予政策支持,科研院所给予技术、理论支持;其次,有关部门应该借鉴发达国家的成功经验,为我国分布式能源技术的研究和应用