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分布式能源

2013-02-05 22:03:52
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長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)于分布式能源的稱謂和定義問題一直存在爭(zhēng)議,各抒己見,難以統(tǒng)一。

“分布式能源”名稱的確定

國(guó)外對(duì)于分布式能源的定義在英文中,對(duì)分布式能源的稱謂也是各執(zhí)己見,有稱其為:DE(DecentralizedEnergy),主要是總部在歐洲的“世界分布式聯(lián)盟”WADE(WorldAllianceDecentralizedEnergy),這個(gè)聯(lián)盟的前身是“國(guó)際熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)盟”,美國(guó)也有大量企業(yè)參與其中,是國(guó)際熱電聯(lián)產(chǎn)和分布式能源的聯(lián)合國(guó),中國(guó)也是其主要會(huì)員國(guó)。

Decentralized在英文中強(qiáng)調(diào)了分散化或非集中化的含義,而Energy強(qiáng)調(diào)并非單一供電,能源就地供應(yīng)的種類可以是多樣性的。但是,這個(gè)組織更加側(cè)重天然氣為燃料的分布式能源,兼顧了燃煤的熱電聯(lián)產(chǎn),但對(duì)于中小水電等可再生能源發(fā)電的行業(yè)覆蓋不夠。另一個(gè)稱謂是DE(DistributedEnergy)或DER(DistributedEnergyResources),Distributed雖然也是指分布式,但是這個(gè)詞匯更多的應(yīng)用在IT行業(yè),多用于互聯(lián)網(wǎng)式的分布信息處理解決方案,顯示了能源行業(yè)受到互聯(lián)網(wǎng)革命的啟迪,暗喻了這些分布在用戶端的系統(tǒng)是相互聯(lián)系或相互連接的,更像一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的能源系統(tǒng)。加入Resources一詞,反映了人們將陽光普照的可再生能源和發(fā)電的廢熱,以及其他分散化的廢棄資源的利用作為一種資源看待。這種稱呼主要應(yīng)用在美國(guó)。DG(Distri-butedGeneration)是一個(gè)比DE更早應(yīng)用的詞匯,主要指分散的小型發(fā)電設(shè)備,在用戶端發(fā)電。美國(guó)的電力公司最早使用這樣的詞匯,將其視為一種電力安全的保障手段,起源于用戶應(yīng)急發(fā)電機(jī)并網(wǎng)供電,以保持電網(wǎng)安全多元化。1999年前能源部國(guó)際合作司謝紹雄司長(zhǎng)將這一概念引入中國(guó),提醒電力部門分散供電將成為一種新的潮流,電網(wǎng)應(yīng)該適應(yīng)這種技術(shù)變革。DP(DistributedPower)也是一種稱謂,它的意思與DG差不多,只是它不僅涵蓋發(fā)電,還包含了其他能量的回收利用。DR(DistributedResources)是指利用分散的能源資源的系統(tǒng),ES(EnergyStorage)指的是儲(chǔ)能技術(shù),包括電熱冷的儲(chǔ)能,過去對(duì)于大能源系統(tǒng)的儲(chǔ)能只是抽水蓄能電站和天然氣地下及地上儲(chǔ)氣庫等。隨著分布式能源的發(fā)展,分布式的儲(chǔ)能被廣泛應(yīng)用,而其逐步作為一種獨(dú)立的能源供應(yīng)方式發(fā)展迅速。蓄電池在低谷蓄電,高峰放電出售,在日本等地得到重視,既能與分布式能源配套運(yùn)行,也可以自成體系成為家庭或公司的一種賺錢的營(yíng)生,并在電力供應(yīng)中斷后提供安全保障。目前大力發(fā)展的電動(dòng)汽車的蓄電池將成為未來電力系統(tǒng)的重要組成部分,成為智能電網(wǎng)的主要調(diào)節(jié)手段和安全保障元素。

1.世界分布式聯(lián)盟

分布式能源是分布在用戶端的獨(dú)立的各種產(chǎn)品和技術(shù)。包括:(1)高效的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),功率在3kW-400MW,例如:燃?xì)廨啓C(jī),蒸汽輪機(jī)、往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)、燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī);(2)分布式可再生能源技術(shù),包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、小水電和現(xiàn)場(chǎng)生物能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電。它的意義在于:(1)提高能源利用效率;(2)減少輸配電損失;(3)減少用戶能源成本;(4)減少燃料浪費(fèi);(5)減少二氧化碳與其他污染物的排放。

2.美國(guó)能源部

美國(guó)能源部的相關(guān)定義是:分布式能源(也叫做分布式生產(chǎn)、分布式能量或分布式動(dòng)力系統(tǒng))可在以下幾個(gè)方面區(qū)別于集中式能源。分布式能源是小型的、模塊化的,規(guī)模大致在kW至MW級(jí);分布式能源中國(guó)能源網(wǎng)CIO韓曉平包含一系列的供需雙側(cè)的技術(shù);位于用戶現(xiàn)場(chǎng)或附近。這樣,便于實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的就地控制、更高效的余熱利用,以達(dá)到節(jié)能與降低污染排放的目的。分布式能源的一系列技術(shù)包括:光電系統(tǒng)、燃料電池、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、高性能燃?xì)廨啓C(jī)和微燃機(jī)、熱力驅(qū)動(dòng)的制冷系統(tǒng)、除濕裝置、風(fēng)力透平、需求側(cè)管理裝置、太陽能(發(fā)電)收集裝置和地?zé)崮芰哭D(zhuǎn)換系統(tǒng)。這些技術(shù)可以滿足不同用戶的能量需求,包括:連續(xù)的電能、備用電力、可移動(dòng)電源、冷熱電聯(lián)供和調(diào)峰電力等。分布式能源裝置可以直接安裝在用戶建筑物里,或建在區(qū)域能源中心、能源園區(qū)或小型微型能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中或附近。分布式能源更突出在規(guī)模小、相對(duì)獨(dú)立,動(dòng)力與燃料來源多樣化,設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)性能先進(jìn)。熱電聯(lián)產(chǎn)顧名思義是熱和電同時(shí)產(chǎn)出的技術(shù)和系統(tǒng)。不分規(guī)模大小,不管是否上網(wǎng),不管建在何處。因此,在小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)上兩者是有交集的。但兩者的含義并不等同。

3.中科院

中國(guó)科學(xué)院工程熱物理學(xué)家徐建中院士最初給予的定義為:分布式供電是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式供電方式而言的,是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模(數(shù)kW至50MW的小型模塊式),分散式的方式布置在用戶附近,可獨(dú)立地輸出電、熱或(和)冷能的系統(tǒng)。這個(gè)概念是從1978年美國(guó)公共事業(yè)管理政策法公布后正式先在美國(guó)推廣,然后被其它先進(jìn)國(guó)家接受的。當(dāng)今的分布式供電方式主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)和各種工程用的燃料電池。因其具有良好的環(huán)保性能,分布式供電與“小機(jī)組”已不是同一概念。與常規(guī)的集中供電電站相比,分布式供電具有以下優(yōu)勢(shì):沒有或很低輸配電損耗;無需建設(shè)變配電站,可避免或延緩增加的輸配電成本;適合多種熱電比的變化,系統(tǒng)可根據(jù)熱或電的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)從而增加年設(shè)備利用小時(shí);土建和安裝成本低;各電站相互獨(dú)立,用戶可自行控制,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模供電事故,供電的可靠性高;可進(jìn)行遙控和監(jiān)測(cè)區(qū)域電力質(zhì)量和性能:非常適合對(duì)鄉(xiāng)村、牧區(qū)、山區(qū)、發(fā)展中區(qū)域及商業(yè)區(qū)和居民區(qū)提供電力;大量減少了環(huán)保壓力。

徐院士認(rèn)為分布式供電的特點(diǎn)主要有:(1)供電可以滿足特殊場(chǎng)合的需求;(2)可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)在安全穩(wěn)定性方面的不足;(3)為能源的綜合利用提供了可能;(4)為可再生能源的利用開辟了新的方向。

4.清華大學(xué)熱能系

將一生精力投入到熱力學(xué)研究的清華大學(xué)熱能系焦樹建教授認(rèn)為:分布式電站是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中方式而言的發(fā)電系統(tǒng),它將規(guī)模較小的發(fā)電設(shè)備乃至供熱和制冷設(shè)備,以分散的方式布置在用戶附近。分布式電站沒有或僅有很低的輸配電損耗;無需建立配電站,可以減少輸配電成本;適合多種熱電比的變化,可使系統(tǒng)根據(jù)熱負(fù)荷或電負(fù)荷的需求進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié),有利于提高設(shè)備的利用率;便于近距離地向用戶供冷供熱,無需建立昂貴的輸送管網(wǎng),因而既能節(jié)省投資費(fèi)用,又能充分提高能源利用效率,土建安裝成本都能降低;各電站互相獨(dú)立,便于用戶自行控制,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的供電事故,因而供電可靠性高;非常適宜于對(duì)商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、乃至機(jī)場(chǎng)和地鐵站提高電力、供熱和制冷;在清潔燃料的前提下,即使在人口稠密的城市地區(qū),也能滿足高標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保要求。

從事電力系統(tǒng)研究的清華大學(xué)電機(jī)系朱守真教授則認(rèn)為:分布式電源是一種直接連接在配電網(wǎng)或者計(jì)量的用戶側(cè)的電源設(shè)備。分布式能源:是指功率不大、小型模塊化、分布在負(fù)荷附近的清潔環(huán)保發(fā)電設(shè)施,經(jīng)濟(jì)、高效、可靠地發(fā)電形式。分布式發(fā)電的提出是為區(qū)別傳統(tǒng)集中發(fā)電,遠(yuǎn)距離傳輸,大聯(lián)網(wǎng)的發(fā)電形式。分布式發(fā)電一般直接安裝在負(fù)荷所在的配電網(wǎng)絡(luò)上。

5.中國(guó)能源網(wǎng)

實(shí)際上,在我們中國(guó)能源網(wǎng)看來,所謂“分布式能源”是指分布安置在需求側(cè)的能源梯級(jí)利用,以及資源綜合利用、可再生能源和蓄能設(shè)施。通過在需求現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)用戶對(duì)能源的不同需求,實(shí)現(xiàn)“分配得當(dāng),各得所需,溫度對(duì)口,梯級(jí)利用”式的供應(yīng)能源,將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低,對(duì)能源“吃光用盡”,從而實(shí)現(xiàn)能源利用效能、效益的最大化和最優(yōu)化。

分布式能源是以資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益最大化為原則確定方式、容量和系統(tǒng)配置,根據(jù)終端能源利用效率最優(yōu)化確定分布式能源系統(tǒng)的解決方案。分布式能源是將用戶多種能源需求,以及資源配置狀況進(jìn)行系統(tǒng)整合優(yōu)化,采用需求應(yīng)對(duì)式設(shè)計(jì)和模塊化配置的新型能源技術(shù)。

分布式能源采用先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),盡力減少污染物的排放,并使排放分散化,便于周邊植被的吸收。同時(shí),分布式能源利用其排放量小,排放密度低的優(yōu)勢(shì),可以將主要污染排放物和溫室氣體實(shí)現(xiàn)資源化再利用,例如:向大棚排放氣體肥料。

分布式能源依賴于最先進(jìn)的信息技術(shù),采用智能化監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化群控和遠(yuǎn)程遙控技術(shù),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人職守。同時(shí),也依賴于能源服務(wù)公司、需求側(cè)管理服務(wù)機(jī)制和能效電廠等節(jié)能機(jī)制為主體的能源社會(huì)化服務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的專業(yè)化,以保障各分布式能源系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

6.中國(guó)能源局

國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)能源局在《關(guān)于分布式能源系統(tǒng)有關(guān)問題的報(bào)告》中的官方定義是:分布式能源是近年來興起的利用小型設(shè)備向用戶提供能源供應(yīng)的新的能源利用方式。與傳統(tǒng)的集中式能源系統(tǒng)相比,分布式能源接近負(fù)荷,不需要建設(shè)大電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離高壓或超高壓輸電,可大大減少線損,節(jié)省輸配電建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用;由于兼具發(fā)電、供熱等多種能源服務(wù)功能,分布式能源可以有效地實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用,達(dá)到更高能源綜合利用效率。分布式能源設(shè)備起停方便,負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活,各系統(tǒng)相互獨(dú)立,系統(tǒng)的可靠性和安全性較高;此外,分布式能源多采取天然氣、可再生能源等清潔能源為燃料,較之傳統(tǒng)的集中式能源系統(tǒng)更加環(huán)保。熱電聯(lián)產(chǎn)是目前典型的分布式能源利用方式,在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛的推廣利用。

總體來看,國(guó)際分布式能源系統(tǒng)主要以天然氣資源為主,由于天然氣管網(wǎng)的發(fā)展和天然氣燃料的良好環(huán)保性能,以天然氣為燃料的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展很快,是目前分布式能源的主要內(nèi)容。同時(shí),風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng),也是分布式能源的重要組成部分。目前,分布式能源的發(fā)展十分迅猛,在能源系統(tǒng)中的比例不斷提高,正在給能源工業(yè)帶來革命性的變化。特別是近年來,隨著戶用分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展(如屋頂太陽能光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電技術(shù)等),家庭已不再單純是能源的消費(fèi)者,同時(shí)也成為能源的生產(chǎn)者和銷售者。有專家預(yù)計(jì),正如個(gè)人微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入家庭,并逐漸取代巨型計(jì)算機(jī)的統(tǒng)治地位一樣,在不遠(yuǎn)的將來,分布式能源有可能取代集中式能源,成為未來能源工業(yè)發(fā)展的主力軍之一。

 


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