DEC2021：雙碳目標(biāo)下的分布式能源與智慧方案

隨著我國提出“雙碳目標(biāo)”、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，能源發(fā)展方式由集中式、粗放式向分布式、集約、高效和綠色的轉(zhuǎn)變?cè)俅翁崴?，?021年的情況來看，分布式光伏和天然氣分布式利用已經(jīng)成為我國保障能源供應(yīng)和提升能源利用效率的重要方向，生物質(zhì)、地?zé)岬饶茉吹姆植际嚼靡云涓咝Ш偷吞嫉膬?yōu)勢(shì)成為我國能源系統(tǒng)的重要拼圖。

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，持續(xù)提升能源利用效率，加快能源消費(fèi)方式轉(zhuǎn)變。2021年10月20-21日，以“雙碳目標(biāo)下的智慧方案與行業(yè)機(jī)遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇將于西安召開。會(huì)議將以“碳達(dá)峰、碳中和”、能源轉(zhuǎn)型背景下的企業(yè)戰(zhàn)略、跨界實(shí)踐、智慧方案為議題，充分探討可再生分布式新能源與儲(chǔ)能、綜合能源服務(wù)創(chuàng)新與實(shí)踐、燃?xì)夥植际胶诵难b備與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與機(jī)遇，推動(dòng)分布式綜合能源成為“碳達(dá)峰、碳中和”的重要技術(shù)支撐。

一、分布式頂層設(shè)計(jì)與政策導(dǎo)向

目前，分布式能源已經(jīng)覆蓋了光伏、天然氣、風(fēng)能、生物質(zhì)能等多種能源形式，但發(fā)展前景較好的主要是分布式光伏、天然氣分布式利用以及生物質(zhì)分布式、分布式地?zé)崮艿取?020年底開始我國多次在國際上公布?xì)夂蛳嚓P(guān)的發(fā)展目標(biāo)來看，2021年起我國支持分布式能源發(fā)展的政策正在不斷增加，發(fā)展分布式能源的頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略已經(jīng)基本確定。

2021年4月22日發(fā)布的《2021年能源工作指導(dǎo)意見》中提出，2021年我國風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重達(dá)到11%左右。并要求推動(dòng)分布式能源、微電網(wǎng)、多能互補(bǔ)等智慧能源與智慧城市、園區(qū)協(xié)同發(fā)展。

2021年6月7日，國家發(fā)展改革委、國家能源局、中央網(wǎng)信辦、工信部聯(lián)合印發(fā)《能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實(shí)施方案》的通知(發(fā)改能源〔2021〕807號(hào))，通知要求依托 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電、氣、冷、熱多種能源靈活接入，全面整合能源控制參量、能源運(yùn)行、能源使用等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能量測(cè)、需求響應(yīng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)平臺(tái)管理，構(gòu)建“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”互動(dòng)調(diào)控體系，重點(diǎn)開展生產(chǎn)控制、分布式能源管理、虛擬電廠、智能巡檢與運(yùn)維等典型業(yè)務(wù)場景 5G 深度應(yīng)用，支撐構(gòu)建靈活互動(dòng)、開放共享的綜合能源創(chuàng)新服務(wù)體系。

2021年6月20日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，引發(fā)分布式能源行業(yè)強(qiáng)烈關(guān)注，文件提出要大力支持分布式光伏市場開拓，擬在全國組織開展整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)工作。其中黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于50%，學(xué)校、醫(yī)院、村委會(huì)等公共建筑不低于40%，工商業(yè)廠房屋頂不低于30%，農(nóng)村居民屋頂不低于20%;同時(shí)，本次試點(diǎn)方案提出“宜建盡建”、“應(yīng)接盡接”的要求。

此外，2021年7月1日，國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》的通知，規(guī)劃中的重點(diǎn)工程之一是園區(qū)循環(huán)化發(fā)展工程，積極利用余熱余壓資源，推行熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式能源及光伏儲(chǔ)能一體化系統(tǒng)應(yīng)用，推動(dòng)能源梯級(jí)利用。

二、分布式光伏

分布式光伏電站是指利用太陽能電池直接將光能轉(zhuǎn)化成電能，與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于國家鼓勵(lì)的綠色能源項(xiàng)目。根據(jù)國家電站分類，6MW以下的光伏電站為分布式電站。

與集中式光伏相比，發(fā)展分布式光伏可以發(fā)用并舉，有利于就地消納。可減少儲(chǔ)能、輸配電投資成本，且沒有消納問題。另一方面，分布式光伏可以與建筑節(jié)能相結(jié)合，安裝分布式光伏的建筑可以有效的提升保溫隔熱能力，可以進(jìn)一步降低建筑能源的消耗?？梢杂行У奶嵘蓓斃寐剩档头植际焦夥姆羌夹g(shù)成本。

此外，分布式光伏受光伏產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格影響較小，在光伏產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格波動(dòng)下具有更高的發(fā)展?jié)摿Α?021年光伏供應(yīng)鏈上游價(jià)格不斷上漲，且各省要求光伏企業(yè)配置不低于10%的儲(chǔ)能設(shè)備，導(dǎo)致國內(nèi)集中式光伏裝機(jī)低于外界預(yù)期，上半年裝機(jī)量僅為5.36GW，而分布式光伏上半年裝機(jī)則達(dá)了7.65GW。

根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年6月，國內(nèi)戶用光伏裝機(jī)1.73GW，環(huán)比+121.58%;2021年前6月國內(nèi)戶用光伏總計(jì)裝機(jī)85.86GW，同比+187.42%。戶用光伏正在顯示出強(qiáng)勁的增長力量。

6月20日，國家能源局下發(fā)《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，9月14日，從國家能源局公布的《整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)名單》來看，各省共報(bào)送試點(diǎn)縣676個(gè)，全部列為整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)。

時(shí)間上，2023年之前達(dá)到公共機(jī)構(gòu)、工商業(yè)廠房、農(nóng)村屋頂建成光伏發(fā)電的比例分別達(dá)到50%、40%、30%和20%的，列為整縣(市、區(qū))屋頂分布式開發(fā)示范縣，在全國范圍內(nèi)推廣。整縣推進(jìn)屋頂分布式光伏政策對(duì)分布式光伏行業(yè)的利好效果正在不斷顯現(xiàn)。

三、天然氣分布式與綜合能源服務(wù)

天然氣分布式能源是指分布在用戶端，主要使用天然氣為燃料，冷熱電聯(lián)產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，是清潔、高效、靈活的能源供應(yīng)系統(tǒng)。天然氣分布式能源系統(tǒng)利用發(fā)電以后產(chǎn)生的煙氣余熱實(shí)現(xiàn)夏季供冷、冬季供熱，且一年四季供應(yīng)生活熱水，能節(jié)約大量空調(diào)用電，所發(fā)電力除滿足自身需求外，還可就近上網(wǎng)。

隨著新能源技術(shù)與天然氣分布式利用相結(jié)合，給分布式能源發(fā)展帶來了更多的機(jī)遇，而多能互補(bǔ)的分布式能源在能源系統(tǒng)中的比例提升，將會(huì)給能源工業(yè)帶來革命性的變化，是未來分布式能源取代集中式能源，成為未來能源工業(yè)發(fā)展的主力軍之一。

分布式綜合能源服務(wù)是一種為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費(fèi)的服務(wù)方式。它不單銷售能源商品，還銷售能源服務(wù)，由傳統(tǒng)的單一售電模式轉(zhuǎn)為電、氣、冷、熱等的多元化能源供應(yīng)和多樣化增值服務(wù)模式。目前的智慧能源、多能互補(bǔ)、能源微電網(wǎng)等項(xiàng)目就是能源企業(yè)布局綜合能源服務(wù)的抓手。

綜合能源系統(tǒng)利用先進(jìn)的物理信息技術(shù)和創(chuàng)新管理模式，整合區(qū)域內(nèi)天然氣、電能、熱能等多種能源，實(shí)現(xiàn)多種能源子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃和互補(bǔ)互濟(jì)。在滿足系統(tǒng)內(nèi)多元化用能需求的同時(shí)，要有效地提升能源利用效率。

分布式綜合能源的應(yīng)用場景：

1、分布式光伏可以通過分析工業(yè)企業(yè)用電情況和屋頂面積，提供與之相關(guān)的光伏發(fā)電節(jié)能服務(wù)。分布式光伏節(jié)能服務(wù)可以向用能客戶提供分布式光伏發(fā)電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、投資、施工建設(shè)、并網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)等服務(wù)，分布式能源系統(tǒng)所發(fā)電量以“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的模式為主，按照用能單位原有電價(jià)協(xié)商確定折扣向其提供電力，剩余發(fā)電量并入所在區(qū)域電網(wǎng)。

2、高效能源站節(jié)能服務(wù)：工業(yè)高效能源站節(jié)能服務(wù)是通過建設(shè)、改造和維護(hù)企業(yè)的用冷、熱、氣、電等用能設(shè)施，為企業(yè)提供多種能源、多種模式的綜合節(jié)能服務(wù)，可以打破傳統(tǒng)能源壁壘，降低企業(yè)能耗，節(jié)省用能成本。

3、建筑節(jié)能服務(wù)：建筑節(jié)能服務(wù)是向客戶提供建筑(園區(qū))高效的供冷、供熱(水)、照明等一站式綜合節(jié)能服務(wù)。建筑節(jié)能包括已有建筑和新增建筑節(jié)能服務(wù)。

(1)已有建筑節(jié)能服務(wù)是通過對(duì)建筑物的節(jié)能診斷，分析其能耗情況并提出節(jié)能方案，然后確定節(jié)能改造的措施，建筑節(jié)能主要改造措施包括空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

(2)新增建筑節(jié)能服務(wù)。新增建筑在“雙控目標(biāo)”的指引下，可以將節(jié)能目標(biāo)貫穿建筑的設(shè)備、建造以及運(yùn)行維護(hù)之中。在能耗管理機(jī)制下，可以在建筑全生命周期運(yùn)行維護(hù)中實(shí)現(xiàn)冷、熱、可再生能源電力的供應(yīng)和節(jié)能技術(shù)服務(wù)。

四、分布式生物質(zhì)能源

生物質(zhì)能作為一種可再生能源是一個(gè)“碳中和”圈。生物質(zhì)可通過催化轉(zhuǎn)化制備燃料和化學(xué)品，轉(zhuǎn)化過程中會(huì)釋放CO2;然后通過植物的光合作用，吸收CO2，實(shí)現(xiàn)固碳固定。生物質(zhì)資源來源多樣、能量密度較低、分布分散，這些特點(diǎn)決定了因地制宜、分布式利用是發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的必然要求。

目前有多種生物質(zhì)能源分布式利用技術(shù)已基本成熟，包括沼氣、生物質(zhì)成型、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)采暖供熱利用等。

根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，全國生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)543萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到2952萬千瓦;其中，垃圾焚燒發(fā)電新增裝機(jī)311萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到1533萬千瓦;農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)217萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到1330萬千瓦，沼氣發(fā)電新增裝機(jī)14萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到89萬千瓦。

9月24日，頂級(jí)科學(xué)期刊《Science》發(fā)表了一篇論文，該論文來自中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員馬延和團(tuán)隊(duì)，論文介紹了他們采用一種類似“搭積木”的方式，從頭設(shè)計(jì)、構(gòu)建了11步反應(yīng)的非自然固碳與淀粉合成途徑，在實(shí)驗(yàn)室中首次實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成。

實(shí)驗(yàn)室初步測(cè)試結(jié)果顯示，人工合成淀粉的效率約為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)淀粉的8.5倍。這意味著，在充足能量供給的條件下，按照目前技術(shù)參數(shù)，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量相當(dāng)于我國5畝玉米地的年產(chǎn)淀粉量。這項(xiàng)成果作為生物質(zhì)領(lǐng)域研究的重大突破，有望在未來為生物質(zhì)固碳帶來革命性的變化。

五、分布式地?zé)崮?/strong>