雙碳政策下，如何構(gòu)建多能互補的新型分布式綜合能源系統(tǒng)

雙碳目標

習(xí)總書記在2020年9月22號第七十五屆聯(lián)合國大會一般辯論上，對全世界宣布了中國在2030年前實現(xiàn)碳達峰和2060年前實現(xiàn)碳中和，且在國內(nèi)、外的會議中多次提到了中國在雙碳目標上的決心。

雙碳目標給了分布式能源一個更廣闊的舞臺和發(fā)展前景，同時帶來了更多的挑戰(zhàn)。目前中國碳排放量約是美國的兩倍、歐盟的三倍，歐盟從碳達峰到碳中和需要71年的時間，美國是43年。而中國從2030年碳達峰到碳中和是30年，中國碳中和目標實現(xiàn)的時間軸非常的短，在經(jīng)濟發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的壓力下，中國面臨前所未有的挑戰(zhàn)，能源行業(yè)也更加面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何從現(xiàn)在的高碳能源結(jié)構(gòu)向非碳能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，除了技術(shù)問題還面臨模式創(chuàng)新問題。

雙碳熱詞

減污降碳協(xié)同。2021年，世界衛(wèi)生組織（WHO）更新了《空氣質(zhì)量指南》，調(diào)整了PM2.5的基準值，年限從10微克降低至5微克，下降了50%。而國內(nèi)關(guān)于PM2.5的標準值還是35微克，所謂基準值就是對人體健康有影響的值。要做到這些，必須靠源頭治理，僅靠環(huán)保末端治理是不可行的。此外，還包含臭氧問題，臭氧是VOC影響結(jié)果，臭氧與碳中和更加耦合，關(guān)系到人們身體健康、環(huán)境保護的大事，所以減污降碳協(xié)同是普遍關(guān)心的問題。

避免運動式減碳。中國碳中和時間軸非常短，盡管如此其跨度還有漫長的四十年時間。零碳不可能一步到位，必須先立后破，科學(xué)有序，要同時堅持美麗中國、經(jīng)濟發(fā)展、能源安全以及減碳等原則，最后保證雙碳目標達成。

新能源為主的新型電力系統(tǒng)。在建設(shè)新型電力系統(tǒng)的過程中，將面臨以下趨勢：電力裝機結(jié)構(gòu)持續(xù)向清潔低碳化轉(zhuǎn)型，發(fā)電結(jié)構(gòu)新能源發(fā)電占比持續(xù)提高，終端能源中電量的消納大幅提升，集中分布并舉建立協(xié)同可靠的電力生產(chǎn)和供應(yīng)模式，實現(xiàn)供需互動、多能互補、節(jié)約高效的用能用電方式，面向全社會的平臺型綜合能源電力服務(wù)，信息物理融合的智慧電力系統(tǒng)。

“1+N”政策體系。今年，國務(wù)院成立了以韓正為組長的雙碳領(lǐng)導(dǎo)小組，密集出臺了“1+N”政策，其中，“1”是碳達峰碳中和指導(dǎo)意見，“N”包括2030年前碳達峰行動方案以及重點領(lǐng)域和行業(yè)政策措施和行動。

未來需要持續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動產(chǎn)業(yè)和工業(yè)優(yōu)化升級、推進節(jié)能低碳建筑和低碳基礎(chǔ)設(shè)施、構(gòu)建綠色低碳交通運輸體系、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、推動綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展綠色金融以擴大資金支持和投資、出臺配套經(jīng)濟政策和改革措施、建立完善碳交易市場、實施基于自然的解決方案。

碳中和技術(shù)路徑

本次大會盡管有碳排放，但通過購買CCER，抵消了整個大會的碳排放，這就是碳中和。即使到2060年，能源系統(tǒng)也不可能是零碳系統(tǒng)，只有局部是零碳，在這種情況下，剩下的非零碳部分將來需要依靠碳匯技術(shù)發(fā)展，通過碳匯的形式補償碳排放，實現(xiàn)碳中和。

因此，碳中和的技術(shù)路徑非常多，能源上游端包括風(fēng)、光、水、核等非碳能源替代化石能源；能源消費端包括用電力、氫能、地?zé)?、余熱、生物質(zhì)能等替代化石能源；碳固存端包括生態(tài)建設(shè)、碳捕集、CCUS等碳匯技術(shù)應(yīng)用將碳固存在地表、產(chǎn)品或地層中。這些路徑是普遍公認的，需要分步驟的發(fā)展才能實現(xiàn)碳中和目標。

什么是分布式能源？

從2000年開始，國內(nèi)開始發(fā)展分布式能源，其中以燃氣冷熱電三聯(lián)供為主。雖然經(jīng)過二十年的發(fā)展與成長，但直到今天關(guān)于分布式能源的定義仍然存在爭議。分布式能源的概念是一個國外的舶來品，是電力系統(tǒng)對于集中電源提出來的概念，歐美、日本走的更全面。此前很多新能源公司為電力系統(tǒng)做保障，希望發(fā)展大的系統(tǒng)，而我們希望在建筑端發(fā)展小的能源系統(tǒng)，因此當時在確定標準時，關(guān)于分布式能源規(guī)模有多大，一直爭論不休。

雙碳目標確立后，分布式能源系統(tǒng)的概念需要進一步明確——分布式能源系統(tǒng)是位于用電消費端的、產(chǎn)銷一體化的綜合能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要實現(xiàn)和電力系統(tǒng)并網(wǎng)或離網(wǎng)運行，并網(wǎng)時就是分布式綜合能源系統(tǒng)，離網(wǎng)運行就是獨立系統(tǒng)。在這里，系統(tǒng)規(guī)模已經(jīng)不是主要因素，只要符合這個特征就可以定義為分布式能源系統(tǒng)。

什么是新型分布式能源系統(tǒng)？

新型分布式能源系統(tǒng)與新型電力系統(tǒng)相對應(yīng)，是位于用電消費端的、產(chǎn)銷一體化的、以可再生能源為主的、多能互補的綜合能源系統(tǒng)。新型的分布式能源系統(tǒng)概念，需要分布式能源系統(tǒng)與可再生能源耦合，保障可再生能源的消納，同時為電力系統(tǒng)調(diào)峰和反哺。

多能互補的新型分布式能源綜合系統(tǒng)，應(yīng)該是獨立且開放的分布式“源-網(wǎng)-荷-儲”系統(tǒng)，其能源來源是多種多樣的，包括風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、余熱能、天然氣三聯(lián)供等，此處的三聯(lián)供既可以是天然氣三聯(lián)供，也可以是氫能三聯(lián)供，或者是生物質(zhì)氣的三聯(lián)供。儲能環(huán)節(jié)包含儲電、儲熱、儲冷等，除了電池儲電，還應(yīng)包括電動車的儲電延展模式，以及氫能源的儲備。

多能互補的新型能源系統(tǒng)的作用

多能互補的新型能源系統(tǒng)是以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，也是新型電力系統(tǒng)實現(xiàn)安全可靠供電的補充和保障。同時，它還具有以下重要作用：

•是新型電力系統(tǒng)需求側(cè)管理最有力的支撐（削峰填谷、可中斷）；

•是保證本地可再生能源應(yīng)用盡用的平臺（太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、余熱、空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵等）；

•是供需互動、多能互補、節(jié)約高效的用能用電方式；

•是面向電網(wǎng)和用戶能源消費的平臺型綜合能源服務(wù)系統(tǒng)；

•是信息物理融合的數(shù)字化智慧能源系統(tǒng)；

•是實現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)路徑之一。

新型分布式綜合能源系統(tǒng)的特點

新型分布式綜合能源系統(tǒng)具有以下特征：

1、近零碳能源系統(tǒng)：可再生能源優(yōu)先利用、應(yīng)用盡用；

2、產(chǎn)銷一體化：獨立的源網(wǎng)荷儲綜合能源系統(tǒng)；

3、能源產(chǎn)品多樣化：電、熱、冷、儲；

4、能源轉(zhuǎn)換形式多樣：綠電、風(fēng)能、光伏、生物質(zhì)、地?zé)崮堋⒐虖U、余熱等；

5、調(diào)節(jié)智能靈活：通過儲能/氣電裝置實現(xiàn)靈活卸載負荷并送電上網(wǎng)，是電網(wǎng)的可中斷用戶；

6、系統(tǒng)安全可靠：系統(tǒng)冗余度高、能源來源多樣；

7、節(jié)約能源：位于用戶端，省了長距離輸送的能耗；

8、打破傳統(tǒng)的行業(yè)壁壘：跨界電力、供熱、暖通、建筑、環(huán)保、信息、電控等。

發(fā)展多能互補新型分布式能源系統(tǒng)的重大意義：

發(fā)展多能互補新型分布式能源系統(tǒng)對我國推進雙碳目標意義重大：一是能夠積累碳資本、爭取碳話語權(quán)；二是助力國家調(diào)整能源結(jié)構(gòu)；三是推動實現(xiàn)節(jié)能降耗；四是有利于合理控制能源消費總量；五是有助于完成非化石能源利用目標，2025年占一次能源20%；六是助力建設(shè)清潔低碳社會；七是助力實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展；八是促進保護生態(tài)環(huán)境。

推動新型分布式能源系統(tǒng)有哪些挑戰(zhàn)？

推動新型分布式能源系統(tǒng)還將面臨一系列挑戰(zhàn)：一是能源消費用戶的認知有待提升；二是跨界的分布式綜合能源系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)、運營人才缺乏，綜合能源服務(wù)商隊伍亟待建設(shè)；三是多能互補的分布式綜合能源系統(tǒng)建設(shè)標準亟待健全；四是綜合能源服務(wù)商的投資、建設(shè)、運營的商業(yè)模式還有待創(chuàng)新突破；五是新型分步式能源系統(tǒng)與新型電力系統(tǒng)的調(diào)度、調(diào)節(jié)模式需持續(xù)探索；六是需因地制宜的拓展新型分步式能源系統(tǒng)的應(yīng)用路徑和應(yīng)用場景；七是因地制宜發(fā)展分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用路徑和場景有待拓展。

此外，政府的引導(dǎo)政策盡管發(fā)布很多，但精準度有待進一步完善提高，諸多分布式能源技術(shù)、經(jīng)濟瓶頸有待突破。在漫長的40年過程中，我們有大量的工作要做，而且非常緊迫。我希望未來迎接新型分布式能源發(fā)展的各種機遇和挑戰(zhàn)，期待分布式能源在未來的十年、二十年得到蓬勃的發(fā)展。