出版时间:2013年10月 |
一 大力发展分布式能源产业的背景及意义
(一)分布式能源系统的含义
1.分布式能源系统的概念
国家能源局在《关于分布式能源系统有关问题报告》中的官方定义是:分布式能源是近年来兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新能源利用方式。分布式能源是相对于传统的大型中心电厂而言的概念。传统的大型电厂往往远离终端用户,向大机组、大电网、高电压方向发展,而分布式能源是把供能系统建在用户现场或附近,利用当地的清洁能源(主要是天然气)、可再生能源或工业余热余压来发电及供热,首先满足当地用户的电、热、冷、蒸汽、生活热水各种负荷的需要。因此,分布式能源是一种在地域上分散的,相对独立的供能系统。
分布式能源的系统结构主要包括两个组成部分:一是建在用户现场或邻近的高效的清洁能源冷热电联供系统,大部分使用天然气或其他代用燃料,系统中的主设备有燃气轮机、燃气内燃机、微燃机、斯特林发动机及燃料电池,余热利用设备主要是热驱动吸收式空调机组,系统中还包括其他调峰制冷热设备。二是当地各种可再生能源的利用及相应的转化设备。应用较多的当地可再生能源有太阳能、风能、地热能、生物质能、垃圾与污水处理的沼气等,此外还可利用当地工业的余热余压及低热值可燃物等。
2.分布式能源系统的优势
分布式能源系统之所以能够在国际和国内得到快速发展,是因为分布式能源系统具有节能、减排、提高供能安全性、电力与燃气供应削峰填谷及促进循环经济发展等优势。
(1)分布式能源是涉及能源生产、转化、运输、利用多环节的综合能源系统,它不是某种独立的设备或工艺的改进,因而它的节能潜力表现在多方面。
①分布式能源系统的显著特点就是将供能系统建在用户现场或附近,这就有利于减少能源运输过程中的损失。例如,大型电厂的建设一般都远离用户,电力供应需要通过高压输电网的逐级降压才可以进入变配电网,然后再分配给低压用户。而远距离输配电的损耗可能占到发电量的5%~10%,这意味着发电厂需要多发5%~10%的电量来满足确定的电力负荷,同时伴随着同数量级的一次能源的浪费。然而,建在用户端的分布式能源系统可以避免远距离输电,不仅减少了基础设施的投资,还有助于减少能源的浪费,达到节能的效果。②分布式能源系统有效地利用了能源梯级利用原理,将发电后的余热用来制热,进而再将制热浪费的能源用来制冷,从而大幅度提高一次能源的综合利用效率。据统计,世界大型电厂的平均发电率为35%左右,也就意味着浪费了大约65%的能源。而电厂远离用户,这些热量要经过长距离运输后才能到达终端,在运输过程中又会产生一部分能源浪费。另外,用户不仅需要从公用电网买电,还需要单独购买燃料给锅炉燃烧供热,这种电热分供的平均能源利用效率在45%左右。然而分布式能源系统一般临近用户区建设,可以将发电后的余热很容易地用于采暖、制冷,从而使能源综合利用效率达到80%左右,节能效果明显优于电热分供的能源系统。③分布式能源技术的创新可以使页岩气、风能、太阳能等可再生能源得到充分利用,从而进一步减少对各种常规化石能源的消耗。④分布式能源系统的建设应该根据用户的实际需求,定制式地进行设备选型和系统集成,并在系统运行中根据用户需求的实时变化进行优化调度,保证能源供应的经济性。
(2)分布式能源系统的应用一方面减少了化石燃料的消耗率,从而直接减少了有害气体(CO2、SOx、NOx)的排放量;另一方面充分利用了天然气等清洁燃料和可再生能源,进而减少了化石能源的应用;更关键的是,分布式能源系统技术先进,可以应用低碳燃烧技术与设备,必要时可以增加脱氮、脱碳及温室气体收集等技术装备,以此来满足各种严格的环保标准。
(3)分布式能源系统有助于提高供能的安全性。传统集中供能系统是集中式的单一供电系统,其主要特征为大机组、大电网和高电压,因此电网中某一点故障所产生的扰动可能会对整个电网系统造成较大影响,甚至会引起大面积的停电。近年来欧洲、美国、东南亚地区发生的大面积停电事故,以及我国2008年的低温雨雪冰冻灾害都表现了传统集中功能系统的不安全性。然而分布式能源系统具有启动灵活的特点,并且直接临近能源用户,因此在出现突发事故时可以