淺析分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀及前景
一,、分布式光伏發(fā)展迅猛成為分布式能源主力
“分布式”能源,，是相較于傳統(tǒng)的“集中式”能源利用方式而言的，是指建立在用戶負荷中心附近而非遠距離傳輸?shù)哪茉淳C合利用系統(tǒng),，涵蓋發(fā)電,、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲能和能源管理系統(tǒng)等多種形式,，比如家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)或戶用壁掛式燃氣供暖系統(tǒng)都是常見的分布式能源,。早期的分布式能源是在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CHP)的基礎上發(fā)展而來，隨后分布式能源系統(tǒng)逐漸擴展到用戶側的多種能源類型的冷,、熱,、電、蒸汽多聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電系統(tǒng),。
隨著我國持續(xù)推進能源供給側結構性改革,，推動能源發(fā)展方式由粗放式向提質增效轉變,，光伏、天然氣,、風電,、生物質能、地熱能等分布式能源,，已成為我國應對氣候變化,、保障能源安全的重要內(nèi)容。
天然氣分布式能源發(fā)展較早,。根據(jù)前瞻《2018~2023年中國分布式能源行業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新與投資前景預測分析報告》數(shù)據(jù)顯示,，2016年，全國天然氣分布式發(fā)電累計裝機容量為1200萬千瓦,，不到全國總裝機容量的2%,，距離《關于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》中，到2020年裝機規(guī)模達到5000萬千瓦的目標差距很大,。
近年,，我國的分布式光伏出現(xiàn)了爆發(fā)式增長?！吨袊鍧嵞茉葱袠I(yè)年度發(fā)展報告》顯示,，2017年，我國光伏發(fā)電裝機容量繼續(xù)保持快速增長,，新增裝機53.06吉瓦，連續(xù)五年位居世界第一,，同比增長53.6%,。其中，分布式光伏新增19.44吉瓦,，同比增長3.7倍,。截至2017年底，全國光伏發(fā)電累計裝機容量達到130吉瓦,，其中,，光伏電站100.59吉瓦，分布式光伏29.66吉瓦,。
相比分布式光伏,，分散式風電發(fā)展相對較慢。業(yè)內(nèi)專家表示,，很多體制機制上的問題導致目前分散風電還很少,，但是參考發(fā)達國家，基本都是分布式的,，只有跟用戶側,、需求側結合,，未來才有希望。如果分散式風電搞不起來,，中國的風電可能不會有希望,。2018年，風電除了將會繼續(xù)向負荷中心——中國中東南部發(fā)展之外,，分散式風電將成為“下一個田野”,。
此外，分布式地熱,、生物質能,、多能互補項目等分布式能源也在向前發(fā)展。
二,、高利用效率的分布式能源更利于新能源消納
“推進能源生產(chǎn)和消費革命,，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”,，是十九大報告中對我國能源體系建設的重要明確,。發(fā)展分布式是能源轉型的合理選擇。國家能源局原副局長張玉清指出,，分布式能源具有能源利用效率高等優(yōu)勢,，是我國未來能源發(fā)展的一種重要趨勢，要積極推動分布式能源成為重要的能源方式,。分布式能源系統(tǒng)的能源利用率,，遠遠高于多數(shù)國家依靠大型主要電站將電力從發(fā)電廠向終端用戶單向傳輸?shù)募泄╇娤到y(tǒng)。從理論上說,，“大機組,、大電網(wǎng)、特高壓”是高效率的,，然而這僅僅是在能量轉換環(huán)節(jié)和輸送環(huán)節(jié),。如果從整個能源系統(tǒng)分析，結論并非如此,。大火電機組雖然發(fā)電效率高,，但是由于供熱規(guī)模和供熱半徑的局限，發(fā)電余熱無法利用,，故其能源利用效率無法與分布式能源相比,。發(fā)電廠最終只能將燃料能源燃燒產(chǎn)生的1/3熱能轉化成電能，而近50%的熱能流失,，傳輸環(huán)節(jié)損耗近10%的熱能,。由于分布式能源可用發(fā)電后介質的余熱來制熱、制冷,，因此能源得以合理的梯級利用,，用戶可根據(jù)自己所需來向電網(wǎng)輸電和購電,，能源的利用效率達到80%以上，一些設計完善的分布式能源可以達到90%,，甚至更高,。
正如業(yè)內(nèi)專家所言，能源究竟走分布式還是走集中式,，和能源結構,、能源技術、能源需求的變化密切相關,。過去我國能源結構是以煤為主,，決定了其設施越來越大型化和能源系統(tǒng)越來越集中化。但現(xiàn)在,，我國天然氣和可再生能源加速發(fā)展,，而風電和太陽能等清潔能源本身就是分散的，需要研究如何讓這些能源在其發(fā)生地更好的被直接利用,。
分布式能源是解決新能源利用難題的重要途徑,。雖然我國風電和太陽能總裝機容量已達全球第一，但“棄風”“棄光”現(xiàn)象依然比較嚴重,。大型新能源基地主要集中在西部和西北部,，但當?shù)氐挠秒娛袌鋈萘坑邢蓿岆娔鼙怀浞掷?，必須借助特高壓輸電系統(tǒng),，經(jīng)長距離將電力輸送到東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。但是,，這種方式的輸送成本太高,。此外，新能源天然的波動性還會對電網(wǎng)系統(tǒng)帶來沖擊,。要想突破這個瓶頸，采用分布式能源是一條可行之路,，也是當前我國政府已經(jīng)明確的發(fā)展思路,。這種方式的最大優(yōu)勢就是發(fā)電設施距離負荷中心比較近，可以在一定程度上避免“棄風”“棄光”問題,。有業(yè)內(nèi)人士稱,，可再生能源本質的形式是分布式。
分布式能源可為電力系統(tǒng)調(diào)峰,，提高供電可靠性,，也是偏遠地區(qū)供電非常經(jīng)濟的一種選擇。天然氣分布式能源項目只需要少量投資增加供冷供熱的調(diào)峰設備(如燃氣發(fā)電機與直燃機對接型三聯(lián)供項目,，只要在直燃機上增加補燃的燃燒器;如燃氣熱電項目只需加裝調(diào)峰用的燃氣鍋爐等)便可成為可中斷,、可調(diào)節(jié)的發(fā)電系統(tǒng),，為周邊提供冷熱電的同時還可以為電網(wǎng)調(diào)峰。分布式能源系統(tǒng)作為一種區(qū)域性能源供給系統(tǒng),，主要建設在配電側,，具有因地制宜、就近配套,、就近取材,、即發(fā)即用的特點。無論是美國東北部地區(qū)及加拿大東部地區(qū)2003年大停電,，還是我國深圳2012年的大停電,，都表明缺少應急式電源—分布式能源建設存在諸多隱患。即便沒有意外發(fā)生,，每年高峰時節(jié)市政電網(wǎng)負擔也會過大,，而分布式能源系統(tǒng)的建設具有削峰填谷、緩解電力緊張的優(yōu)勢,。在極端災害或傳統(tǒng)輸配體系事故發(fā)生之后,，分布式能源在一定程度上可確保當?shù)鼗灸茉吹墓┙o，切實提高了供能可靠性,，也提升了整個能源系統(tǒng)的安全性,。由于我國許多邊遠及農(nóng)村地區(qū)遠離大電網(wǎng)，這些區(qū)域無法或者很難享受到大電網(wǎng)建設規(guī)模擴大所帶來的收益,，由于遠距離供電的投資維護成本過大,，或者一些地區(qū)因為自然條件不具備建設集中供電網(wǎng)的條件，而分布式發(fā)電則很好地解決了這些問題,，給不發(fā)達地區(qū)的供電帶來了一條新的解決思路,。
三、分布式能源發(fā)展期盼政策支持
當前,，分布式能源發(fā)展也面臨不少挑戰(zhàn),。業(yè)內(nèi)人士反映，由于有關政策不明確及政策落地難,，分布式能源項目在備用容量,、電力接入方式、政府基金減免,、天然氣價格折讓等方面遇到了挑戰(zhàn),。此外，分布式能源項目一般都是新建項目,，初期達產(chǎn)率往往達不到50%,，而通常只有在達到60%～70%負荷利用率的情況下企業(yè)才能盈利，如何實現(xiàn)分布式能源項目在培育期里的經(jīng)濟性,，仍有待探索,。
新疆金風科技股份有限公司董事長武鋼表示,，在風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十字路口”，分散式風電被認為是下一片藍海,。但相對分布式光伏而言,，分散式風電項目審批手續(xù)更加復雜。目前實施的分布式能源項目多是兩種及兩種以上能源組合的形式,。開發(fā)商在辦理核準手續(xù)時,，要將一個分布式能源項目拆解成多個子項進行核準。受理的主體,、條件,、手續(xù)、流程差異較大,，導致了總體項目核準周期較長,。
遠景創(chuàng)始人兼CEO張雷表示，電力市場化改革目前尚未體現(xiàn)分布式清潔能源的核心價值,。分布式發(fā)電不能就近賣給有需求的用戶,，很多只能自發(fā)自用、余量低價賣給電網(wǎng)或白白棄掉,，不利于分布式能源的清潔利用和能效提高,。此外，電網(wǎng)接入成本過高,、效率有待提升,。電網(wǎng)企業(yè)對分布式接入，仍然參考集中式的管理辦法,，沒有明確的流程規(guī)范和服務標準,，也沒有并網(wǎng)業(yè)務辦理時限。缺少針對分布式風電并網(wǎng)接入標準的專題研究和技術要求,。以成本近800萬元的開關站為例,，在集中式發(fā)電項目中分攤成本并不顯著，但在分布式場景中,，投資商支付過多不必要成本,。
因此，分布式能源需要國家從政策層面給予進一步支持,。中國節(jié)能協(xié)會熱電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長張東勝認為，由于應用在分布式能源領域的小型燃氣輪機,、光伏組件和儲能系統(tǒng)等價格高昂,，分布式能源的建設成本仍然較高，與常規(guī)能源相比,，經(jīng)濟性相對較差,。如果沒有國家財政政策的支持,，過長的投資回收期將影響投資熱情。因此,，技術開發(fā)鼓勵,、投資鼓勵和稅收激勵，電力體制改革和熱力體制改革等國家有關部門的宏觀政策,，以及地方政府的區(qū)域發(fā)展政策,，都是推廣分布式能源應用不可或缺的外部環(huán)境。
除了政策支持,，分布式能源的發(fā)展也需要技術支持,。由于天然的間歇性和隨機性等問題，分布式能源并網(wǎng)后容易引起電壓波動和電壓閃變,，要實現(xiàn)配電網(wǎng)的功率平衡,，保證供電可靠性和電能質量是主要挑戰(zhàn)。
四,、儲能,、微電網(wǎng)為分布式發(fā)展添加新動力
有能源專家表示，要解決新能源的波動性問題,，就要將儲能等創(chuàng)新技術充分融入微電網(wǎng)模式,。一些跨國公司可以通過先進的技術解決儲能問題，并把智能微電網(wǎng)和分布式一體化管理做得更好,，從技術上和商業(yè)模式上破解中國分布式能源發(fā)展中存在的問題,。
在分布式能源系統(tǒng)引入儲能設備，有效地實現(xiàn)需求側管理,，減小負荷峰谷差,，降低供電成本，將對傳統(tǒng)的能源消費方式等方面帶來革命性變化,。分布式能源系統(tǒng)離不開儲能系統(tǒng)的輔助,。以分布式光伏為例，雖然每臺裝機容量并不大,，但數(shù)量多了依然會對電網(wǎng)造成不小的沖擊,，為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全，便需要配套的儲能裝置進行調(diào)節(jié),。此外,，分布式電站成千上萬，不同時間,、不同地點的發(fā)電量有所不同,，要建立起自由傳輸、智慧調(diào)配的全球能源因特網(wǎng)，并實現(xiàn)安全,、穩(wěn)定供電,，大規(guī)模儲能技術必不可少。
“分布式能源+儲能”系統(tǒng)開發(fā)利用模式受到廣泛重視,，各國紛紛出臺政策予以扶持,，“分布式能源+儲能”系統(tǒng)處在飛速發(fā)展階段，儲能與分布式的結合已經(jīng)開始顯著減少發(fā)達國家電網(wǎng)的銷售量,，引發(fā)“負荷脫網(wǎng)”甚至是“用戶脫網(wǎng)”現(xiàn)象,。推進用戶側分布式能源加儲能規(guī)模化發(fā)展,，可有效地提高可再生能源利用率,、降低高峰負荷壓力，是應對當前電力系統(tǒng)兩端波動性加大,，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性,，降低系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)成本的重要手段。隨著儲能技術的快速發(fā)展,、成本的快速下降,，用戶側分布式儲能調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性已在很多情形下優(yōu)于供應側，且優(yōu)勢將越來越明顯,。
微電網(wǎng)是指由分布式電源,、儲能裝置、能量轉換裝置,、負荷,、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)是一個能夠實現(xiàn)自我控制,、保護和管理的自治系統(tǒng),，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行,。微電網(wǎng)的提出旨在實現(xiàn)分布式電源的靈活,、高效應用，解決數(shù)量龐大,、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題,。微電網(wǎng)依其靈活的配置結構和方便的運行方式在近年來得到廣泛的研究，它能在提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性的同時,，提高用戶的供電質量和電網(wǎng)服務水平,，促進可再生能源分布式發(fā)電的應用。