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分布式能源:能源可持续发展的钥匙——关于我国未来能源利用的一点思考(二)


中国油气管道网 楚海虹 2006-03-28 15:38:32

    最近,中国社科院和中国科学院的专家和科学家们不断向政府建议:积极发展分布式能源技术,解决中国的能源和环境问题。温家宝总理非常重视,先后两次批示有关部门认真研究。国家发改委能源局就此问题认真研究后,向温总理上交了一份报告。报告中指出: 

    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的能源利用方式。与传统的集中式能源系统相比,它更接近负荷,不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电,可大大减少线损,节省输配电建设投资和运行费用;由于兼具发电、供热等多种服务功能,分布式能源可以有效地实现能源的梯级利用,达到更高能源综合利用效率。 

    发展分布式能源是解决缺电和保障供电安全的最佳手段去 年,国内有些省市出现拉闸限电事件,国际上美国、加拿大和英国都出现大规模停电。怎样解决缺电问题,保障供电安全,专家指出,发展分布式能源是最佳手段。 

    分布式能源设备起停方便,负荷调节灵活,各系统相互独立,系统的可靠性和安全性较高;此外,分布式能源多采取天然气、可再生能源等清洁能源为燃料。较之传统的集中式能源系统更加环保。热电联产是目前典型的分布式能源利用方式,在发达国家已得到广泛的推广利用。例如丹麦在八十年代前主要依靠几座大型电站供电,目前,丹麦 40 %的电力转由风电和分散的小型热电联产电厂供应,能源利用效率高达 80 %以上。 

    据悉,国际分布式能源系统主要以天然气资源为主,由于天然气管网的发展和天然气燃料的良好环保性能,以天然气为燃料的燃气蒸汽联合循环热电联产系统发展很快,是目前分布式能源的主要内容。同时,风力发电、太阳能光伏发电、生物质能发电等可再生能源发电系统,也是分布式能源的重要组成部分。 

    目前,分布式能源的发展十分迅猛,在能源系统中的比例不断提高,正在给能源工业带来革命性的变化。特别是近年来,随着户用分布式能源系统的发展(如屋顶太阳能光伏发电和燃料电池发电技术等),家庭已不再单纯是能源的消费者,也成为能源的生产者和销售者。有专家预计,正如个人微型计算机进入家庭,并逐渐取代巨型计算机的统治地位一样,在不远的将来,分布式能源有可能取代集中式能源,成为未来能源工业发展的主力军之一。 

    发展分布式能源,追求的是能源终端利用率 

    要实施能源可持续发展计划,必须更新观念。“大机组、大电网、超高压”这种“大的必然是好的”的电力发展观已经落伍。事实证明,用户端能源利用效率最高的才是最好的,而分布式能源的用户端能源综合利用效率是最高的。 

    形象地说,如果有一个医院需要各种能源,例如:电力、消毒蒸汽、采暖、制冷、空调的除湿和加湿、生活热水、烘干热气,甚至花棚里的气体肥料等。传统的方式是从电网架设电线,保障供电,再安装一台小型应急发电机来保障万一断电时的电力供应;从热力公司铺设热力管道,建设换热站保障冬季供暖;从天然气公司铺设燃气管道,并安装蒸汽和热水锅炉,以及热风机,解决消毒和炊事蒸汽、卫生热水和洗衣房烘干,以及冬季空调加湿的需要;使用电力制冷机组在夏季制冷。 

    而在发达国家,最新的解决模式是采用分布式能源系统,他们在医院里安装一台或几台小型或微型模块化发电机组,利用天然气和医院污水处理设施的沼气发电,将发电之后的废热通过余热锅炉转换成为蒸汽,同时利用医院垃圾焚烧进行补充热量,用蒸汽解决消毒、炊事、采暖和加湿的需要,夏季采用蒸汽吸收式机组制冷,并利用更低温度的锅炉废热和制冷机组冷却水中的余热供应卫生热水,再利用较低温度的余热锅炉排烟作为空调除湿、洗衣房烘干,最后将烟气注入花卉大棚利用其中的二氧化碳作为气体肥料,以及废热和烟气中的合成水。将天然气中的能量“吃光用尽”,把污染变为资源,以这种方式来控制资源的“耗散”和保护环境。使用传统方式,能源利用效率只有 30 至 40 %,而使用分布式能源可以将能源的利用效率越高到 80 至 90 %,甚至更高。 

    分布式能源的形式是多种多样的。中国每年有很多矿工因为瓦斯爆炸而失去生命,如果允许采用分布式能源在矿区抽放瓦斯发电,给予优惠的电价,使投资抽放瓦斯发电比挖煤更赚钱,不仅可以充分利用资源,减少煤炭消耗,而且可以减少瓦斯中甲烷排空造成的温室气体效应,更重要的是可以挽救成千上万矿工的宝贵生命。 

    中国还是全世界最大的焦炭生产国,每年估计有 2 亿吨优质煤炭用于生产焦炭。根据炼焦炉型和煤质等不同条件,每吨原煤转化为焦炭时可以产生 300 至 400 立方米热值当量、 1500 至 4500 大卡 / 立方米的焦化煤气。全国每年在炼焦中伴生 600 至 800 亿立方米的焦化煤气,甚至超过西气东输工程的热值总量。目前这些资源不是通过火炬燃烧,就是直接放散,利用得非常有限,不仅造成资源的大量浪费,也严重污染环境。如果能将这些分散的焦化厂所产生的焦化煤气就近发电并实现热电联产,可以形成 1500 至 2000 万千瓦的发电能力,同时满足 5 亿平米建筑的采暖。 

    信息时代能源系统展开“分布式”革命 

    随着信息技术的快速发展,互联网技术的发展对能源工业也产生了巨大影响和启迪。一场“分布式”革命正在悄然而致,直接挑战后工业时代的“规模效益”的经济理念。 

    电力工业就是最好的一个例子,传统上一般认为“大电厂、大电网、超高压”是效率最高的方式,但是如果用需求侧进行综合资源对比分析,结论未必如此。大电厂与小电厂比较当然发电效率是高的,但是由于燃料、排放的限制,大电厂只能远离城市,发电之后的余热无法利用,输变电和配电又要增加电网和线路的损失,到了终端用户的实际资源利用效率必然大打折扣。此外,建设输电走廊和变电站需要消耗大量土地资源,发电之后的灰渣因为远离城市无法制成建筑材料加以利用。而且城市不仅需要电力,还需要热力,还要再建设热力厂,将宝贵的资源转换成为低品位的采暖能量进行利用,增加了各种资源的耗散和浪费。因此,在需求侧建立能源梯级利用设施被认为是解决问题的关键方法。 

    天然气开发利用也是如此。人们已经认识到天然气能源设施并非越大越有效,因为天然气比煤更加昂贵,中间环节的浪费非常可惜。因此,要采取灵活的天然气利用技术,人们可以根据用户对于热电冷多种能源的综合需求,按照综合效益最大化来确定规模,并向搭积木一样组合系统,从而实现以效益定规模的理想化飞跃。 

    令人欣喜的是,在发改委上呈的报告里这样写道:“我们将结合深化电力体制改革的要求,研究促进分布式能源发展的政策和措施,对于工业生产用热,将支持采用小型背压式热电联产机组,对于规模较小的县城地区,将结合秸秆等生物质资源利用,支持生物质为燃料的热电联产机组的发展,力争到 2020 年,全国建成 2000 万千瓦生物质发电机组。同时,将研究支持天然气热电联产、沼气发电、太阳能光伏发电等小型分布能源系统发展的政策和措施、促进我国分布式能源系统的发展,充分有效利用能源资源,提高能源利用效率,促进我国经济和社会的可持续发展。” 


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