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分布式能源

2013-02-05 22:03:52

长期以来,国内外的专家学者对于分布式能源的称谓和定义问题一直存在争议,各抒己见,难以统一。

“分布式能源”名称的确定

国外对于分布式能源的定义在英文中,对分布式能源的称谓也是各执己见,有称其为:DE(DecentralizedEnergy),主要是总部在欧洲的“世界分布式联盟”WADE(WorldAllianceDecentralizedEnergy),这个联盟的前身是“国际热电联产联盟”,美国也有大量企业参与其中,是国际热电联产和分布式能源的联合国,中国也是其主要会员国。

Decentralized在英文中强调了分散化或非集中化的含义,而Energy强调并非单一供电,能源就地供应的种类可以是多样性的。但是,这个组织更加侧重天然气为燃料的分布式能源,兼顾了燃煤的热电联产,但对于中小水电等可再生能源发电的行业覆盖不够。另一个称谓是DE(DistributedEnergy)或DER(DistributedEnergyResources),Distributed虽然也是指分布式,但是这个词汇更多的应用在IT行业,多用于互联网式的分布信息处理解决方案,显示了能源行业受到互联网革命的启迪,暗喻了这些分布在用户端的系统是相互联系或相互连接的,更像一个网络化的能源系统。加入Resources一词,反映了人们将阳光普照的可再生能源和发电的废热,以及其他分散化的废弃资源的利用作为一种资源看待。这种称呼主要应用在美国。DG(Distri-butedGeneration)是一个比DE更早应用的词汇,主要指分散的小型发电设备,在用户端发电。美国的电力公司最早使用这样的词汇,将其视为一种电力安全的保障手段,起源于用户应急发电机并网供电,以保持电网安全多元化。1999年前能源部国际合作司谢绍雄司长将这一概念引入中国,提醒电力部门分散供电将成为一种新的潮流,电网应该适应这种技术变革。DP(DistributedPower)也是一种称谓,它的意思与DG差不多,只是它不仅涵盖发电,还包含了其他能量的回收利用。DR(DistributedResources)是指利用分散的能源资源的系统,ES(EnergyStorage)指的是储能技术,包括电热冷的储能,过去对于大能源系统的储能只是抽水蓄能电站和天然气地下及地上储气库等。随着分布式能源的发展,分布式的储能被广泛应用,而其逐步作为一种独立的能源供应方式发展迅速。蓄电池在低谷蓄电,高峰放电出售,在日本等地得到重视,既能与分布式能源配套运行,也可以自成体系成为家庭或公司的一种赚钱的营生,并在电力供应中断后提供安全保障。目前大力发展的电动汽车的蓄电池将成为未来电力系统的重要组成部分,成为智能电网的主要调节手段和安全保障元素。

1.世界分布式联盟

分布式能源是分布在用户端的独立的各种产品和技术。包括:(1)高效的热电联产系统,功率在3kW-400MW,例如:燃气轮机,蒸汽轮机、往复式内燃机、燃料电池、微型燃气轮机、斯特林发动机;(2)分布式可再生能源技术,包括:光伏发电系统、小水电和现场生物能发电以及风力发电。它的意义在于:(1)提高能源利用效率;(2)减少输配电损失;(3)减少用户能源成本;(4)减少燃料浪费;(5)减少二氧化碳与其他污染物的排放。

2.美国能源部

美国能源部的相关定义是:分布式能源(也叫做分布式生产、分布式能量或分布式动力系统)可在以下几个方面区别于集中式能源。分布式能源是小型的、模块化的,规模大致在kW至MW级;分布式能源中国能源网CIO韩晓平包含一系列的供需双侧的技术;位于用户现场或附近。这样,便于实现更强大的就地控制、更高效的余热利用,以达到节能与降低污染排放的目的。分布式能源的一系列技术包括:光电系统、燃料电池、燃气内燃机、高性能燃气轮机和微燃机、热力驱动的制冷系统、除湿装置、风力透平、需求侧管理装置、太阳能(发电)收集装置和地热能量转换系统。这些技术可以满足不同用户的能量需求,包括:连续的电能、备用电力、可移动电源、冷热电联供和调峰电力等。分布式能源装置可以直接安装在用户建筑物里,或建在区域能源中心、能源园区或小型微型能源网络系统之中或附近。分布式能源更突出在规模小、相对独立,动力与燃料来源多样化,设备和系统技术性能先进。热电联产顾名思义是热和电同时产出的技术和系统。不分规模大小,不管是否上网,不管建在何处。因此,在小型热电联产系统上两者是有交集的。但两者的含义并不等同。

3.中科院

中国科学院工程热物理学家徐建中院士最初给予的定义为:分布式供电是相对于传统的集中式供电方式而言的,是指将发电系统以小规模(数kW至50MW的小型模块式),分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出电、热或(和)冷能的系统。这个概念是从1978年美国公共事业管理政策法公布后正式先在美国推广,然后被其它先进国家接受的。当今的分布式供电方式主要是指用液体或气体燃料的内燃机、微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池。因其具有良好的环保性能,分布式供电与“小机组”已不是同一概念。与常规的集中供电电站相比,分布式供电具有以下优势:没有或很低输配电损耗;无需建设变配电站,可避免或延缓增加的输配电成本;适合多种热电比的变化,系统可根据热或电的需求进行调节从而增加年设备利用小时;土建和安装成本低;各电站相互独立,用户可自行控制,不会发生大规模供电事故,供电的可靠性高;可进行遥控和监测区域电力质量和性能:非常适合对乡村、牧区、山区、发展中区域及商业区和居民区提供电力;大量减少了环保压力。

徐院士认为分布式供电的特点主要有:(1)供电可以满足特殊场合的需求;(2)可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足;(3)为能源的综合利用提供了可能;(4)为可再生能源的利用开辟了新的方向。

4.清华大学热能系

将一生精力投入到热力学研究的清华大学热能系焦树建教授认为:分布式电站是相对于传统的集中方式而言的发电系统,它将规模较小的发电设备乃至供热和制冷设备,以分散的方式布置在用户附近。分布式电站没有或仅有很低的输配电损耗;无需建立配电站,可以减少输配电成本;适合多种热电比的变化,可使系统根据热负荷或电负荷的需求进行灵活的调节,有利于提高设备的利用率;便于近距离地向用户供冷供热,无需建立昂贵的输送管网,因而既能节省投资费用,又能充分提高能源利用效率,土建安装成本都能降低;各电站互相独立,便于用户自行控制,不会发生大规模的供电事故,因而供电可靠性高;非常适宜于对商业区、居民区、乃至机场和地铁站提高电力、供热和制冷;在清洁燃料的前提下,即使在人口稠密的城市地区,也能满足高标准环保要求。

从事电力系统研究的清华大学电机系朱守真教授则认为:分布式电源是一种直接连接在配电网或者计量的用户侧的电源设备。分布式能源:是指功率不大、小型模块化、分布在负荷附近的清洁环保发电设施,经济、高效、可靠地发电形式。分布式发电的提出是为区别传统集中发电,远距离传输,大联网的发电形式。分布式发电一般直接安装在负荷所在的配电网络上。

5.中国能源网

实际上,在我们中国能源网看来,所谓“分布式能源”是指分布安置在需求侧的能源梯级利用,以及资源综合利用、可再生能源和蓄能设施。通过在需求现场根据用户对能源的不同需求,实现“分配得当,各得所需,温度对口,梯级利用”式的供应能源,将输送环节的损耗降至最低,对能源“吃光用尽”,从而实现能源利用效能、效益的最大化和最优化。

分布式能源是以资源、环境和经济效益最大化为原则确定方式、容量和系统配置,根据终端能源利用效率最优化确定分布式能源系统的解决方案。分布式能源是将用户多种能源需求,以及资源配置状况进行系统整合优化,采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源技术。

分布式能源采用先进的能源转换技术,尽力减少污染物的排放,并使排放分散化,便于周边植被的吸收。同时,分布式能源利用其排放量小,排放密度低的优势,可以将主要污染排放物和温室气体实现资源化再利用,例如:向大棚排放气体肥料。

分布式能源依赖于最先进的信息技术,采用智能化监控、网络化群控和远程遥控技术,实现现场无人职守。同时,也依赖于能源服务公司、需求侧管理服务机制和能效电厂等节能机制为主体的能源社会化服务体系,实现运行管理的专业化,以保障各分布式能源系统的安全可靠运行。

6.中国能源局

国家发展改革委员会能源局在《关于分布式能源系统有关问题的报告》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的能源利用方式。与传统的集中式能源系统相比,分布式能源接近负荷,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、供热等多种能源服务功能,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。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。

总体来看,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,同时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。

 




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责任编辑: 中国能源网

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