分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀及新時代新需求研究

劉心喜，林玉泉，阮慧鋒，張鐘平

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分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀及新時代新需求研究

劉心喜1，林玉泉2，阮慧鋒1，張鐘平1

（1.華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.華電佛山能源有限公司，廣東 佛山 528100）

對分布式能源整體發(fā)展進(jìn)行概述，詳細(xì)闡述分布式能源項目開發(fā)前期及投產(chǎn)項目存在的問題并提出相應(yīng)建議。項目開發(fā)中應(yīng)嚴(yán)格把握冷熱負(fù)荷量，設(shè)計單位應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念以適應(yīng)分布式能源設(shè)計需求，項目運行和維護時不應(yīng)照搬火電管理思維，應(yīng)探索適合分布式能源的方式。隨著技術(shù)發(fā)展，分布式能源出現(xiàn)新的發(fā)展模式，并不斷向多能互補、互聯(lián)網(wǎng)+分布式能源、區(qū)塊鏈分布式能源等方向發(fā)展。

分布式能源；發(fā)展現(xiàn)狀；新時代；新需求

1 引言

受國際與國內(nèi)綜合環(huán)境影響，我國能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入戰(zhàn)略調(diào)整期。分布式能源具有能量梯級利用和運行靈活、“量體裁衣”式設(shè)計、需求側(cè)響應(yīng)快、污染少等優(yōu)點。發(fā)展光伏、天然氣、風(fēng)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿确植际侥茉?，已?jīng)成為我國應(yīng)對氣候變化、保障能源安全的重要內(nèi)容。積極發(fā)展分布式能源對于增強我國能源結(jié)構(gòu)合理性、促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

分布式能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展已處于快速發(fā)展時期。較早進(jìn)入分布式能源領(lǐng)域的企業(yè)已經(jīng)取得了一批先進(jìn)示范工程項目，為后續(xù)分布式能源發(fā)展提供了參考和寶貴的經(jīng)驗。然而，因為資源、政策、市場環(huán)境等各種原因，分布式能源的發(fā)展相對緩慢，分布式能源領(lǐng)域并未迎來爆發(fā)式的增長。因此，對現(xiàn)有分布式能源項目發(fā)展情況進(jìn)行分析、總結(jié)，顯得很有必要。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)在服務(wù)領(lǐng)域快速發(fā)展，分布式能源已有新的發(fā)展態(tài)勢，將上述技術(shù)與分布式能源結(jié)合并轉(zhuǎn)化應(yīng)用，將會形成一批新業(yè)態(tài)新模式分布式能源示范項目。

2 發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題分析

2.1 整體發(fā)展情況

無論是五大發(fā)電集團、電網(wǎng)公司，還是燃?xì)馄髽I(yè)均積極布局分布式能源產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)大批項目陸續(xù)開工建設(shè)，呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。然而已投產(chǎn)的項目存在諸多問題，部分經(jīng)營狀況不佳，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①系統(tǒng)供能能力與用戶側(cè)需求匹配不佳，項目實際運營時冷、熱負(fù)荷均發(fā)生不同程度的變化，在能源的量和質(zhì)普遍存在供給側(cè)與需求側(cè)的不匹配的現(xiàn)象；②容量適配度存疑、運行小時數(shù)低，冷熱負(fù)荷對容量的影響較大，由于項目開發(fā)過程缺少負(fù)荷審查環(huán)節(jié)，設(shè)計容量與實際負(fù)荷的適配度存疑；③運維成本高、缺乏專業(yè)的運營模式和精細(xì)化的管理模式，分布式能源系統(tǒng)復(fù)雜，對運維人員技術(shù)水平要求較高，集團運營人員多停留在“火電思維”，缺乏專業(yè)的運營模式和精細(xì)化的管理模式，導(dǎo)致運營成本高；④環(huán)保收益未顯性化，當(dāng)前全社會已逐漸認(rèn)識到天然氣分布式能源是節(jié)約能源、改善環(huán)境的有效措施，但直至目前社會未將節(jié)能環(huán)保收益定量化和顯性化，投資企業(yè)尚未從環(huán)保方面受益；⑤固定投資高、回收期長，系統(tǒng)原動機設(shè)備大多需要進(jìn)口，我國還未掌握其核心技術(shù)。加上受制于政策、市場機制、價格等因素，項目盈利能力低，投資回收期長[1]。

2.2 項目前期開發(fā)階段

項目前期冷熱負(fù)荷預(yù)測不精準(zhǔn)，造成裝機普遍偏大。分布式能源項目設(shè)計的原則是“以熱定電，欠匹配”，冷熱負(fù)荷的精準(zhǔn)預(yù)測對后續(xù)的裝機方案、能源利用效率乃至整個項目的盈利水平有著很大的影響。然而前期設(shè)計開發(fā)人員并未對冷熱負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，并未得到逐時負(fù)荷曲線，忽略了各種不確定因素對冷熱負(fù)荷預(yù)測的影響，再加上“大火電思維”以裝機容量定級定崗，項目開發(fā)人員普遍裝機偏大，造成機組利用小時數(shù)低、整體經(jīng)營狀況不佳。冷熱負(fù)荷預(yù)測時應(yīng)根據(jù)不同業(yè)態(tài)、不同冷熱負(fù)荷需求，開展實地調(diào)研與軟件模擬，考慮各種不確定性因素得到逐時負(fù)荷、典型日、初夏秋冬不同季冷熱負(fù)荷曲線，這能為后續(xù)裝機方案比選提供最直接可靠的依據(jù)。

設(shè)計規(guī)劃套用火電設(shè)計思維，并未為分布式能源“私人訂制”進(jìn)行設(shè)計。以往規(guī)劃設(shè)計院簽訂設(shè)計合同依據(jù)裝機容量來確定。而分布式能源冷熱是主產(chǎn)品，電是副產(chǎn)品。按照以往合同簽訂相應(yīng)的合同額較低，設(shè)計單位的資源、技術(shù)力量投入相對較弱，這樣容易造成設(shè)計存在部分不合理的地方。分布式能源雖然是比較新興的事物，但國內(nèi)已有部分設(shè)計單位開展相關(guān)工作并且獲得大量寶貴經(jīng)驗，項目開發(fā)時可聯(lián)系具備相關(guān)業(yè)績的單位設(shè)計。更重要的是，從事分布式能源相關(guān)單位應(yīng)深刻認(rèn)識到分布式能源與傳統(tǒng)大火電的區(qū)別，規(guī)劃設(shè)計院也應(yīng)適應(yīng)電力發(fā)展潮流，積極融入分布式能源發(fā)展中，充分考慮各個項目邊界條件的不同，對每個項目進(jìn)行“一項一設(shè)”，真正做到“量體裁衣”式設(shè)計。

項目開發(fā)未按計劃推進(jìn)，項目開發(fā)速度落后于冷熱用戶迫切需求。區(qū)域型分布式能源大多在工業(yè)園區(qū)，園區(qū)企業(yè)熱負(fù)荷需求比較高。而在項目開發(fā)過程中，因為各種原因造成分布式能源項目進(jìn)度滯后于用熱企業(yè)生產(chǎn)需求，用熱企業(yè)自己投資建設(shè)蒸汽鍋爐，樓宇型分布式能源同樣存在類似問題，用戶會采用電制冷制冷，燃?xì)忮仩t制熱，以上行為很容易造成設(shè)備空置率高、利用小時數(shù)低等情況?？蓛?yōu)先安排電制冷機組及燃?xì)忮仩t的調(diào)試以滿足用戶需求。

考慮天然氣、用水、電力接入等工程費時費力，建議這工作由業(yè)主單位專門組織力量攻克，并明確進(jìn)度目標(biāo)，確保與主體工程同步。

2.3 項目運維情況

分布式能源項目運維人員大多來自火電廠，他們習(xí)慣依據(jù)火電的管理運維模式去管理，甚至包括部分上級單位管理人員，對項目的人員配置、運維模式、管理模式?jīng)]有細(xì)心甄別區(qū)分，造成管理混亂。對區(qū)域型分布式能源，大體可參照火電模式去管理，而對樓宇型的則應(yīng)充分考慮差異性綜合各方面因素，制訂相適應(yīng)的運維規(guī)章制度。切不可完全按照火電非停技術(shù)監(jiān)督管理來管理內(nèi)燃機非停，內(nèi)燃機跳機對電網(wǎng)、對冷熱用戶短期內(nèi)并不會造成多大影響，建議可用“供能中斷”理念來代替非停管理。無論是區(qū)域型還是樓宇型分布式能源，應(yīng)至始至終樹立客戶至上的理念，轉(zhuǎn)變思想，服務(wù)好客戶。燃?xì)獍l(fā)電原動機設(shè)備國內(nèi)研究力量不足，現(xiàn)在市場上90%以上機組是從國外進(jìn)口。國內(nèi)已有部分研究院所開展燃?xì)廨啓C、燃?xì)鈨?nèi)燃機的研究，但壽命及可靠性與國外設(shè)備差距較大。雖然我國企業(yè)與GE等國外燃?xì)廨啓C制造商合作，但核心技術(shù)國外公司并未轉(zhuǎn)讓，因此導(dǎo)致項目總投資難以下降[2]。項目運行期間檢修維護費用較高，據(jù)不完全統(tǒng)計其費用占運行成本的50%以上，嚴(yán)重制約著分布式能源企業(yè)的盈利能力。建議在項目調(diào)試期間、設(shè)備廠家檢修維護期間，安排技術(shù)人員現(xiàn)場學(xué)習(xí)及理論培訓(xùn)，打造自己的檢修隊伍，有效減少檢修部分費用。

3 新時代發(fā)展態(tài)勢

3.1 發(fā)展趨勢分析

我國分布式能源發(fā)展不斷提速，已從啟動階段轉(zhuǎn)入快速發(fā)展階段，發(fā)展模式也從單一模式向綜合模式過渡，試點示范也更突出多能互補、多元融合和供需互動。已投產(chǎn)的分布式能源項目多是涵蓋天然氣網(wǎng)、電力網(wǎng)、熱網(wǎng)等的從產(chǎn)業(yè)鏈上游向下游縱向延伸的合縱模式。當(dāng)下分布式能源發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥蛻粜枨鬄橹行牡娜诤隙喾N業(yè)態(tài)多種新技術(shù)的一站式服務(wù)的橫向互聯(lián)模式。

能源供應(yīng)側(cè)方面已經(jīng)打破了不同能源品種單獨規(guī)劃設(shè)計、獨立運行的傳統(tǒng)模式，能源開發(fā)利用形式呈現(xiàn)出從單一能源向多元集成系統(tǒng)發(fā)展的態(tài)勢，更多的是將天然氣分布式冷熱電聯(lián)供、分布式光伏、分散式風(fēng)電、地源熱泵等多種能源綜合起來一體化利用。

之前分布式能源僅僅是冷熱電三聯(lián)供產(chǎn)品，服務(wù)對象是工業(yè)園區(qū)或者樓宇的冷熱需求用戶，電能則是大多自發(fā)自用余電上網(wǎng)。現(xiàn)如今提供產(chǎn)品范圍逐步實現(xiàn)橫向“電熱冷氣水”多能供應(yīng)。

能源各環(huán)節(jié)耦合方面，“源—網(wǎng)—荷—儲—用”能源多供應(yīng)環(huán)節(jié)之間的生產(chǎn)協(xié)同、管廊協(xié)同、需求協(xié)同以及生產(chǎn)和消費間的強互動，實現(xiàn)多元能源互補互濟、協(xié)調(diào)優(yōu)化。

3.2 多能互補集成優(yōu)化

多能互補技術(shù)能有效提高能源系統(tǒng)運行效率、設(shè)備利用率，追求能源的梯級利用，提高能源利用效率。減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，有效解決能源消納問題，避免能源浪費，同時能有效帶動當(dāng)?shù)赝顿Y，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展和科技創(chuàng)新。在能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃中“多能互補”被七次提及，同時也將實施多能互補集成優(yōu)化工程作為能源發(fā)展“十三五”主要任務(wù)之一。由此可見，從國家層面頂層設(shè)計，引領(lǐng)分布式能源潮多能互補方向發(fā)展。

多能互補、集成優(yōu)化是分布式能源發(fā)展的新內(nèi)涵。多能互補是能源供應(yīng)側(cè)多種能源子系統(tǒng)之間互補協(xié)調(diào)，強調(diào)其互補互濟，向智能化、扁平化、個性化的用能方式轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)能源的就地取能、就地消納。

3.3 互聯(lián)網(wǎng)思維下的發(fā)展

由于分布式能源與互聯(lián)網(wǎng)存在某些共通點，分布式能源與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展也將越來越緊密。華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心主任曾鳴認(rèn)為[3]，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，分布式能源未來發(fā)展將獲得關(guān)鍵技術(shù)支撐。能源互聯(lián)網(wǎng)是提高分布式能源智能化、靈活化的有效途徑，且有助于分布式可再生能源與金融的創(chuàng)新結(jié)合。分布式發(fā)電與智能電網(wǎng)以及用戶側(cè)服務(wù)的有機融合有賴于能源互聯(lián)網(wǎng)的支撐。

由于大量可再生能源存在間歇性與波動性特點，決定了能源供給在時間上的變動，雖然分布式能源具有就地消納特點，可解決空間上的難題。但如何解決時間軸上的不一致，發(fā)揮出最大的集成效應(yīng)，這將是互聯(lián)網(wǎng)要解決的核心問題。

近年來區(qū)塊鏈因其開放、共識、去中心、去信任、交易透明、不可篡改、可追溯等特點受到越來越多的關(guān)注。國內(nèi)外研究人員已經(jīng)將分布式能源與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于能源交易、電動汽車充放電管理領(lǐng)域。雖然區(qū)塊鏈技術(shù)的廣泛應(yīng)用存在一定的技術(shù)瓶頸，而區(qū)塊鏈與分布式能源基于去中心化等共同點，相信能源區(qū)塊鏈將會在分布式能源領(lǐng)域得到更多應(yīng)用。

4 總結(jié)與建議

分布式能源發(fā)展已經(jīng)逐步增速，但不可否認(rèn)的是現(xiàn)階段分布式發(fā)展依舊存在一些問題。隨著技術(shù)進(jìn)步，分布式能源又將出現(xiàn)新的發(fā)展模式。

國家能源產(chǎn)業(yè)政策頂層設(shè)計、地方政府專項政策激勵，這些都在推進(jìn)分布式能源發(fā)展。新時代新需求下分布式能源發(fā)展有新的內(nèi)涵，新形勢下分布式能源發(fā)展必將成為實現(xiàn)國家能源革命的重要力量。

［1］劉滿平.我國天然氣分布式能源發(fā)展制約因素及對策研究［J］.中外能源，2014（01）.

［2］何竹春，文守成，李繼東.淺議我國天然氣分布式能源的發(fā)展趨勢［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29（05）：50-51.

［3］曾鳴.能源互聯(lián)網(wǎng)背景下分布式能源未來發(fā)展關(guān)鍵支撐技術(shù)［J］.電氣時代，2018（01）：36-37.

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕

2095－6835（2018）19－0093－02

F426.22

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.093

劉心喜（1991—），男，碩士研究生，主要從事分布式能源檢測和系統(tǒng)后評估研究工作。