北京分布式能源項目規劃建設的問題與對策

趙振宇，楊雨佳，郭潤凡

（1.華北電力大學 工程建設管理研究所新能源電力與低碳發展研究北京市重點實驗室，北京 102206；2.四川大學 商學院，四川 成都 610064）

分布式能源作為一種節能減排、安全靈活的能源發展方式，可有效應對大中城市能源供應、能源安全和環保問題，有助于實現能源?經濟?環境協調、可持續發展。北京面臨著能源供應和環保的雙重壓力，因此對清潔能源進行高質量開發利用尤為迫切。分布式能源項目規劃建設是北京及京津冀實施綠色能源行動計劃的新的重要組成。

在相關研究方面，已有專家通過分析北京可再生能源資源條件、開發現狀，從開發與節能兩個層面分析太陽能熱利用、生物質燃氣和建筑節能改造，提出北京農村可再生能源發展戰略；從規劃、機制、能源、服務方面提出京津冀可再生能源區域一體化發展戰略；根據北京可再生能源利用現狀和城市規劃目標，采用綜合能耗法分析可再生能源的應用對北京城市發展的意義，分析并預測可再生能源應用前景。Zhao等基于歷史數據建立年度能源基礎參考模型測算可再生能源的并網空間，以實現北京 2030年減排目標。肖紅波等通過對北京農村能源消費現狀進行分析，發現北京農村能源發展存在的問題并提出解決辦法；梁詠華等開展了平谷區王辛莊鎮太后村新村利用可再生能源規劃設計方案探究。現有成果對北京分布式能源發展具有借鑒作用，但目前針對北京分布式能源項目規劃建設的系統性研究尚少。因此，本文將聚焦北京，從區域分布式能源的特點和現狀出發，分析影響北京分布式能源發展的問題，探討并提出相應的對策。

1 北京分布式能源分布特點

北京分布式能源品種較齊全，主要包括天然氣、太陽能、風能、地熱能、生物質能等，但總量相對較少。

從能源稟賦來看，北京屬于典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，屬Ⅱ類太陽能資源區，年平均日照達到2 763 h，具有發展太陽能和風能的良好條件。風能資源儲量約為460萬kW，但目前利用量只有45萬kW，利用率僅約9.78%；北京處于華北平原，地熱資源充足，生物質能種類豐富，具備較好的可開發性。

從地域分布來看，各種分布式能源在北京呈大塊分散、小塊聚集的區域狀分布。可利用的分布式能源主要分散在城市邊緣遠郊區，其中又以延慶、懷柔、密云、大興分布最為集中。不同類別能源分布特點不同，可利用的分散式天然氣主要呈散點狀分散在各個區域，以醫院、賓館項目為主；太陽能資源主要分布在延慶、密云等生態涵養區；風能資源主要分布在延慶、門頭溝等北部及西北部山區；地熱能主要分布在昌平、順義等區縣；生物質能主要分布在通州、門頭溝等城市發展新區和生態涵養區。

北京分布式能源發展具有能源需求與分布式能源資源分布不匹配的特點。從文獻［8］中的數據可看出，順義、朝陽和房山區是北京能源需求的主要區域，分別占北京總能耗的19%、14%和12%，但這3個區的分布式能源種類和數量相對較少；而能耗僅占0.93%的延慶縣則具有豐富的太陽能、風能、地熱能和生物質能資源。因此需要區域間合理配置以實現協同發展。

2 北京分布式能源項目現狀分析

在分布式能源利用方面，北京領先全國，已建成并投產了一批天然氣分布式能源項目。2019年北京光伏發電均由分布式項目提供，截至年底，北京分布式光伏發電累計裝機容量達到46萬kW，與2018年相比增長了31.43%；北京風能分布式能源項目建設逐步推進，到2020年力爭風電裝機規模達到500 MW；近年來生物質能和地熱式分布式能源項目也逐漸增多。按能源資源從獲取、轉化、儲存到運用至負荷端的順序繪制的北京典型分布式能源系統結構如圖1所示。

圖1 北京典型分布式能源系統結構Fig.1 Structure of a typical distributed energy system in Beijing

北京已實施和在建的天然氣分布式能源項目有數十個，類型涉及會議中心、火車站等，其中已建成的項目包括石油創新基地能源中心、金雁飯店能源中心、燃氣集團指揮調度中心等。在能源供應方面，已形成了較為完整的燃氣供應系統；在能源轉換方面，作為北京的主要分布式能源，運用于醫院、車站等小型分布式天然氣項目的熱電聯產技術成熟、效率較高；在能源存儲方面，儲氣設施建設起步較早，以建設地下儲氣庫為主，輔以增加液化天然氣（LNG）中小液化裝置和LNG接收站儲罐，用以保障區域的天然氣調峰應急需求；在負荷端，開發了多種能源類型冷、熱、電、蒸汽多聯供（CCHP）系統，例如北京燃氣集團指揮大樓的燃氣內燃機與余熱補燃型溴化鋰吸收式制冷機對接的供能系統，利用發電煙氣余熱制冷、制熱，提供熱水，實現能源綜合利用。同時，為構建綠色低碳、安全高效的現代能源體系，在“十三五”規劃基礎上《北京市打贏藍天保衛戰三年行動計劃》指出，自2018年9月起，原則上北京不再新建天然氣熱電聯產和天然氣化工項目。

對于分布式太陽能項目，在能源獲取方面，北京多采用建筑一體化太陽能幕墻光伏發電系統，充分利用屋面；在能源轉換方面，重視發展高溫熱水集熱、逆變器以及兆瓦級太陽能熱發電系統集成應用等技術；在能源儲存方面，多利用高效蓄能電池來實現太陽能跨季節蓄熱；在負荷端，注重分布式太陽能項目與城鄉建設結合，打造新能源惠民工程。

在風電開發方面，北京采用“分散開發，集中管理”方式，重點推進官廳風電場工程、八達嶺新能源產業基地項目、昌平青灰嶺風光互補等項目。在能源獲取方面，利用全球定位系統等技術建立風能數據庫，為選址提供參考；在能源轉換方面，力爭實現分布式風機關鍵部件國產化；在能源存儲方面，重點推動風電變頻控制系統、并網控制系統等技術，提高風電集成能力，增加區域電網的供電可靠性；在負荷端，已有風電場持續向首都電網輸送綠色電力。

北京分布式生物質能利用的重要項目有阿蘇衛垃圾填埋場沼氣發電、海淀區六里屯垃圾填埋場沼氣發電等。在能源獲取和轉換方面，大力推進生物液體燃料、大型高效技術的研發和產業化，增強廢物的循環利用；在能源存儲方面，采用全密閉作業，將沼氣存儲在儲氣柜中。

北京還是我國地源熱泵產業起步較早且比較成熟的市場之一，典型的項目有奧運村污水源熱泵工程、順義花博會熱泵系統等。在能源獲取方面，以重點功能區和高科技園區的建設為依托，建設熱泵建筑一體化系統工程以及與其他能源結合的熱泵供暖（制冷）工程；在能源轉換方面，推進高效新型的污水源、再生水源、工業余熱等熱泵供熱制冷系統研制，拓寬熱泵的利用領域；在負荷端，通過推廣利用地熱資源供暖、供電的智能建筑，滿足環保需求。

北京分布式能源利用由能源管理中心統籌，連接能源獲取、轉換、存儲、利用以及主電網等5個環節，建成集中式和分布式協同發展的多能協同綜合能源網絡。北京分布式能源項目建設概況如表1所示。

表1 北京分布式能源項目建設概況
Tab.1 Overview of the construction of distributed energy projects in Beijing

類別 能源供應 能源轉換 能源存儲 負荷端天然氣 完整城市天然氣輸配系統 冷熱電三聯供、空氣源熱泵7座儲氣庫群、3座LNG接收站、LNG中小液化裝置、LNG接收站儲氣罐CCHP系統太陽能 延慶建筑一體化示范工程 研究核心設備 高效蓄能電池 “陽光雙百”惠民工程風能 風能數據庫 國產化核心技術 風電變頻控制系統 分散開發、集中管理延慶、密云、大興區域聯供與多村聯供大中型沼氣集中供氣地熱能 熱泵建筑一體化 “鳥巢”板式換熱器、“花博會”地埋換熱管等生物質能 生物直燃技術 供暖、沼氣發電 沼氣儲氣柜成型燃料、延慶地熱工程熱儲層供暖、供電、“地源熱泵、水源熱泵、地熱梯級利用結合燃氣鍋爐調峰”組合供暖

3 北京分布式能源項目建設問題分析

3.1 分布式天然氣項目

（1）項目運行率過低問題。在已建成項目中有超過一半的項目因有更合適的替代能源、采用進口設備運行維護難、設計不合理、需更新改造等多種原因處于停運或很少運行的狀態，造成很大的浪費。

（2）高成本問題。目前的天然氣分布式能源項目多為獨立的樓宇型熱電聯產，低收益、高成本是導致其發展受限的重要原因。

3.2 分布式風光能源項目

（1）風電市場問題。風電難以儲存，源網荷要保持實時平衡的技術特征決定了風電的技術經濟依賴性。為應對分散式風電產能過剩、分布不均的情況，北京采用“余電上網”的措施。然而，由于本地風電市場對風電的價格激勵主要集中在上游發電環節，對下游電網的激勵不足，造成上游競爭、下游壟斷的市場局面，使風電出現上網交易量和交易價格發生扭曲的問題。

（2）宣傳問題。分布式能源與民生息息相關，在解決了風、光能源利用的技術問題后，還需要解決可利用分布式能源與用戶的適應度以及普及程度較低的問題，并做好有效的宣傳推廣工作。

（3）資源綜合利用問題。風能適于與太陽能技術結合，形成風光互補的能源項目，以實現資源綜合利用，進一步提高供電穩定性。然而，北京風光互補項目尚處于起步階段，能源綜合利用程度低，缺乏典型的大型示范項目。

3.3 其他分布式項目

（1）政策支持問題。從北京分布式生物質能、地熱能項目相關政策來看，現有的政策大都是以財政補貼為主的正向激勵政策，尚缺乏能培育項目自身市場競爭力、保證項目可持續經營和長期收益的長效性的政策支持。

（2）技術創新問題。尚未能有效地根據北京不同地區地熱資源的特征，因地制宜地采用相應的技術高效利用資源，發揮項目效益。

4 北京分布式能源發展對策措施

通過分析北京分布式能源建設現狀和存在的問題得到的北京分布式能源問題與對策邏輯圖如圖2所示。

圖2 北京分布式能源問題與對策邏輯圖Fig.2 Problems of distributed energy in Beijing and the logic diagram of their associated countermeasures

4.1 技術層面

（1）加強設備質量提升，降低成本。解決分布式天然氣項目停運問題的關鍵是要做好立項的科學論證，保障運行調試的安全，提高設計水平，降低設備更換的頻率，減少項目成本，增強分布式能源項目競爭力。

（2）因地制宜發展技術，增強適應度。分布式天然氣、地熱項目等具有與用戶種類、周圍環境等因素相關度高的特點，因此，亟待加大對區域能源接受能力、利用方式等的研究調查，因地制宜地發展，處理好分布式能源供應端與用戶端的關系。

（3）推進設備國產化進程，提高競爭力。大量進口的設備、技術是分布式能源行業成本居高不下的原因之一。要獲得長遠發展，必須推動設備核心技術的自主研發。例如在分布式天然氣利用中，改變由于北京空氣品質與進口微燃機要求的差距較大所導致的設備運行后過濾器更換頻繁的情況。還應鼓勵當地中小企業積極參與，提高行業的活力和創新力。

4.2 政策層面

（1）加大宣傳力度，提高社會認知度。將對分布式能源的利用運用到首都惠民工程和居民日常設施中。從觀念和行動兩方面入手，提升用戶滿意度，調動供應商的積極性，解決風光資源宣傳問題，大面積推廣“陽光雙百”“風光互補路燈”等公共服務。并繼續推動能源公共服務向農村延伸，形成城鄉協調、南北均衡的基礎設施布局。

（2）制定階段性政策獎勵，刺激投資。一方面，應進一步細化分布式能源政策，做好政策落實工作。實行經濟補貼與鼓勵并行，制定階段性的獎勵政策并設置好獎勵政策的下限和上限，刺激當地的投資；另一方面，應做好保障性政策支持，杜絕違規行為的發生。

（3）建立示范性工業園區及項目。可考慮在北京郊區探索建立示范性工業園區及項目，由政府牽頭，帶動社會各階層認識、了解、支持、參與分布式能源項目。通過示范性項目，大力推廣小規模分布式能源發展，以區域為單位發展分布式能源，實現區域聯動。將《北京綠色制造實施方案》中示范創建要求的五十個能源管理中心盡快落實到各區域，綜合考慮區域、能源供應、地理等因素，規劃各區域需建設的能源中心種類和數量。

4.3 市場層面

（1）適度超前規劃。電網企業應在每年開展電網規劃時，根據當地各區域內分布式能源電源的發展規模、裝機容量、接入需求等基本情況，預測未來分布式能源的市場需求情況。根據此預測，分區域地提出分布式能源接入的計劃，制定年度接入系統方案和投資建議，做好頂層設計工作，統籌分布式能源市場建設工作。

（2）健全市場監管機制。對分布式能源市場的監管可分為入口和出口兩個方面進行。入口是指對市場準入的監管，出口是對實施情況的監管。出口是硬性關卡，需要加強把關，嚴格監控實施情況，杜絕“偷漏補貼”的情況出現。而入口則是軟性關卡，根據市場情況的不同，可以采取不同的應對措施，在市場環境不利時，應當適當放寬考核標準，擴大市場準入。而在市場環境較好時，減少對分布式能源市場價格的宏觀控制。

（3）建立合理價格機制，完善市場上、下游產業鏈。為解決風電市場問題，需要繼續完善北京市場上、下游產業鏈，形成開放的競爭機制。北京應積極鼓勵社會資本投資，配合推進京津冀電力交易市場建設，完善部分能源的特許經營制度。

4.4 區域能源管理層面

（1）健全區域性分布式能源系統。應綜合考慮北京地價等因素，建立區域性能源中心，將分布式能源項目點向區域能源中心聚集，以綠色企業集聚化發展、綠色服務平臺建設為重點，優化園區規劃布局，合理控制園區的土地開發強度，提高土地節約集約利用水平。中心系統實現規模化開發，并網式發展。同時，需要支持自發自用的小規模項目，滿足區域能源需求，有效解決風光資源綜合利用問題。并加快延慶八達嶺經濟技術開發區、亦莊金鳳科技園等微電網示范工程建設。

（2）加強區域之間溝通交流，平衡負荷。在實現區域能源自發自用后，應爭取做到區域之間交流互通，充分利用余電余熱，加速區域能源循環，在落實接網消納條件的基礎上有序推進項目建設。北京各區域分布式能源發展應考慮季節、溫度、時間因素來合理分配冷、熱、電功率，加強區域之間的聯系，增強供能穩定性，增加收益，推動分布式能源成本偏高等問題的解決。

（3）優化項目管理結構。需要根據具體情況制定相應標準規范對分布式能源項目投建和運營進行指導，制定完整的能源梯級利用方案。調動現有的產業聯盟和優勢企業，實現規模化開發，發揮資源開發整體效益，實現統一規劃、整體開發。

5 結 語

北京作為典型的能源輸入型城市，要在減量發展前提下打贏“藍天保衛戰”，并實現能源綠色低碳目標，需因地制宜挖掘可再生能源資源利用潛力、開發分布式能源。北京分布式能源資源包括太陽能、風能、天然氣、地熱能、生物質能等多種類型，在清潔、低碳能源發展的背景下，首都分布式能源項目建設總體上向著多元化、清潔化的方向發展。但在項目運行、資源利用、成本費用、政策支持、市場開發、技術創新等方面仍存在一些制約北京分布式能源發展的問題，建議從政策引導、做好宣傳、合理規劃、技術提升、加大監管、優化結構、長效激勵、示范引領等方面形成組合策略加以解決，確保北京分布式能源開發建設高質量發展。未來應進一步開展首都不同區域、不同類型清潔能源項目規劃建設的科學性、精準性研究，為推動首都及京津冀地區能源綠色高效轉型提供支持。