分布式能源发展对电网的影响及对策

分布式能源发展对电网的影响及对策 分布式能源发展对电网的影响及对策 国网能源研究院企业战略与管理咨询研究所 李云峰 王峰峰 环球电气2010 年 6 月号 摘要：中国政府在哥本哈根气候峰会承诺 2020 年前，把单位 GDP 碳强度减少 40%至 45%，相当于减排 15 亿吨二氧化碳，占全球减排量四分之一。为了完成上述目标，我国 需要进一步加大对一次能源的利用效率，加大对二次能源开发利用的广度与深度。而扩大 对分布式能源的开发利用正是我国节能减排的突破口之一。 在分布式能源系统中，作为“集中型能源” 的电网企业，一方面要为分布式能源系统提 供备用；另一方面要吸纳分布式能源系统的剩余电力。在相关法规政策健全的情况下，电 网企业可以与分布式能源协调发展，但是，目前，我国分布式能源项目与电网规划不协调、 并网标准不统一、提供备用与回收电价不明确等问题将影响到电网的安全稳定供电，需要 予以充分重视。 本文分析了我国可能扩大分布式能源利用的原因，总结了我国分布式能源利用中存在 的问题，剖析了扩大分布式能源利用对电网企业的挑战，提出了电网企业的应对举措及建 议。 一、分布式能源系统综述 1定义 分布式能源系统,是相对于能源集中生产 (主要代表形式是大电厂或大电网)而言的，它 通过一种能源转换技术的集成运用，在一个区域内同时提供电、热、冷等多种终端能源， 实现能源的梯级利用、高效利用。 其中，输入能源以天然气为主，可再生燃料为辅，利用一切可利用的资源；输出能源 以分布在用户端的热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多 种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统（比如电网）提供支持和补充。目前主 要有“电热联产”与“ 电热冷联产” 两种利用形式。输入能源以天然气为例，分布式能源利用系 统如下图： 2分布式能源的优点 分布式能源利用系统能整合各种能源配置使之最优化，实现用户、燃气、电力企业， 以及环保、节约资源、提高投资效益等方面共赢。具有如下优点： 一是高效性，有利于促进能源的综合利用效率，能源综合利用效率可高达 90以上； 二是环保性，特别是以天然气、燃料电池、可再生能源为燃料的热电（冷）联产系统， 有利于将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标，抑制气候变暖； 三是能源利用的多样性，一方面，作为燃料的“输入能源” 根据机组的需要可广泛选择 甚至混合搭配；另一方面，“输出能源” 可以满足业主对热、电、冷的多方需求。 四是选址灵活性，分布式能源利用系统分布式热电冷联产,由于占地小, 一般写字楼、 商场、宾馆、学校等建筑在地下室均可。没有大型热电厂选址的诸多限制因素。 五是对大电网的补充性，一发面，分布式能源一定程度上可起到调峰的作用；另一方 面，可以减少输配电投资；最后，出现自然灾害时，可以灵活发挥对电网补充性的特长。 3电网企业在分布式能源系统中的地位 分布式能源的开发与利用中，牵涉四大主体，一是政府，政府是分布式能源发展的主 导者与推动者，分布式能源的健康快速发展离不开政府的政策支持与监管；二是业主，投 资建设分布式能源系统，并利用该系统的主体；三是燃气公司或者其他能源供应企业，为 分布式能源系统提供“输入能源 ”；四是电网企业，既要为分布式能源系统提供备用，为分 布式能源的持续运转提供电力支持或补充，当出现剩余电力时又要回收剩余电力，可以说 公司在分布式能源开发利用中扮演不可替代的角色：对“并网且上网” 的分布式能源用户， 一方面需要履行普遍服务义务，为其提供备用，补足用电缺口；另一方面，需要综合调度 其上网电量，确保安全稳定供电；对“并网不上网” 的分布式能源用户，需要根据其本身发 电容量的变化，为其提供充足的电力供应；对偏远地区孤网运行的分布式能源用户，需要 提供安全用电的指导。 二、我国可能大力发展分布式能源的原因 1国外扩大分布式能源利用的推动作用 近年来，根据发达国家资源供需特点，分布式能源发展速度较快，以天然气热电（冷） 联产为例，到 2006 年，美国 CHP 和 CCHP 的装机容量之和超过 85GW，占美国总装机 容量的 8%；自 1990 年以来，英国的 CHP 装机翻了不止一番，到 2007 年已经占到总发 电量的 7%。根据 2008 年英国能源统计摘要，2007 年英国优质 CHP 的装机容量达到 5474MW，所发电量达到 28.6TWh，相当于英国 7%的电力需求； 2005 年，德国 CHP 装 机达到 21GW，发电量占 12.6%。 国别 截至年度 分布式能源装机容量 占发电量的比例 美国 2006 年 85GW 8 英国 2008 年 5474MW 7 德国 2005 年 21GW 12.6% 由此可见，发达国家都非常重视分布式能源的发展，近年来分布式能源的装机容量与 项目数量都飞速增长，分布式能源已为集中能源提供了有效的补充，国外扩大分布式能源 的实践可以为我国提供借鉴，也会有力推动我国进一步加强分布式能源的利用力度。 2我国兑现气候峰会承诺的有效途径 我国政府在气候峰会承诺 2020 年前，把单位 GDP 碳强度减少 40%至 45%，我国减 排的压力很大。分布式能源利用系统一方面促进能源的高效利用，另一方面，以天然气、 可再生能源等为燃料的利用系统，可以有效抑制 CO2 的排放。为了兑现承诺，我国政府可 能会进一步推进分布式能源的开发与利用。 3顺应“能源革命”的必然要求 奥巴马的新能源战略将是世界能源领域革命的开始，其结果是可再生的新型能源取代 传统化石能源的主导地位，由此催生经济增长模式的重大转变，传统的不利于环境的经济 活动的空间将被不断压缩。扩大对分布式能源的利用，一方面，可以提高对传统能源的利 用效率，另一方面，一定程度上可以扩大对新能源的开发利用，减少环保压力，顺应全球 范围内的能源革命浪潮。 4我国能源现状的迫切需求 我国能源资源的现状是：能源资源总量比较丰富、人均能源资源拥有量较低、能源资 源赋存分布不均衡、能源资源开发难度较大。这就要求我国在大力发展集中能源的同时， 根据能源分布情况、能源开采的简易程度，灵活开展分布式能源利用项目，扩大对“非常规 能源”的利用力度，提高对能源的利用效率，促进能源节约。 三、我国分布式能源发展的现状 1现状 一是分布是能源法规政策初步建立。我国政府非常重视分布式能源的开发利用，注重 能源节约与能源的高效利用，注意协调能源利用与环保的关系，出台了一系列政策法规， 比如中华人民共和国节能法、关于发展热电联产的规定、中国中长期能源发展 计划、关于热电联产电站对煤矿资源综合利用的暂行规定等，上述法规政策对分布 式能源发展做出了具体规定和要求，对我国分布式能源的发展提供了指导与规范。 二是对能源的综合利用率有待进一步提高。目前，我国的热电联产机组主要以集中供 热的大型火电机组为主。到 2006 年，我国有超过 2600 个热电联产工程，总装机容量 80GW，占国内火电装机的 18左右。但是，许多热电联产机组属于陈旧机组，能效也较 低，国内燃煤锅炉的平均能效 6065。在一些城市，热量输送的损耗达到 2050 。 三是开展了燃气热电冷联产试点工作。北京、上海和广州是国内发展 CCHP 最早的城 市，截止到 2008 年底，上海已上 14 个项目，总装机容量 8172kW；北京有 11 个项目， 总装机容量为 1.85 万 kW;早期的 CCHP 项目主要是商业建筑，如：办公楼、学校等。 2问题 一是规划的协调性有待进一步加强。目前分布式能源项目建设规划与燃气、电网发展 规划不协调，影响三方的协调发展。 二是相关标准有待建立。目前缺乏分布式能源的建设标准、能效标准、接入天然气管 网和电网的并网标准、电网为其提供备用的费用标准、剩余电量上网的价格标准等。 三、大力发展分布式能源对电网企业的挑战 从国外经验看，集中型能源与分布式能源本身并不矛盾，法规政策健全的情况下，二 者可以相互补充，协调发展。 从我国政府的态度看，随着国内外环境的变化，我国政府可能会加大分布式能源的开 发与利用力度，可能会对电网企业提出更高的要求。 从法规政策现状看，目前我国分布式能源相关法规政策缺失，缺乏统一的规划与标准， 与分布式能源系统相关的四大主体的权利义务界定不清。 从电网企业扮演的角色看，具有公用事业性质的国家电网公司是我国重大骨干型能源 企业，是我国能源利用的重要载体之一，随着我国智能电网的飞速发展，需求侧管理将成 为公司的重要课题之一，对分布式能源用户的智能化管理是其中的重要内容，需要统筹协 调“集中型能源”与“ 分布式能源” 的发展关系。 鉴于上述分析，一方面，我国可能会加大分布式能源的开发利用力度，会对电网企业 提出更高要求；另一方面，当前的法规政策不健全，电网企业的权利得不到应有的保护； 还有，公司在分布式能源利用中扮演提供备用，吸纳剩余电力的重要角色，要履行社会责 任，提供普遍服务，确保安全稳定供电，这对电网企业提出了如下挑战： 1盲目上项目，电网企业压力大 相关主体因利益驱动，在没有跟电网企业事先沟通的情况下盲目上项目，项目建成后 要求上网或并网运行，电网企业从安全稳定供电角度拒绝并网或上网，相关分布式能源业 主通过媒体、网络攻击电网企业，指责电网企业不履行供电义务，一定程度上影响了电网 企业的社会形象，给电网企业带来了社会舆论压力。 2规划不协调，电网企业难调度 国家对分布式能源没有统一的规划，分布式能源项目与电网规划不协调，导致分布式 能源项目建设的随意性、无规划性、与电网建设的不协调性，一定程度影响到区域负荷的 预测，影响到电网企业的备用，加大了电网企业的调度难度。 3标准不统一，电网企业难吸纳 目前国家没有出台统一的接入电网的并网标准，不知多大装机容量的机组可以并网或 上网，电能标准不统一；与集中型能源相比，分布式能源在一定程度上存在出力不稳定的 现象，对其剩余电量，电网企业不好吸纳。 4价格不明朗，电网权益难保障 一方面，电网企业为分布式能源提供备用的标准与价格不明朗，直接影响到电网企业 的权益；另一方面，电网企业回购分布式能源系统剩余电力的价格不明确，业主可能会过 多要求电网企业承担义务，电网企业的合法权益难保障。 五、建议 电网企业在分布式能源发展中扮演重要角色，一方面，要为分布式能源系统提供备用； 另一方面，要吸纳分布式能源系统的剩余电力。为了更好发挥电网企业的作用，一方面， 要积极建议国家出台相关政策，明确界定各方主体的权利义务；另一方面，为更好适应国 家可能进一步发展分布式能源的需求，要超前谋划，积极应对，具体建议如下： 1对国家的建议 （1）统一项目规划 建议国家统一项目规划，将分布式能源发展规划与燃气建设和电网建设规划有机融合， 至少保持 5 年内或短中期规划的协调统一，避免项目建设的随意性，降低电网企业的负荷 预测难度，克服随意上项目对电网安全稳定运行带来的冲击。 （2）严格项目核准