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文档简介
分布式能源发展探讨主讲人:陈柳钦研究员、教授
中国能源经济研究院战略研究中心主任2013年11月18日
陈柳钦,1969年4月生,男,湖南省邵东县人,中国能源经济研究院战略研究中心主任,教授,研究员。国内知名学者,著名经济学家,产业经济和能源经济问题专家。兼多所大学客座教授、兼职教授和特聘教授,为中国工业节能与清洁生产协会专家库成员,北京国际能源专家俱乐部成员。
中国能源经济研究院(ChinaInstituteofEnergyEconomics,英文缩写:CIEE)是以中共中央机关报人民日报旗下传媒中国能源报为依托,在国家能源委员会和国家能源局的支持下建立的专业能源经济研究平台。
中国能源经济研究院是全面研究中国能源经济问题的研究机构,致力于打造服务于国家能源战略决策、统筹协调行业管理和企业发展的能源智库。目录一、分布式能源概述二、分布式能源在国外应用三、分布式能源在国内应用四、分布式能源发展未来一、分布式能源概述
美国学者杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中指出,新能源是支撑第三次工业革命的关键因素,势必对各国能源战略产生重大影响。
当今世界各国能源发展面临着结构、效率、安全和环境四大问题,分布式能源系统可能是一个有效的解决途径。
分布式能源”(DistributedEnergySystem,简称DES)是相对于传统的大型中心电厂(可缩写为CE)而言的概念,是指分布在用户端的能源综合利用系统。传统的大型电厂CE往往远离终端用户,向大机组、大电网、高电压方向发展,而分布式能源是把供能系统建在用户现场或邻近,利用当地的清洁能源(主要是天然气)、可再生能源或工业余热余压来发电及供热,首先满足当地用户的电、热、冷、蒸汽、生活热水各种负荷的需要。因此,分布式能源是一种在地域上分散的,相对独立的供能系统。与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。
(一)分布式能源系统的概念
分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式,既可独立运行,也可并网运行,而无论规模大小、使用什么燃料或应用的技术。分布式能源高效、节能、环保,目前许多发达国家已可以将分布式能源综合利用效率提高到90%以上,大大超过传统用能方式的效率。由于这种能源利用方式正处于发展过程,因此无论是国内还是国外,在概念和名词术语的叙述和采用上均比较混乱。
在分布式能源系统中,一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;
二次能源以分布在用户端的热电冷(植)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提供支持和补充;
在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,实现适度排放的目标;
在管理体系上,依托智能信息化技术实现现场无人值守,通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障;
各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援,互保能源供应的可靠。
世界各国和中国对于分布式能源的定义也是“仁者见仁,智者见智”,专家们纷纷给出自己的定义。
分布式能源系统是受到互联网革命影响的一个新生事物,其实人们对于它的认识仅仅是一个开始,繁多的问题难以认识到位,所以也很难给出一个准确的,经得起时间考验的,并为多数人共识的定义。
根据美国能源署的定义,分布式能源系统是产生或储存电能的系统,通常位于用户附近,包括生物能发电、燃气轮机、太阳能发电和光伏电池、燃料电池、风能发电、微型燃气轮机、内燃机以及存储控制的技术。分布式能源可以连接电网,也可以独立工作。区别于大型集中式电站,分布式能源系统一般的容量从小于1kW到几十MW不等。
综上所述,当前分布式能源系统应包含四层含义:
一是接近负荷,是能源需求侧的能源管理,是利用天然气等清洁能源、当地可再生能源或工业余热余压等,把发电和供能系统建在用户附近的能源管理;
二是能源的梯级利用和综合利用,提高能源的综合效益,实现能源的高效!经济和环境效益;
三是多种清洁能源的匹配使用,满足用户冷、热、电、蒸汽、生活热水等各种负荷的需求;
四是智能化,运用自控系统和智能管理平台在一定范围的优化运行和调度下,利用低谷燃气资源和低谷电力资源为用户蓄能、储能,实现燃气、电力、供暖、制冷、热水的供需平衡和优化组合。
我们认为,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。
分布式能源直接安装在用户端,通过在现场对能源实现温度对口梯级利用,尽量减少中间输送环节的损耗,实现对资源利用的最大化。
(二)分布式能源系统运行模式分析
分布式能源系统发电在我国主要有独立运行模式和公用电网联网运行模式两种。
独立运行模式主要用于大电网覆盖不到的边远地区、农牧区,由分布式能源系统单独供电。我国在近、中期应高度重视独立运行模式的发展,这对于解决“三农”问题有重要意义。
联网运行模式主要用于电网中负荷快速增长区域和重要的负荷区域,分布式能源系统电源接人公用电网的配电网或者负荷安装处,与公用电网一起向负荷供电。为了保证用户的供电可靠性,采用联网运行模式是分布式能源系统未来发展的主要形式。(三)分布式能源供给系统
热电冷联供是利用燃气内燃发电机组余热进行有效利用的新节能方式。在热电冷联产系统中,发电机组输出电能的同时,以机组废气的热量为能源,烟气通过特制的热交换系统加热介质水,使水温达到一定温度,通过溴化锂冷水机组制冷或制热,然后经过风机盘管空调器给房间制冷或供热。根据测算,燃气内燃发电机组每提供100千瓦的电力,排出的尾气余热可满足2500平方米的采暖需求及1300平方米的制冷需求,既节能环保,又可以带来巨大的经济效益。北京燃气集团天然气分布式能源装置热电联产系统能量植物(energyplant)作为能量资源,特别是可代替石油的作为碳水化合物给能源的一些有用植物。这些植物生长迅速,并含有大量碳水化合物,如桉树和橡胶树之类的植物以及苍珊瑚等都被认为是有希望的。(管道系统)(能量植物)(需求者)天然气分布式能源项目典型流程图天然气分布式能源系统能量梯级利用华电集团新能源发展有限公司旗下的广州大学城分布式能源站广州大学城分布式能源站(区域性分布式能源站)广州大学城规划面积18km2,含十所大学及中央商务区,拟建建筑面积约800万平方米,可容纳14万高校学生,总人口约25万,有大量生活热水和空调冷量的需求及部分工业蒸汽需求。规划目标:生态新城燃气透平发电机余热锅炉大学城变电站天然气吸收式制冷机向工业用户供蒸汽水--水交换器大学城热水制备站供热水蒸汽轮机发电机大学城变电站对外制冷站供电全厂生产管理供冷在建商务中心供冷广州大学城分布式能源站供能系统示意图
燃气气冷热电三联供系统按照供应范围,可以分为区域型和楼宇型两种。
区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。设备一般采用容量较大的机组,往往需要建设独立的能源供应中心,还要考虑冷热电供应的外网设备。
楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物,如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统,一般仅需容量较小的机组,机房往往布置在建筑物内部,不需要考虑外网建设。也称为建筑冷热电联产(Building
Cooling
Heating&Power,简称BCHP)。(四)分布式能源系统的特点
分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向,它具有能源利用效率高,环境负面影响小,提高能源供应可靠性和经济效益好等特点。
1、能源利用效率高。由于分布式能源可用发电后工质的余热来制热、制冷,因此能源得以合理的梯级利用,用户可根据自己所需来向电网输电和购电,能源的利用效率达到80%以上,一些设计完善的分布式能源可以达到90%,甚至更高。。
分布式能源系统的能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电系统。从理论上说,“大机组、大电网、特高压”是高效率的,然而这仅仅是在能量转换环节和输送环节。如果从整个能源系统分析,结论并非如此。大火电机组虽然发电效率高,但是由于供热规模和供热半径的局限,发电余热无法利用,故其能源利用效率无法与分布式能源相比。发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能,而近50%的热能流失,传输环节损耗近10%的热能。
2、输配损耗更低。分布式能源作为一种需求侧就近配置能源系统,不需要长距离输电,因此可降低网损(包括输电和配电网的网损)。例如,以8%-10%的输电网损计算,我国每年电力输送环节的网损就达3个三峡水电站全年的发电量。建在需求端的分布式能源由于避免了远距离的电网供能,并且可以减少电网故障造成的损失,因此将输电网损降低到最小。
3、污染小,环保性强。据国家环保总局监测,目前我国在污染环境的各因素中,70%以上的总悬浮颗粒物,90%以上的SO2,60%以上的NOX,85%以上的矿物燃料生产的CO2均来自煤炭。与此同时,中国煤炭总量50%用于发电,发电总量的80%是使用燃煤,而发电燃煤污染占到所有污染的40%以上。
分布式能源系统采用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为能源,可减少有害物的排放总量,减轻环保的压力;大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设,由此减少了高压输电线的电磁污染;另外,由于实现了优质能源梯级合理利用,SO2和固体废弃物排放几乎为零,温室气体(CO2)减少50%以上,NOX减少80%,TSP减少95%。
4、适合可再生能源的发展。目前,可再生能源的利用在能源结构中所占比例很少,其主要原因除了发电成本较高之外,还有资源的分散性与目前集中式发电模式的不匹配。
相对于化石能源而言,可再生能源能流密度较低、分散性强,而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低,用于集中供能是不现实的,而包括太阳能、生物质能、风能、地热等无污染、零排放、绿色环保的可再生能源可以在分布式能源系统中推广利用,分布式能源系统为可再生能源利用的开辟了新的途径。
5、安全性和可靠性高。目前,国内供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统,在电网中一点故障所产生的扰动都可能对整个电网造成较大影响,严重时可能引起大面积的停电甚至是全网崩溃。而分布式能源系统作为一种区域性能源供给系统,主要建设在配电侧,具有因地制宜、就近配套、就近取材、即发即用的特点,避免了远距离能源运输导致的诸多负面影响。特别是含有分布式电源的微电网可以在公共电网发生事故停电时进行区域型供电,能够使全部或部分微电网内的重要用户进行不间断供电。
2003年8月14日16时11分,美国和加拿大相邻的一个变电站发生了事故,多伦多、渥太华、纽约、克利夫兰、底特律停电,酿成北美历史上最为严重的大停电事故。停电波及9300平方英里,5000万人饱受断电之苦。估计整个经济损失在250亿-300亿美元之间。2003年8月28口,英国伦敦和英格兰东南地区发生了大面积的停电事故,伦敦地铁等交通系统受到严重影响。2005年5月25日10时许,俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区大面积停电,市内大约一半地区的工业、商业和交通陷入瘫痪。停电损失至少10亿美元。
2005年8月18日10时30分,印度尼西亚爪哇岛至巴厘岛的供电系统发生故障,造成首都雅加达至万丹的电力供应中断,雅加达全部停电。同时,西爪哇、中爪哇、东爪哇和巴厘地区的部分电力供应中断。约1亿人口受到这次停电的影响,仅雅加达纺织业公会预计该行业的损失就超过了550亿印尼盾。2005年9月12日中午,美国西部最大的城市洛杉矶发生大面积停电。停电引起了交通堵塞,许多人被困在电梯里,洛杉矶国际机场也一度受到影响。市区200多万人生活、工作受到影响。
2008年1月10日起我国浙江、江苏、安徽、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆和新疆生产建设兵团等19个省级行政区均受到低温、雨雪、冰冻灾害影响。连日的大雪、冻雨压断电缆、电塔,寒冷天气造成用电量猛增,电力供不应求,造成部分地区大面积停电事故,经济损失惨重。2003年8月15日,纽约市民在停电期间步行走过布鲁克林大桥。长达两天的停电事故波及5000万人,从加拿大东南部到美国东北部地区都受到影响,也让许多公共交通设施停摆。2003年美国东北部和加拿大大停电2012年7月30日和31日,印度两次大停电分别令3.7亿人和逾六亿人堕入黑暗。就影响人口而论,这两次停电包揽了有史以来世界大停电排行榜上的冠亚军。
这些突发事件为当前电力生产发展和供应模式进一步提出警示和要求,展示分布式能源系统的优势,发展分布式能源系统的推动力也就越来越大。
无论是美国东北部地区及加拿大东部地区2003年大停电,还是我国2008年雪灾以及后来深圳2012年的大停电,都表明缺少应急式电源—分布式能源建设存在诸多隐患。
即便没有意外发生,每年高峰时节市政电网负担也会过大,而分布式能源系统的建设具有削峰填谷、缓解电力紧张的优势。在极端灾害或传统输配体系事故发生之后,分布式能源在一定程度上可确保当地基本能源的供给,切实提高了供能可靠性,也提升了整个能源系统的安全性。在用户近旁直接安置分布式能源系统,与大电网配合,可以大大地提高供电可靠性,在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下,维持重要用户的供电!
6、控制管理智能化。由于分布式能源系统网络能够将每个能源装置的自动控制连接,实现智能指挥调度,并根据整体的电力、热力、制冷需求,蓄能与燃料变化进行优化调节,从而彻底平衡电力、热力、制冷、热水和燃料的峰谷变化平衡问题,做到控制管理智能化。同时,分布式能源系统普遍容量较小,机组的起停和调节迅捷,便于无人值守,因此十分灵活和易于操作。分布式新能源电力智能调控系统
7、能很好地解决边远地区的供电问题。由于我国许多边远及农村地区远离大电网,因此难以从大电网向其供电,采用太阳能光伏发电、小型风力发电和生物质能发电的独立发电系统,可以解决我国边远地区或未连接电网的农村地区的用电问题。
随着建设资源节约型和环境友好型社会的目标进一步明确,和国家节能减排长期战略的实施,使得合理利用资源、转变产业结构和降级增长方式、通过技术的革新带动经济的发展成为了工业界的共识,分布式能源系统越来越受到人们的重视。
1、能源安全战略的需要
我国煤炭、石油和天然气的绝对资源数量十分可观,但由于人口众多,能源资源的人均占有量只相当于世界平均数的一半,是一个能源资源相对贫乏的国家。(三)我国分布式能源的必要性
近年来随着我国经济的飞速发展,能源消费量剧增,煤炭消费量占到我国一次能源生产和消费总量的70%左右,石油进口量也以每年10%的速度递增。化石能源资源的有限与过度开采、国际能源战略格局的最新变化,以及国内日益增加的石油消耗、我国石油对外依存度的逐年加大,都为中国未来的能源安全提出了新的课题。面对化石能源日益枯竭、环境污染、气候变化等人类共同的难题,大力开发利用风能、太阳能、生物质能等新能源,提升传统能源利用效率,发展智能电网,已成为世界各国的基本共识和应对策略。
我国政府制定了发展新能源产业、节能减排的国家战略:争取到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右;单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,并作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划中。
面对变化,做出调整,立足国际国内两个市场,发展多元化的优质能源结构,加速开发和引进天然气,大力发展分布式能源.在若干应用领域替代石油产品,已成为我国重要的能源策略。2、缓解环境压力的需要
快速的经济增长与掠夺式的资源开发,使得我国的生态环境付出了沉重的代价,目前我国已成为世界上污染最严重的国家之一。
自20世纪90年代中期以来,我国经济增长有2/3是在环境污染和生态破坏的基础上实现的,大气污染造成的损失已经占到了GDP的3%。据统计,全国SO2排放量的90%,NO2排放量的60%都来自于燃煤,其中电力行业的SO2排放量占总排放量的40%左右。
受环境容量的限制,传统的高速度、高消耗、高污染、低效率的经济增长模式已经无以为继。
分布式能源系统由于实现了优质能源梯级合理利用,能效可达80%以上,超过燃煤火电机组1倍,SO2和固体废弃物排放几乎为零,温室气体(CO2)减少50%上,NO2减少80%,成为中国能源技术发展的方向。
缓解雾霾,改善空气质量,要大力开发和利用新能源,将新能源转化为电能,降低煤耗带来的空气污染。发展分布式能源就是一种非常好的形式,它能够把风能、光伏等新能源充分利用起来,转化为电能并入大电网。国际及我国更严格的污染排放标准及环保条例的执行也将促进分布式能源系统的推广。从某种意义上说,分布式能源实际上可以看作是在“美丽中国”节能环保大潮中涤荡起伏的一朵浪花。节能减排效果40%80%0.80.24中国承诺“到2020年单位GDP碳排放减少40%至45%”。节能减排目标
由于种种原因,我国的能源利用率仅有33%,比发达国家低近10%,主要产品单位能耗比世界平均水平高30%。国家能源研究中心的数据表明,每创造100万美元GDP,中国能耗是美国的2.5倍,欧盟的5倍,日本的9倍。
在总能源消耗中,生产用能,特别是工业能源消费始终是能源消耗的主要部分,约占总能耗的70%。如集中供电系统,发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能,而近50%的热能流失,传输环节损耗近10%的热能。
而分布式能源系统直接安装在用户端,通过在现场对能源实现梯级利用,减少中间输送环节损耗,实现资源利用最大化,对提高能源利用效率具有非常重要的意义。3、提高能效的需要
随着我国经济的迅速发展,对电力的需求也在快速增长,但由于电源和电网建设相对滞后,全国范围内电力短缺现象十分严重,频遇“电荒”,严重影响了经济的发展。
在2020年中国国内生产总值比2000年翻两番,全面实现小康社会的大目标下,三产和建筑能耗将快速增加,空调制冷和采暖用电负荷也将大幅增长,这使终端能耗结构发生重大变化。如果仅依靠几条主要线路传输电力,集中供电系统的供电线路拥堵问题将日益凸显。4、电力发展的需要
由于我国许多边远及农村地区远离大电网,这些区域无法或者很难享受到大电网建设规模扩大所带来的收益,由于远距离供电的投资过大,或者一些地区因为自然条件不具备建设集中供电网的条件,所以很多地区尚没有实现用电便捷化。而且偏远地区建设电网很难得到有效维护,需要消耗大量人力物力,运营十分不方便。同时由于区域经济发展很不平衡,农牧地区或者经济欠发达的农村地区,需要大量投资和长时间的建设周期才能建成与大电网并网的供电运营体系,而分布式发电则很好的解决了这些问题,给不发达地区的供电带来了一条新的解决思路。而分布式发电技术则刚好可以弥补集中式发电的这些不足。根据各地不同的资源分布和地理地形特点,充分发展分布式能源已成为快速解决经济发展的最有力途径。
不仅如此,分布式能源还有利于电力改革,完善竞争机制,让用户享有充分的“知情权”和“决策权”。在电网有供电的社会职责、却无断电赔偿责任的条件下,用户自由选择供能方式应是用户在市场经济原则下的基本权利。分布式能源系统实际上是对单一的集中供能系统的补充,它可以使用户更有效的计划能源消费和避免电网停电给自己带来的经济损失。用户不到可以掌握自身发电成本和用电需求,还可以充分了解整个区域内的电力消耗、不同来源的电力销售价格及其变化因素。用户还可以自行选择是上网买电,还是从电网买点,并可以选择购买最便宜的电力。
与能源效率低下相伴随,中国的能源利用结构也不尽合理。公开统计数据显示,煤炭在世界能源消耗中的平均占比仅为28%,而中国高达70%;天然气在世界消耗占比为23%,而中国仅4.4%。中国为避免能源安全的隐患,兑现低碳减排的承诺,降低煤炭在一次能源中所占的比例,调整能源结构势在必行。5、能源结构转型的需要
随着天然气、页岩气、煤层气等清洁的化石燃料资源不断的开采,国内各地区相应的输送管网即将建成,必将迎来区域清洁能源新的分配高潮。随着太阳能、风能、生物质能运用技术的不断成熟,将为分布式供能系统提供新的可再生能源。在优化能源结构势在必行的背景下,分布式能源会成为电力供应的重要方式。
大规模分布式能源电力安全高效利用是智能电网建设的核心内容。为了应对未来能源电力发展的形势,世界许多国家制定了建设智能电网的规划与蓝图。《美国能源独立与安全法案2007》提出:“智能电网是一个现代化的电能传输系统,它能监视、保护和自动优化所有相联元件的运行,即从集中式和分布式电源,经高压输电网络和配电系统,将电能传送至工业用户、楼宇自动化系统、储能装置、终端用户及用户恒温调节器、电动汽车等设施”。6、智能电网建设的需要。
2006年,欧盟发布了《欧洲未来电网愿景与战略》,指出:“智能电网是为了高效地传输可持续、经济和安全的电能,智能化集成发电机、用户及与之相连的所有元件的电力网络”。
我国《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中指出:“适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求,加快现代电网体系建设,进一步扩大西电东送规模,完善区域主干电网,发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城乡电网建设与改造,增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”。
由此可见,智能电网的本质特征是以高度的信息化、自动化为手段,大幅度提升电力生产与供应的安全性、经济性、便捷性,以达到最大限度地接纳新能源电力、提高设备利用率、改善用户供电质量的目的。
因此,规模化分布式能源电力的安全高效利用是智能电网建设的核心内容与基本目标。
我国的智能电网建设是以“坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化”为主要的发展方向。“坚强、自愈”主要是从集中式供电系统自身着手,通过信息技术、自动控制手段的运用来提高电网的安全性和稳定性、实现电力传输效率的提升。而“兼容、经济、集成和优化”则需要将电网从一个有限封闭系统逐渐转变为一个安全开放系统,允许更多分布式、间歇式电力的接入、实现需求侧、供应侧数据的互通和反馈,提高全网的经济、技术、环境效率。
随着分布式能源快速发展,接入管理政策和电网升级改造不断发力,将给智能电网分布式能源设备市场带来发展良机。分布式能源功能化二、分布式能源在国外应用
对于分布式能源的态度已经成为世界各国可持续发展的标尺。就全世界来看,能源利用效率越高、环境保护越好的国家,对于发展分布式能源(热电联产)技术的越热衷,政府的鼓励支持政策越明确。
近二、三十年来,随着世界范围经济可持续发展及能源环境的迫切需要,可再生能源的大规模开发利用促成了分布式能源(DES)成为一个全新的能源领域。冷热电联供已经融入了分布式能源的范畴,尤其天然气冷热电三联供已成为分布式能源中的核心技术。
作为一种高效的供能系统,分布式能源近年来在国际上发展迅速。各国政府克服种种阻碍,为分布式能源提供了一系列支持鼓励措施,为其发展创造了有利的环境。由于分布式能源的优势可以弥补集中式能源系统在效率和可靠性上的不足,将来的能源系统应当是分布式能源和集中式能源协同供应的能源系统,以及在分布式能源系统内部,各种能源的协同利用。
美国是最早发展分布式能源的国家之一,并将分布式能源视为一种电力安全保障的有效手段。
早在1982年,美国纽约出现了以工厂余热发电满足自身及周边建筑电热负荷的需求,成为分布式能源最早的雏形。以后,热电联供(CHP)进一步发展起来,成为经历了长期历史验证的可靠的技术,主要应用于大型电厂和工业领域。后来,当热源驱动的吸收式制冷机发展起来,发电后余热除供热外还可用于建筑空调或工业制冷,冷热电三联供(CCHP)得到了发展,一次能源利用效率进一步最高可达到95%以上。
1987年美国颁发能源法,明确电力公司必须收购热电联产的电力产品,其电价和收购电量以长期合同形式固定。并于2001年为热电联产系统提供税收减免和简化审核等优惠政策。美国西部各州的电力企业已开始将提高能源利用率列为长期资源投资战略中的重要一环。在华盛顿州,电力公司PG&E计划通过投资研发高效节能技术来增强分布式能源系统,通过分布式能源系统来满足未来50%的能源需求。美国能源部(DOE)1999年提出: “CCHP创意”、“CCHP2020年纲领”2005年:
——确保行业法规、税收优惠
——建立200个示范工程2010年:
——20%的新建商用建筑采用CCHP
——5%的已建商业/学院采用CCHP2020年:
——50%的新建商业/学院采用CCHP
——15%的已建商业/学院采用CCHP美国能源部小型冷热电联(CCHP)纲领
根据美国能源部2020纲领的描述,在美国部分新建建筑采用分布式能源系统后,全国二氧化碳可以减排19%。目前美国已经有6000多座分布式能源站,大多数以天然气为燃料。
根据EIA《美国2011能源展望》指出,预计2010~2020年间美国将增加9500万kW分布式能源发电项目,届时将分布式能源的比重提高到28%左右。
分布式能源系统在欧洲已经有大规模的发展,尤其是丹麦、荷兰、芬兰等国,分布式能源的发展水平居世界领先水平。以欧洲的丹麦为例,她是世界上能源利用效率最高的国家,在过的近20年中,GDP翻了一番,能源消耗却没有增加,污染排放反而大幅度下降。丹麦是世界公认的已经实现了经济发展和资源消耗,以及环境保护可持续发展的国家,成为世界的楷模。丹麦政府鼓励发展分布式能源(其中包括热电联产和可再生能源)的态度最为鲜明,制定了一系列行之有效的法律、政策和税制,并坚决贯彻执行。
自1990年以来,丹麦大型凝气发电厂容量没有增加,新增电力主要依靠安装在用户侧的,特别是工业用户和小型区域化的分布式能源电站(热电站)和可再生能源项目提供的,热电发电量占总发电量的61.6%。丹麦新的目标是在2008年到2012年阶段,将二氧化碳的排放量从1990年的水平降低21%。
丹麦对于分布式能源(热电联产)采取了一系列明确的鼓励政策,先后制定了《供热法》、《电力供应法》和《全国天然气供应法》,以及对相关的各项进行了法律修正案,在法律上明确了保护和支持立场。
丹麦《电力供应法》规定,电网公司必须优先购买热电联产生产的电能,而消费者有义务优先使用热电联产生产的电能(否则将做出补偿);1990年丹麦议会决议,1MWe以上燃煤燃油供热锅炉强制改造为天然气或垃圾为燃料的分布式能源项目(热电站),对此类工程的建设给予财政补贴并辅以银行信贷优惠。例如在供热小区中,对热电工程给予信贷优惠(利率2%,偿还期20年),对天然气热电站,给予30%的无息贷款,给予0.07元丹麦克朗/kWh的补贴。
欧洲的另一个样板是荷兰,2000年底的能源效率比1989年提高22.3%。1988年,荷兰启动了一个热电联产激励计划,制定了重点鼓励发展小型的热电机组的优惠政策。实践显示,荷兰的分布式能源为电力增长做出巨大贡献,热电联产装机容量由1987年的2700MWe猛增到1998年的7000MWe,占总发电量的48.2%。荷兰实行了能源税机制,标准为6.02欧分/kWh,但绿色电力可返还2欧分。
荷兰颁布了新的《电力法》,赋予分布式能源(热电联产)特别的地位,使电力部门必须接受此类项目的电力,政府对其售电仅征收最低税率。由荷兰能源分配部门起草的《环境行动计划》中,电力部门将积极使用清洁高效的能源技术以承担其对环境的责任。其中分布式能源(热电联产)是最为重要的手段,将负担40%的二氧化碳减排任务。目前,丹麦和荷兰是分布式能源系统推广力度最大的两个国家,因此也成为各国效仿的榜样。在环保方面,与燃煤火电机组相比,分布式能源供能方式的二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零,二氧化碳排放量减少50%以上,粉尘、二氧化硫、二氧化碳、废水废渣等排放也大大减少。
加拿大、英国、澳大利亚等国在经历了大停电事故后也意识到了建立分布式能源系统的重要性,促使它们推进分布式能源系统的建立。分布式能源在各国电力市场中的比重也逐年增加。
根据国际分布式能源联盟2006年的一份报告,分布式能源占电力市场的比例在丹麦已达到53%,在芬兰、德国、荷兰捷克已达38%,日本和印度分别达到14%和18%。英国虽然目前只有7%,但伦敦为了争取2012年奥运会,特别制定了伦敦城市能源发展规划。而这一发展规划的核心之一就是大力发展分布式能源。
欧洲分布式能源的发展以天然气分布式能源为主,并与可再生能源分布式发电紧密结合,如德国、意大利对光伏装机进行大规模的财政补贴,在屋顶安装太阳能光伏发电系统。法国对热电联产投资给予15%的政策补贴。英国同样也通过能源效率最佳方案计划来促进分布式能源系统的发展,目前包括英国女王的白金汉宫和首相的唐宁街10号官邸都采用了燃气轮机分布式能源站。丹麦是目前世界上分布式能源推广力度最大的国家,分布式能源在丹麦全国能源系统中的比重接近60%。
美国和西欧目前已基本不再建设大型电源及大型能源设施,正是这些依附于用户终端市场的能源梯级利用和资源综合利用设施,将他们的能源利用效率不断提高,排放不断减少,能源结构不断优化。奥巴马上台之后,一方面承诺减排温室气体,一方面大力发展以分布式能源和智能电网为核心的新能源革命。之所以美国能发展风电太阳能,能实现减排,最根本就在于美国已经建立了天然气的分布式能源系统,这个系统提供了一个非常强大的灵活的调节性,这种灵活的调节性就使美国能够快速高效地建起一个智能电网。
国际上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是目前分布式能源的主要形式。日本非常重视节能工作,节能系统的研究程度很高,以天然气为基础的分布式冷热电联供项目发展最快,而且应用领域广泛。日本政府从立法、政府补助、建立示范工程、低利率融资以及给予建筑补助金等角度来促进能源开发及节能事业的发展。对热电联产项目给予诸多减免税。
日本不仅是亚洲能源利用效率最高的国家,在全世界也位居前列。由于日本缺乏能源资源,政府高度重视提高能效,颁布了不少优惠政策,诸如:建立环境保护基金,制定允许分布式能源并网的政策。自1981年东京国立竞技场第一号热电机组运行起,截至到2000年,分布式能源项目共1413个,总容量2212MWe。其中工业自备项目411个,容量1734MWe,平均每个装机规模仅为4217kW;民用项目1002个,容量478MWe,平均每个项目装机仅477kW。日本发展计划
1994年日本政府制定了“新能源计划”,到2000年日本太阳能发电达到400兆瓦,计划2010年达到4600兆瓦。日本将太阳能的研究开发重点放在低成本大规模生产技术方面,以促进太阳能发电的实用化进程。目前研究重点主要集中在大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术,Ⅲ-V族化合物半导体高效光电池,非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池,多晶硅低成本精炼技术等方面。风力发电主要开发单机容量为500千瓦的三翼刚性构造的风力机组以及集合型风力机组群有关技术。
分布式能源能够在日本快速发展,关键是政府的有效干预。1986年5月日本通产省发布了《并网技术要求指导方针》,使分布式能源可以实现合法并网。1995年12月又更改了《电力法》,并进一步修改了《并网技术要求指导方针》,使拥有分布式能源装置的业主,可以将多余的电能反卖给供电公司,并要求供电公司为分布式能源业主提供备用电力保障。此外,分布式能源业主不仅能够得到融资、政府补贴等优惠政策,还能享受减免税等鼓励。
日本分布式能源以冷热电联供系统为主要形式,以构筑地区自立型能源系统和建设智能社区为主要目标。在政府的主导下,日本以"经济高效、环境友好"为基本发展策略,大力推广以可再生能源、蓄电池、燃气为主的冷热电联供系统。
1997年,日本在新能源法中就已明确热电联供为新能源。2008年,日本修改新能源法,将热电联供确立为能源高度利用技术革新,要求对推广项目实施补助制度。到2010年底,日本全国累计投产的天然气热电联产系统已经达到451万kW。2011年东日本大地震后,日本将“安全、安心”列入能源发展策略的重点,进一步明确要降低对核能的依赖和大力发展分散式能源系统(可再生能源、热电联供)。
近年,由于世界资源供应趋紧,成本增高,以及环境意识的空前加强,日本全国上下热衷于分布式能源,微型燃气轮机、燃料电池、太阳能发电等技术四处开花。东京新宿区冷热电系统大阪京都分布式能源在爱知世博会的应用(2005年)
爱知世博会的口号是“自然的睿智”,世博会期间重点展示和宣传了环保理念和能源新技术,分布式能源也在本届世博会中得到了很好的诠释。首先,爱知世博会在冷(热)能供给上采用了两套技术,针对需求量较大的场馆采用天然气分布式能源,利用燃气吸收式直燃型机组提供所需的冷(热)水;在需求量不大的情况下采用热泵技术,通过电动氨制冷设备提供冷源。其次,还采用了新能源电力技术。包括新能源展示馆在内的多个世博会场馆安装了太阳能光伏发电系统,涵盖了多晶硅、非晶硅、双面受光型光伏电池。最后,还在场馆内引入了微网技术,对上述各种供能系统进行协调控制,在保持各分布式系统稳定运行情况下,组成小型电力供给网络,并与大电网实现互联。
在世界饱受能源紧缺问题困扰的情况下,美国以及丹麦等欧洲国家近年来通过推广应用分布式能源系统,不仅大幅提高了能源效率,而且实现了能源独立,这种成功经验值得借鉴。2011年以来,美国和加拿大、英国、澳大利亚、丹麦和瑞典、意大利等国的相继发生的大停电事故,深刻说明传统能源供应形式存在着严重的技术缺陷,随着时代的发展,特别是信息社会的发展,已经不可能继续支撑人类文明的发展进程,必须加快信息时代的新型能源体系的建立,分布式能源是该体系的核心技术。
目前,美国、欧洲和日本等国家的分布式能源已经极为普及,他们高效利用天然气、沼气、焦炉煤气等清洁资源进行热电冷联供,因地制宜地利用小水电资源、生物质资源及可再生能源,利用各种废弃的资源、能源来增加电力和其他能量供应。美国现已有6000多座区域能源站,荷兰40%的电力来自冷热电三联供系统,丹麦更是有能源总量的一半来自分布式能源。在欧美国家中早已步入大规模实施阶段的分布式能源阶段,分布式能源不仅被认为是解决能源瓶颈问题的有效方案。
从上述一些国家的成功经验中可以看到,国家层面的法律保证和政府层面的执法决心和政策的可落实性,以及执行层的力度是发展分布式能源技术,实现可持续发展的关键保障。三、分布式能源在国内应用
在中国,以建设资源节约型、环境友好型社会为目标的今天,分布式能源系统也越来越受到人们的重视。分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。
中国人口众多,自身资源有限,按照目前的能源利用方式,依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”,使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约,而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源,全力提高资源利用效率,扩大资源的综合利用范围,而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。
分布式能源技术的发展,为中国与世界发达国家重新回归同一起跑线创造了一个新机遇,如同手机和家电一样,它有可能使中国依据市场优势迅速占据世界领先地位。
早在10多年前,分布式能源的概念就进入我国,我国学术界和业界就对分布式能源开始了深入地研究和实践,各地也先后建设了几十个分布式能源的项目。但政府和业内对分布式能源却争论不休。
关于分布式能源的争论大多围绕并网、能效、供电质量、容量储备、燃料供应等问题。
但这些争论主要集中并停留在技术层面,而忽略了三个重要的问题:
(1)分布式能源可以为国家节约大量的发电和输配电投资。举个简单的例子,以8-10%的输电线损计算,我国每年输电线损达三个三峡水电站全年的发电量。建在用户端的分布式能源系统由于不需要通过电网供能,因此可以避免输电线损和节约大量的输配电投资。如考虑建设电厂的费用,节约的资金将更为惊人。另外,分布式能源系统的投资出自用户,而电厂和输配电投资出自国家。能节约线损和国家投资的事何乐而不为。
(2)市场经济原则下的自由选择权利。能源安全有两层含义:国家能源安全和用户能源安全。国家能源安全体系应是对最终用户能源安全的保障。美国纽约多次大面积停电的事实,说明了集中供电系统的脆弱和对用户能源安全保障的不完整性。分布式能源系统实际上是对单一的集中供能系统的补充,它可以使用户更有效的计划能源消费和避免电网停电给自己带来的经济损失。在电网有供电的社会职责、却无断电赔偿责任的条件下,用户自由选择供能方式应是用户在市场经济原则下的基本权利。
(3)分布式能源是国家电网的一种有益补充。从国家角度看,分布式能源系统的全面发展,与电力部门没有根本的利益冲突,而且在很大程度上可以减轻发电和输配电部门的压力,应视为集中供能的一种有益补充,特别是在电网无力覆盖的边远地区和其他公用事业领域。这一点在绝大多数国家都已得到了充分的验证。
分布式能源是最能体现节能、减排、安全、灵活多重优点的能源发展方式,是实现节能减排目标的重要途径。
随着认识的深入和各界的推动,以高效能源梯级利用和环保为主要特点的分布式能源系统日益为相关部门、学者和业界所重视,各方亦在发展分布式能源的有益性和必要性方面逐渐达成了共识。
尽管作为分布式能源最重要的组成部分的热电联产事业,在新中国已经存在了50多年,已经为中国的节能和环境保护做出过巨大的贡献。但是,在中国全国人大颁布的400多部法律中,紧紧只有《节能法》中提及“热电联产”一次。1997年发布的《中华人民共和国节约能源法》第39条规定,国家鼓励“热电联产”和“热、电、冷技术”。国家鼓励发展下列通用节能技术:推广热电联产、集中供热;提高热电机组的利用率;发展热能梯级利用技术,热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术。《节能法》的颁布确实对于节能工作特别是“热电联产”事业起到了一定的积极推动作用。但由于各级政府和一些垄断企业节约资源意识还存在差距,节能执行层建立也存在着兵齐马不齐的问题,致使国家对热电和热电冷技术的鼓励政策未能化为理想的推动力。
2000年为了澄清认识,促进热电联产事业的健康发展,当时的国家计委、国家经贸委、建设部、国家环保总局《关于发展热电联产的规定》(计基础[2000]1268号),首次在政府文件中提出发展分布式能源。这是中国节能环保工作的一个里程碑式的文件。该文件中明确提出:以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急突发事件等综合功能,在有条件的地区应逐步推广。
这是中国政府部门首次在行政规章中列入了支持分布式能源的条款,具有重要的历史意义。
在国家发展和改革委员会《能源发展“十一五”规划》中,电力工业发展重点包括推进热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供。在工业热负荷为主的地区,因地制宜建设以热力为主的背压机组;在采暖负荷集中或发展潜力较大的地区,建设30万kW等级高效环保热电冷联产机组;在中小城市建设以循环流化床技术为主的热、电、煤气三联供和以洁净能源作燃料的分布式热电联产和热电冷联供,将分散式供热燃煤小锅炉改造为集中供热。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的4项能源领域前沿技术,“十一五”期间部署了分布式供能专题进行重点研究。2006年7月国家发展和改革委等八部委联合发布《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》(发改环资[2006]1457号),在“区域热电联产工程”中明确“建设分布式热电联产和冷热电联供”,在配套措施内明确“研究并完善有关天然气分布式热电联产的标准和政策”。
据2008年颁布的《可再生能源发展“十一五”规划》,将在我国建成50个绿色能源示范县,意在利用不同县不同的能源资源特点,利用电网延伸、风力发电、小水电、太阳能、沼气、生物质能源发电等,达到一个县的能源自给,不与工业争电。《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》提出:到2020年,全国热电联产总装机容量将达到2亿kW,其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为1亿kW。预计到2020年,全国总发电装机容量将达到9亿kW左右,热电联产将占全国发电总装机容量的22%,在火电机组中的比例为37%左右。
但实际上,由于国家一直没有出台指导分布式能源健康发展的文件,分布式能源在中国的发展并不能令人满意,尽管2000年以来,世界各国的分布式能源已经呈现快速发展的态势,可是在中国的情景基本上还停留在原地踏步的窘态,几个试验工程均不够理想,因为分布式能源项目在中国连合法并网的问题至今都悬而未决。
对比国际发展现状,中国分布式能源却因行业标准缺失、政策支持不到位、市场规则不完善、利益格局未理顺等诸多问题而一度陷入“休克”状态。
当然,电力部门处于企业自身利益而不愿配合的态度并不难理解,因为全世界在发展分布式能源之初都曾遇到这一阻力,其他国家的解决经验是采取有效的法律和行政手段,关键是政府主管部门要有目标、有要求,建立明确无误的产业政策导向。一直以来,《电力法》是中国最受争议的法律之一,它的立法基点首先是保护投资者、经营者,而不是首先保护使用者(消费者)。
为推进分布式能源的发展,近几年来,我国出台了一系列政策推进分布式能源的发展。
2010年4月,国家能源局下发了《国家能源局关于对〈发展天然气分布式能源指导意见〉征求意见函》,明确提出:到2011年拟建设1000个天然气分布式能源项目;到2020年,在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统,装机容量达到5000万千瓦,并拟建设10个具有各类典型特征的分布式能源示范区域。
除此之外,国家还将在财税和金融等方面专门出台相关的扶持政策,并考虑在电价补贴、接入系统投资、节能奖励等方面给予优惠政策,制定和完善行业技术标准和并网运行管理体系,从而推动智能电网建设。
2010年7月,“2010中国分布式能源研讨会”在上海举行,“北京燃气控制指挥中心燃气冷热电能源站”、“上海浦东国际机场分布式能源中心”、“广州大学城分布式能源中心”荣获“中国分布式能源标志性项目”。
对于国际上最为通行的建立在需求方并利用天然气进行热电冷联供的典型分布式能源系统,我国此时还只有零星试点而已,且主要集中在北京、上海、广州等大城市,安装地点为医院、宾馆、写字楼和大学城等,主要采用“不并网”或“并网不上网”的方式运行。
2010年8月,国家电网已制订《分布式电源接入电网技术规定》,从技术层面为分布式发电接入电网扫清障碍。2010年12月2日,由中国节能协会和国际铜业协会(中国)共同发起的“中国分布式能源产业联盟”在京成立。作为国内首个与分布式能源相关的投资、研发、生产、经营和咨询业务的多个单位组成的非营利性组织,该联盟旨在整合及协调产业资源,进一步促进分布式能源及相关设备产业的升级和推广应用。
中国节能协会副理事长、中国分布式能源产业联盟主任委员房庆表示,产业联盟成立后,将通过宣传培训、标准制定、政策研究、技术发展、产业规划等工作,推动中国分布式能源产业发展。
2011年3月1日起,由住建部批准公布的《燃气热电三联供工程技术规程》开始实施。该规程适用于以燃气为一次能源,发电机总容量小于或等于15兆瓦、新建、改建、扩建的冷热电分布式能源系统的设计、施工、验收和运行,并规定联供系统的年平均综合利用率应大于70%。
2011年3月,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出,促进分布式能源系统的推广应用。2011年7月中旬,国家能源局下发了《关于分散式接入风电开发的通知》(国能新能【2011】226号)。
2011年9月国务院出台了《“十二五”节能减排综合性工作方案)),更加明确了清洁能源在未来能源发展中的优先地位,为天然气分布式能源的发展提供了有力的支撑。
在“十二五”风电装机达1亿千瓦的蓝图中,包括2300万千瓦分布式风电的装机份额。
为优化风电开发布局,促进分散风能资源的合理开发利用,促进风电产业持续健康发展,2011年底,国家能源局制定出台了《分散式接入风电项目开发建设指导意见》(国能新能【374】号),文件对分散式接入风电项目的定义、接入电压等级、项目规模、核准审批等都做了严格的界定。明确,分散式接入风电项目是指位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。
强调,分散式接入风电项目应充分利用电网现有的变电站和线路,原则上不新建高压送出线路和110千伏、66千伏变电站,并尽可能不新建其他电压等级的输变电设施。同时,分散式接入风电项目应接入当地电力系统110千伏或66千伏降压变压器及以下电压等级的配电变压器。
指出,国务院能源主管部门负责全国分散式接入风电项目的开发规划和建设管理。各省(区、市)能源主管部门在国务院能源主管部门的组织和指导下,负责本地区分散式接入风电项目开发规划和建设管理。
指出,分散式接入风电项目装机容量的上限将以不影响电网安全运行的前提来合理确定,电网企业应保障项目的并网运行、电量计算和所发电量的全额收购。
鼓励,开发企业将位于同一县域内的多个电网接入点的风电机组打捆成一个项目同一开展前期工作,办理相关支撑性文件,进行项目核准和开发建设。除示范项目外,单个项目总装机容量不超过5万千瓦。
根据《能源发展“十二五”规划》,2015年,我国将建成1000个天然气分布式能源项目、10个天然气分布式能源示范区;分布式太阳能发电达到1000万千瓦,建成100个以分布式可再生能源应用为主的新能源示范城市。2011年10月13日,国家发改委、财政部、住房和城乡建设部以及国家能源局发布了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源[2011]2196号)(以下简称《指导意见》),提出我国在“十二五”初期将启动一批天然气分布式能源示范项目,“十二五”期间建设1000个左右天然气分布式能源项目,并拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。《指导意见》给出的目标是:2015年前完成天然气分布式能源主要装备研制。当装机规模达到500万千瓦,解决分布式能源系统集成,装备自主化率达到60%;当装机规模达到1000万千瓦,基本解决中小型、微型燃气轮机等核心装备自主制造,装备自主化率达到90%。到2020年,在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统,装机规模达到5000万千瓦,初步实现分布式能源装备产业化。
如何高效利用天然气?《指导意见》回答了这个问题:要“细粮精吃”,发展天然气分布式能源。天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。为什么要发展天然气分布式能源?这是基于我国天然气资源条件和开发利用状况而定的。我国天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15。因此,在当前乃至未来几年天然气供不应求的情况下,必须将天然气用到最需要的领域。而天然气分布式能源系统是合理利用天然气、提高一次能源利用效率的有效途径。
天然气分布式能源系统运作原理大致如下:天然气进入内燃机燃烧,带动发电机,向用户提供电能,排出烟气到烟气换热器。冷水先后与来自内燃机的润滑油在油水换热器内换热,在燃烧室外的水冷壁换热器换热,在烟气换热器内与烟气换热,生产出热水或者蒸汽,提供给用户;将热水或蒸汽送入吸收式制冷装置(例如蒸汽/热水溴化锂制冷机),生产冷水作为冷媒,向用户提供空调服务。除了中小型、微型的燃气轮机、制冷机、换热器等核心装备外,整个系统的集成也是一个难点。与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。
2011年11月16日,中国首个微网分布式新能源储能系统在第十三届中国国家高新技术成果交易会上亮相。这是《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(下称《意见》)发布后,天然气分布式能源发展的最新进展。
我国天然气分布式能源起步较晚,主要集中在北京、上海、广州等大城市,安装地点为医院、宾馆、写字楼和大学城等,由于技术、标准、利益、法规等方面的问题,主要采用“不并网”或“并网不上网”的方式运行。指导意见的出台将使得天然气分布式能源在国内加速推广。
就投资机会而言,在相关政策的推动下,涉及余热发电锅炉、溴冷机余热利用、小型燃气轮机、燃气轮机配套辅助设备等分布式能源设备以及从事合同能源管理类的相关企业,将从大规模的分布式能源项目的建设中充分获益,建议关注并发掘此类投资机会。
2012年8月,国家能源局下发的《可再生能源发展“十二五”规划》指出,到2015年,我国建成30个新能源微电网示范工程。按照“因地制宜、多能互补、灵活配置、经济高效”的原则,在可再生能源资源丰富和具备多元化利用条件的地区,开展以智能电网、物联网和储能技术为支撑、新能源发挥重要作用的微电网示范工程,以自主运行为主的方式解决特定区域的用电问题,建立充分利用新能源发电和电网提供系统支持的新型供用电模式,形成千家万户发展新能源以及“自发自用、余量上网、电网调剂”的新局面。
智能电网是高度信息化的下一代电网,是一个集信息技术、新能源技术、分布式发电技术等众多发展趋势为一体的未来电网发展重要方式。而微电网作为智能电网的重要组成部分,是推广新能源、节能降耗、降低碳排放量的重要高新技术。
2012年10月26日,国家电网公司发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》。意见发布后,该公司累计受理分布式光伏报装业务119件,发电容量33.8万千瓦。此次发布的针对所有分布式电源并网的《意见》中,国家电网公司再次就提供优惠并网条件、加强配套电网建设、优化并网流程、简化并网手续、提高服务效率等措施做出了承诺。在并网方面,为分布式电源并网开辟绿色通道、提供一切优惠条件;建于用户内部场所的分布式电源项目,发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网,由用户自行选择,用户不足电量由电网提供。在价格结算方面,分布式电源并网实行上、下网电量分开结算,电价执行国家相关政策。对分布式光伏发电、风电项目,公司免费提供关口计量装置和发电量计量用电能表,不收取系统备用容量费。
之后,国家电网公司又组织骨干力量,经反复研究、多方征求意见,编制了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》、《关于促进分布式电源并网管理工作的意见》和《分布式电源接入配电网相关技术规定》,将承诺扩大到所有类型分布式电源。
2013年2月27日,国家电网公司在京召开“促进分布式电源并网新闻发布会”,向社会正式发布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》。这是国家电网公司继2012年发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》后,出台的积极促进分布式能源发展的又一重大举措,一系列标准和细则的制定,将优化并网流程,简化并网手续,提升服务效率,切实提高分布式电网并网的服务水平。
《国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见》指出:建于用户内部场所的分布式电源项目,发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网,由用户自行选择,用户不足电量由电网提供。上、下网电量分开结算,电价执行国家相关政策。公司免费提供关口计量装置和发电量计量用电能表,在并网申请受理、接入系统方案制订、接入系统工程设计审查、计量装置安装、合同和协议签署、并网验收和并网调试、政府补助计量和结算服务中,不收取任何服务费用。这为分布式能源上网开通了绿色通道。
据国家电网公司统计,截至2012年底,我国已并网投产的分布式电源1.56万个,装机容量3436万千瓦,其中分布式水电2376万千瓦,世界第一;余热、余压、余气资源综合利用和生物质发电近年来增长迅速,装机871万千瓦,居世界前列。与此同时,我国风机、光伏电池和组件产量居世界第一,成为世界新能源装备制造中心;微型燃气轮机设备研制取得重大突破,初步具备了自主研发能力。
2013年5月16日,国务院办公厅正式下发文件,决定取消和下放117项行政审批项目。具体来看,此次取消和下放行政审批项目主要集中在能源、交通和基础设施建设领域。其中,在新能源电力方面,国务院决定取消电力用户向发电企业直接购电试点和电力市场份额核定,将企业投资分布式燃气发电等项目的核准下放到地方政府投资主管部门。审批程序简化后,在提高效率的同时,各地还可以根据实际情况审批和建设风电站,搞一些分散的布局和零散的利用,这恰恰符合可再生能源分布式应用方向,也能调动社会各方参与利用的积极性。
2013年7月4日,国务院正式发布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》(国发〔2013〕24号),明确提出了积极开拓国内光伏应用市场、加快产业结构调整和科技进步、规范产业发展秩序、加强并网管理和服务、完善支持政策等一揽子措施。
大力推进分布式光伏发电应用,是《若干意见》的重要内容之一,是落实党中央、国务院决策部署的重要举措,对于促进光伏产业持续健康发展,保持和巩固既有优势,抢占未来发展制高点具有重大意义。
《若干意见》提出:大力开拓分布式光伏发电市场。鼓励各类电力用户按照“自发自用,余量上网,电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统。优先支持在用电价格较高的工商业企业、工业园区建设规模化的分布式光伏发电系统。支持在学校、医院、党政机关、事业单位、居民社区建筑和构筑物等推广小型分布式光伏发电系统。在城镇化发展过程中充分利用太阳能,结合建筑节能加强光伏发电应用,推进光伏建筑一体化建设,在新农村建设中支持光伏发电应用。
2013年7月24日,财政部发布《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》(财建[2013]390号)。《通知》规定,国家对分布式光伏发电项目按电量给予补贴,补贴资金通过电网企业转付给分布式光伏发电项目单位。申请补贴的分布式光伏发电项目必须符合以下条件:1.按照程序完成备案。具体备案办法由国家能源局另行制定。2.项目建成投产,符合并网相关条件,并完成并网验收等电网接入工作。符合上述条件的项目可向所在地电网企业提出申请,经同级财政、价格、能源主管部门审核后逐级上报。
2013年8月9日,国家能源局公布首批光伏分布式发电示范区名单,18个示范区项目共计1.823吉瓦,包括北京中关村(000931,股吧)海淀园、上海松江工业园区、河北保定英利新技术开发区、江苏无锡高新区等项目。
目前,从国家的政策导向和财政支持力度来看,未来太阳能行业在国内市场将逐渐从大型的集中式装机向分布式的屋顶和公共设施小型电站转变,这也符合光伏发展的规律,毕竟目前我国东部地区地价较为昂贵,如果都建设集中式的大型地面电站,无疑将大大提高成本,不利于太阳能发电的大规模推广。
2013年8月13日国家发改委印发《分布式发电管理暂行办法》(发改能源[2013]1381号)提出,鼓励企业、专业化能源服务公司和包括个人在内的各类电力用户投资建设并经营分布式发电项目,并豁免分布式发电项目发电业务许可。
在电网接入方面,电网企业负责分布式发电外部接网设施以及由接入引起公共电网改造部分的投资建设,并为分布式发电提供便捷、及时、高效的接入电网服务,与投资经营分布式发电设施的项目单位(或个体经营者、家庭用户)签订并网协议和购售电合同。在政策保障方面,将对符合条件的分布式发电给予建设资金补贴或单位发电量补贴。建设资金补贴方式仅限于电力普遍服务范围。享受建设资金补贴的,不再给予单位发电量补贴。
依托新能源示范城市、绿色能源示范县、可再生能源建筑应用示范市(县),扩大分布式光伏发电应用,建设100个分布式光伏发电规模化应用示范区、1000个光伏发电应用示范小镇及示范村。
开展适合分布式光伏发电运行特点和规模化应用的新能源智能微电网试点、示范项目建设,探索相应的电力管理体制和运行机制,形成适应分布式光伏发电发展的建设、运行和消费新体系。支持偏远地区及海岛利用光伏发电解决无电和缺电问题。鼓励在城市路灯照明、城市景观以及通讯基站、交通信号灯等领域推广分布式光伏电源。
《暂行办法》明确,分布式发电以自发自用为主,多余电量上网,电网调剂余缺。分布式发电有关并网协议、购售电合同的执行及多余上网电量的收购、调剂等事项,由国务院能源主管部门派出机构会同省级能源主管部门协调,或委托下级部门协调。分布式发电如涉及供电营业范围调整,由国务院能源主管部门派出机构会同省级能源主管部门根据相关法律法规予以明确。《暂行办法》要求省级能源主管部门会同有关部门,制定分布式发电管理实施细则,并编制分布式发电综合规划,报国务院能源主管部门备案
2013年8月26日,国家发展改革委发布《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》(发改价格[2013]1638号)。提出:(一)对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策,电价补贴标准为每千瓦时0.42元(含税),通过可再生能源发展基金予以支付,由电网企业转付;其中,分布式光伏发电系统自用有余上网的电量,由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。(二)对分布式光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加,以及系统备用容量费和其他相关并网服务费。
(执行时间:分区标杆上网电价政策适用于2013年9月1日后备案(核准),以及2013年9月1日前备案(核准)但于2014年1月1日及以后投运的光伏电站项目;电价补贴标准适用于除享受中央财政投资补贴之外的分布式光伏发电项目。)至此,国内光伏市场分布式光伏发电补贴年限、数额、投资回收、并网等问题均已确定。专家表示,国内分布式光伏发电市场即将大范围开启。
2013年8月27日国家发改委下发《关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知》(发改价格[2013]1651号),通知指出,为支持可再生能源发展,鼓励燃煤发电企业进行脱硝、除尘改造,促进环境保护,决定适当调整可再生能源电价附加和燃煤发电企业脱硝等环保电价标准。
通知明确,自今年9月25日起,将除居民生活和农业生产用电之外的其他用电可再生能源电价附加标准由每千瓦时0.8分钱提高到1.5分钱;将燃煤发电企业脱硝电价补偿标准由每千瓦时0.8分钱提高到1分钱;对烟尘排放浓度低于30毫克/立方米(重点地区20毫克/立方米)的燃煤发电企业实行每千瓦时0.2分钱的电价补偿。
通知要求,各省级价格主管部门要结合本地实际,抓紧提出具体方案,把可再生能源和环保电价政策落实到位。国家发展改革委表示,此次价格调整,既着力保护环境,又注重不增加电力用户负担。一方面,通过适当优化电价结构,支持可再生能源发展,提高燃煤发电企业脱硝、除尘的积极性,促进节能减排目标的实现;另一方面,现行销售电价总水平不变,不增加用电企业和居民负担,有利于保持价格总水平基本稳定。
为了贯彻国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》(国发〔2013〕24号),充分发挥金融杠杆作用,引导社会资金投入,有效激发分布式光伏发电投资,国家能源局、国家开发银行决定联合支持分布式光伏发电金融服务创新。2013年9月,国家能源局、国家开发银行股份有限公司下发了《关于支持分布式光伏发电金融服务的意见》,为分布式光伏发展提供金融服务支持。其中包括开展创新金融服务试点、提供最长可达15年的长期贷款、设立账户进行归集并接受监督等。内容主要包括七个方面:
一、国家开发银行发挥开发性金融机构的引导作用,创新金融服务,积极支持分布式光伏发电应用。二、国家开发银行支持各类“自发自用、余量上网、电网调节”方式建设和运营的分布式光伏发电项目,重点配合国家组织建设的新能源示范城市、分布式光伏发电应用示范区开展创新金融服务试点。三、推动地方政府在试点地区成立融资平台。国开行向融资平台提供授信,融资平台以委托贷款等有效的资金运作方式,向符合条件的对象提供融资支持,并根据国家光伏发电年度规划,合理安排信贷资金规模。
四、国开行积极为各类分布式光伏发电投资主体提供信贷支持。符合投资主体资格的可以直接申请信贷资金支持;不符合的,国开行采用统借统还的模式予以支持。
五、国开行为分布式光伏发电项目提供中长期贷款为主,短期贷款、流动资金贷款等为辅的多元化信贷产品。贷款期限最长可达15年。对于重点客户投资的项目和国家规划建设的示范项目,可实行差异化定价。六、国开行建立和完善分布式光伏发电贷款风险管理体系,根据项目具体情况设计第三方担保、额外保险和机构担保等。在归还贷款本息前,项目发电收入原则上应设立账户进行归集,并接受国家开发银行监督。七、国家能源局根据全国光伏发电发展规划,采取指导各地制定年度实施方案和组织分布式光伏发电应用示范区建设等方式推动分布式光伏发电应用。
据悉,《分布式光伏电站项目管理办法》近期将会推出。这意味着,分布式光伏发电的政策障碍将完全清除。今年以来,光伏领域的鼓励政策不断。7月份,国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见发布后,相关的部门就一直在出台相关的细则。
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