許多人也許并不知道，小小的分布式能源利用系統(tǒng)居然能獲得英國皇室的青睞。英國女王的白金漢宮、首相的唐寧街10號官邸，都采用的是燃氣輪機分布式能源站。
所謂“分布式能源”是指分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)，以熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)，與大電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)組網(wǎng)運行，向一定區(qū)域內(nèi)的用戶同時提供電力、蒸汽、熱水和空調(diào)冷水(或風(fēng))等能源服務(wù)系統(tǒng)。分布式能源以靠近用戶、能源梯級利用、一次能源利用效率高、有利于能源供應(yīng)安全和環(huán)保等特點，已經(jīng)受到各國政府、企業(yè)界、能源科技工作者的廣泛關(guān)注。
分布式能源系統(tǒng)能源綜合利用效率在75%~90%之間，并且由于其貼近用戶進行能量轉(zhuǎn)換，避免了遠距離送電帶來的輸變電損失以及輸熱損失。從上個世紀70年代末期開始發(fā)展到現(xiàn)在，美國已經(jīng)有6000多座分布式能源站。英國只有5000多萬人口，但是分布式能源站就有1000多座。丹麥20多年來國民生產(chǎn)總值翻了一番，但能源消耗卻未增加，環(huán)境污染也未加劇。其奧妙之一就在于丹麥積極發(fā)展冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)，提倡科學(xué)用能，扶植分布式能源，靠提高能源利用效率支持國民經(jīng)濟的發(fā)展。目前丹麥沒有一個火電廠不供熱，也沒有一個供熱鍋爐房不發(fā)電，將冷、熱、電產(chǎn)品的分別生產(chǎn)，變?yōu)楦呖萍嫉睦洹帷㈦娐?lián)產(chǎn)。
用智能電網(wǎng)支撐分布式能源
在近日召開的“2009第五屆中國分布式能源國際研討會”上，國家發(fā)改委能源研究所副所長、可再生能源學(xué)會副理事長李俊峰在演講時表示，分布式能源技術(shù)是能源系統(tǒng)技術(shù)進步的客觀要求，而發(fā)展分布式能源則需要強大的電網(wǎng)支撐。
李俊峰說，中國能源系統(tǒng)的特點可以由“大、強、新”來概括。中國擁有世界第一大的能源生產(chǎn)系統(tǒng)和第二大的能源消費系統(tǒng)，其中鋼鐵和水泥的生產(chǎn)居世界第一位，電力消費系統(tǒng)和汽車消費市場均位于世界第二。其次，中國的電網(wǎng)系統(tǒng)非常強大，兩大電網(wǎng)公司就覆蓋了13億的用戶。再有我們能源的基數(shù)很大，現(xiàn)在總量已經(jīng)超過了28億噸，發(fā)電裝機超過了8億千瓦，但是每年的增長速度還是非常快的。我們第一個10億噸能源消費量大概是從1949年到1990年，差不多用了40年的時間。第二個10億噸用了14年的時間，第三個可能就只需5年了，去年是28.6億噸，如果今年增加1.4億噸的話就是30億噸。
李俊峰認為，分布式能源技術(shù)是能源系統(tǒng)技術(shù)進步的客觀要求。第一，發(fā)展分布式能源是提高能源利用效率的必然選擇。第二，推廣分布式能源是改善能源結(jié)構(gòu)的必然選擇，增加天然氣發(fā)電、煤層氣發(fā)電都需要分布式發(fā)電技術(shù)，提高可再生能源比例也需要分布式發(fā)電技術(shù)。第三，發(fā)展分布式能源是能源安全的必要保障，去年冰雪災(zāi)害造成的郴州停電事件，就是由于沒有分布式能源系統(tǒng)的支持，造成了電力供應(yīng)持續(xù)15天的中斷。
李俊峰表示，智能電網(wǎng)的發(fā)展對分布式能源是相當(dāng)重要的，比如說我們的太陽能屋頂系統(tǒng)、分散的風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電，都必須建立一些小的系統(tǒng)，并把電網(wǎng)納入其中。另外，可再生能源由于其本身的間歇性、分散性、大部分遠離負荷中心等特點，也都需要強大電網(wǎng)的支持。
李俊峰還從辯證的角度分析了智能電網(wǎng)與分布式能源的關(guān)系。他說，堅強的電網(wǎng)等能源體系是支持分布式能源發(fā)展的基礎(chǔ)，而分布式能源是強大能源體系的組成部分。過去只是單方面強調(diào)分布式能源，卻不強調(diào)強大電網(wǎng)，如果沒有強大電網(wǎng)的支持是不可能做好分布式系統(tǒng)的。比如說，德國的太陽能屋頂系統(tǒng)，有電自己用，不用電就送到電網(wǎng)去，這需要安裝智能電表，引進雙向計量方式。更重要的是電網(wǎng)能接納這樣的分布式能源系統(tǒng)。目前中國的風(fēng)電裝機不足2%，發(fā)電量還不到1%，這樣的情況下暫時沒有太多問題。如果真正像美國說的到2030年風(fēng)力發(fā)電占25%，歐洲說的到2050年可再生能源占50%以上的時候，沒有儲能電網(wǎng)、儲能系統(tǒng)來調(diào)節(jié)就不可能做到，所以必須要考慮智能電網(wǎng)與分布式能源協(xié)調(diào)的關(guān)系問題。從這個意義來講，強大的電網(wǎng)是支持能源體系發(fā)展的基礎(chǔ)，沒有強大的電網(wǎng)單說分布式是不現(xiàn)實的。強大的電網(wǎng)又是分布式能源的重要組成部分，必須要認識到這一點，這是一種必然趨勢。
李俊峰認為，中國已經(jīng)具備了發(fā)展智能電網(wǎng)的條件。中國的電力計量體系、遠程控制、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都居于世界領(lǐng)先地位。同時我們也必須認識到，智能電網(wǎng)和分布式能源是必然的發(fā)展趨勢，不以我們主觀的意識為轉(zhuǎn)移，明智的選擇就是愉快地接受它、適應(yīng)它、發(fā)展它。
節(jié)能減排看得見
中國電機工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會秘書長王振銘算了一筆賬：傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠發(fā)電的利用率是35%左右；用煤做燃料發(fā)電并供熱的熱電廠，能源利用率在45%左右；而改用天然氣做燃料來提供發(fā)電、供熱和供冷三方面服務(wù)，能源利用率則能達到80%。從經(jīng)濟效益上來說，工業(yè)、商業(yè)用電單位向供電局買電的價格平時為0.7元左右，但在高峰期則達到1.3元左右，而分布式能源電站自己發(fā)電的成本也只有0.4元~0.5元左右，如果再算上同時供熱和制冷所帶來的經(jīng)濟效益，以及環(huán)保效益，就遠遠超過傳統(tǒng)的供電供熱模式了。
現(xiàn)實的情況也是如此，上海舒雅健康休閑中心的分布式能源站，每千瓦時比從大電網(wǎng)上購電節(jié)省元；北京中關(guān)村科技開發(fā)區(qū)數(shù)碼大廈的分布式能源站，其每平方米供暖價格才18.4元，比集中供熱采暖的每平方米30元便宜了元；四川成都花園酒店熱、電、冷三聯(lián)供分布式能源站，每年為酒店節(jié)省費用420萬元人民幣。
中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會發(fā)展與科技環(huán)保部處長黃導(dǎo)在發(fā)言中也指出，分布式發(fā)電方式能效高、損耗小、運行靈活經(jīng)濟性好，對于高耗能行業(yè)在節(jié)約能源、二次能源利用方面是夢寐以求的事情。
以鋼鐵行業(yè)為例，鋼鐵企業(yè)所消耗能源的主要功能是為冶金生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)和物理形變創(chuàng)造一個高溫條件，大量能源以過程余熱余能的形式耗散。而余熱余能資源因為載體多樣、分布分散、衰變快、不可儲存、穩(wěn)定性差、數(shù)量和質(zhì)量差別大等特點，集中回收利用難度大，造成能源利用效率較低。
黃導(dǎo)認為，將不同種類的余熱余能轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式的電能，就近回收、就近輸送、就近使用，是鋼鐵企業(yè)提高能源利用效率的有效方式。從能源利用的有效和經(jīng)濟性考慮，利用余熱發(fā)電或作為動力直接拖動機械是最為有效的余熱利用。利用燒結(jié)機冷卻機煙氣余熱進行蒸汽動力發(fā)電，將煙氣余熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽梢宰畲笙薅鹊乩糜酂帷Ｓ酂嵊鄩杭案碑a(chǎn)煤氣等二次能源的熱利用，則包括了分布式能源和梯級能源利用。
此外，分布式能源多為性能先進的中小型和微型機組，開停機方便，負荷調(diào)節(jié)靈活，用戶可獨立操控，一般的商業(yè)中心、居民小區(qū)、寫字樓、商場等建筑物地下室均可設(shè)置，不會發(fā)生大規(guī)模大范圍供應(yīng)事故。而且，燃料多用天然氣、輕質(zhì)油或可再生清潔能源。與燃煤火電機組相比，其二氧化硫和固體廢棄物排放幾乎為零，二氧化碳排放量減少50%以上。
未來潛力帶來發(fā)展機遇
在能源短缺地區(qū)采用太陽能光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電的獨立發(fā)電系統(tǒng)，可以說是最經(jīng)濟有效的方法。
美國陸軍工程兵團曾于2007年在伊拉克中部地區(qū)陽光充足的費盧杰市安裝了1000多個太陽能街燈，太陽能電池在白天吸收儲存的陽光能確保太陽能街燈從黃昏亮到黎明。在過去幾年中，伊拉克盡管多數(shù)時間處于電力供應(yīng)中斷狀態(tài)，而如今，費盧杰市的街道每晚都可以燈火通明。
對于經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，停電的代價非常昂貴。美國硅谷地區(qū)LarryOwens電力公司估計，一次停電事故將使SunMicrosystems公司每分鐘損失100萬美元。據(jù)惠普公司估計，一次20分鐘的停電事故將導(dǎo)致一家電路制造工廠損失3000萬美元。
有關(guān)專家指出，全球計算機領(lǐng)域的高科技企業(yè)和靠近沙漠的費盧杰市在享受太陽能的同時，都必須解決一個問題，就是利用分布式能源站大幅降低對集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的依賴。在分布式能源系統(tǒng)中，需求回饋、消費方調(diào)控和能源儲存等其他相關(guān)技術(shù)預(yù)計將發(fā)揮同等重要的作用。分布式能源系統(tǒng)的主要功能是“智能測量”，這項功能可以使電力實現(xiàn)雙向傳輸。由于可以提高能源利用率和供電安全性，實現(xiàn)按需供能以及為用戶提供更多選擇，分布式能源系統(tǒng)已成為全球電力行業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。
華南理工大學(xué)天然氣利用研究中心教授華賁預(yù)測說，在今后的十幾年內(nèi)，在中國將需要興建成千上萬個分布式能源站，這是前所未有的機遇。《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》也都把熱電聯(lián)產(chǎn)作為節(jié)能和環(huán)保的有效措施，制定了熱電聯(lián)產(chǎn)的專項規(guī)定，這些政策驅(qū)動了中國熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)向更加有利的方向發(fā)展。
也有專家指出，分布式能源作為第二代的能源技術(shù)，不能只依靠補貼或強制性措施過日子，而要靠高科技、高能源利用效率、低環(huán)境污染來贏得市場；靠減少大電網(wǎng)的輸送、調(diào)峰費用，從而取得多贏的效果。
此外，分布式能源要依靠多種投資主體進入市場領(lǐng)域，改變只依賴政府來發(fā)展分布式能源的觀念。要通過建立體系和市場運作，用逐步回收的資金再來擴大建設(shè)和經(jīng)營的范圍，形成滾動式的發(fā)展。中國三峽電站已經(jīng)成功地實行了這一機制。發(fā)達國家已經(jīng)形成了很好的運營體制，取得了很充分的經(jīng)驗。這些都是發(fā)展分布式能源需要借鑒的。
