分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀及新時(shí)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(shí)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(duì)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(xiàng)目開(kāi)發(fā)前期及投產(chǎn)項(xiàng)目存在的問(wèn)題并提出相應(yīng)建議。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中應(yīng)嚴(yán)格把握冷熱負(fù)荷量，設(shè)計(jì)單位應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念以適應(yīng)分布式能源設(shè)計(jì)需求，項(xiàng)目運(yùn)行和維護(hù)時(shí)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(bǔ)、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(shí)代；新需求

1 引言

受國(guó)際與國(guó)內(nèi)綜合環(huán)境影響，我國(guó)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(jí)利用和運(yùn)行靈活、“量體裁衣”式設(shè)計(jì)、需求側(cè)響應(yīng)快、污染少等優(yōu)點(diǎn)。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(guó)應(yīng)對(duì)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(duì)于增強(qiáng)我國(guó)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(shí)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(xiàng)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(yàn)。然而，因?yàn)橘Y源、政策、市場(chǎng)環(huán)境等各種原因，分布式能源的發(fā)展相對(duì)緩慢，分布式能源領(lǐng)域并未迎來(lái)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。因此，對(duì)現(xiàn)有分布式能源項(xiàng)目發(fā)展情況進(jìn)行分析、總結(jié)，顯得很有必要。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)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(shì)，將上述技術(shù)與分布式能源結(jié)合并轉(zhuǎn)化應(yīng)用，將會(huì)形成一批新業(yè)態(tài)新模式分布式能源示范項(xiàng)目。

2 發(fā)展現(xiàn)狀與存在問(wèn)題分析

2.1 整體發(fā)展情況

無(wú)論是五大發(fā)電集團(tuán)、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(guó)內(nèi)大批項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)，呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。然而已投產(chǎn)的項(xiàng)目存在諸多問(wèn)題，部分經(jīng)營(yíng)狀況不佳，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①系統(tǒng)供能能力與用戶側(cè)需求匹配不佳，項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)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(yùn)行小時(shí)數(shù)低，冷熱負(fù)荷對(duì)容量的影響較大，由于項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程缺少負(fù)荷審查環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)容量與實(shí)際負(fù)荷的適配度存疑；③運(yùn)維成本高、缺乏專業(yè)的運(yùn)營(yíng)模式和精細(xì)化的管理模式，分布式能源系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)運(yùn)維人員技術(shù)水平要求較高，集團(tuán)運(yùn)營(yíng)人員多停留在“火電思維”，缺乏專業(yè)的運(yùn)營(yíng)模式和精細(xì)化的管理模式，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本高；④環(huán)保收益未顯性化，當(dāng)前全社會(huì)已逐漸認(rèn)識(shí)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(huì)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(zhǎng)，系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)設(shè)備大多需要進(jìn)口，我國(guó)還未掌握其核心技術(shù)。加上受制于政策、市場(chǎng)機(jī)制、價(jià)格等因素，項(xiàng)目盈利能力低，投資回收期長(zhǎng)[1]。

2.2 項(xiàng)目前期開(kāi)發(fā)階段

項(xiàng)目前期冷熱負(fù)荷預(yù)測(cè)不精準(zhǔn)，造成裝機(jī)普遍偏大。分布式能源項(xiàng)目設(shè)計(jì)的原則是“以熱定電，欠匹配”，冷熱負(fù)荷的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)對(duì)后續(xù)的裝機(jī)方案、能源利用效率乃至整個(gè)項(xiàng)目的盈利水平有著很大的影響。然而前期設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員并未對(duì)冷熱負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并未得到逐時(shí)負(fù)荷曲線，忽略了各種不確定因素對(duì)冷熱負(fù)荷預(yù)測(cè)的影響，再加上“大火電思維”以裝機(jī)容量定級(jí)定崗，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)人員普遍裝機(jī)偏大，造成機(jī)組利用小時(shí)數(shù)低、整體經(jīng)營(yíng)狀況不佳。冷熱負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同業(yè)態(tài)、不同冷熱負(fù)荷需求，開(kāi)展實(shí)地調(diào)研與軟件模擬，考慮各種不確定性因素得到逐時(shí)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(jī)方案比選提供最直接可靠的依據(jù)。

設(shè)計(jì)規(guī)劃套用火電設(shè)計(jì)思維，并未為分布式能源“私人訂制”進(jìn)行設(shè)計(jì)。以往規(guī)劃設(shè)計(jì)院簽訂設(shè)計(jì)合同依據(jù)裝機(jī)容量來(lái)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(jì)單位的資源、技術(shù)力量投入相對(duì)較弱，這樣容易造成設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)已有部分設(shè)計(jì)單位開(kāi)展相關(guān)工作并且獲得大量寶貴經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)可聯(lián)系具備相關(guān)業(yè)績(jī)的單位設(shè)計(jì)。更重要的是，從事分布式能源相關(guān)單位應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)到分布式能源與傳統(tǒng)大火電的區(qū)別，規(guī)劃設(shè)計(jì)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(gè)項(xiàng)目邊界條件的不同，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行“一項(xiàng)一設(shè)”，真正做到“量體裁衣”式設(shè)計(jì)。

項(xiàng)目開(kāi)發(fā)未按計(jì)劃推進(jìn)，項(xiàng)目開(kāi)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(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，因?yàn)楦鞣N原因造成分布式能源項(xiàng)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(wèn)題，用戶會(huì)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(shí)數(shù)低等情況?？蓛?yōu)先安排電制冷機(jī)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(fèi)時(shí)費(fèi)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(xiàng)目運(yùn)維情況

分布式能源項(xiàng)目運(yùn)維人員大多來(lái)自火電廠，他們習(xí)慣依據(jù)火電的管理運(yùn)維模式去管理，甚至包括部分上級(jí)單位管理人員，對(duì)項(xiàng)目的人員配置、運(yùn)維模式、管理模式?jīng)]有細(xì)心甄別區(qū)分，造成管理混亂。對(duì)區(qū)域型分布式能源，大體可參照火電模式去管理，而對(duì)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(yùn)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(lái)管理內(nèi)燃機(jī)非停，內(nèi)燃機(jī)跳機(jī)對(duì)電網(wǎng)、對(duì)冷熱用戶短期內(nèi)并不會(huì)造成多大影響，建議可用“供能中斷”理念來(lái)代替非停管理。無(wú)論是區(qū)域型還是樓宇型分布式能源，應(yīng)至始至終樹(shù)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(dòng)機(jī)設(shè)備國(guó)內(nèi)研究力量不足，現(xiàn)在市場(chǎng)上90%以上機(jī)組是從國(guó)外進(jìn)口。國(guó)內(nèi)已有部分研究院所開(kāi)展燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的研究，但壽命及可靠性與國(guó)外設(shè)備差距較大。雖然我國(guó)企業(yè)與GE等國(guó)外燃?xì)廨啓C(jī)制造商合作，但核心技術(shù)國(guó)外公司并未轉(zhuǎn)讓，因此導(dǎo)致項(xiàng)目總投資難以下降[2]。項(xiàng)目運(yùn)行期間檢修維護(hù)費(fèi)用較高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)其費(fèi)用占運(yùn)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(xiàng)目調(diào)試期間、設(shè)備廠家檢修維護(hù)期間，安排技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)及理論培訓(xùn)，打造自己的檢修隊(duì)伍，有效減少檢修部分費(fèi)用。

3 新時(shí)代發(fā)展態(tài)勢(shì)

3.1 發(fā)展趨勢(shì)分析

我國(guó)分布式能源發(fā)展不斷提速，已從啟動(dòng)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(guò)渡，試點(diǎn)示范也更突出多能互補(bǔ)、多元融合和供需互動(dòng)。已投產(chǎn)的分布式能源項(xiàng)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(dú)規(guī)劃設(shè)計(jì)、獨(dú)立運(yùn)行的傳統(tǒng)模式，能源開(kāi)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(shì)，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(lái)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(duì)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)?，F(xiàn)如今提供產(chǎn)品范圍逐步實(shí)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(chǔ)—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(fèi)間的強(qiáng)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多元能源互補(bǔ)互濟(jì)、協(xié)調(diào)優(yōu)化。

3.2 多能互補(bǔ)集成優(yōu)化

多能互補(bǔ)技術(shù)能有效提高能源系統(tǒng)運(yùn)行效率、設(shè)備利用率，追求能源的梯級(jí)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(wèn)題，避免能源浪費(fèi)，同時(shí)能有效帶動(dòng)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(bǔ)”被七次提及，同時(shí)也將實(shí)施多能互補(bǔ)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(jiàn)，從國(guó)家層面頂層設(shè)計(jì)，引領(lǐng)分布式能源潮多能互補(bǔ)方向發(fā)展。

多能互補(bǔ)、集成優(yōu)化是分布式能源發(fā)展的新內(nèi)涵。多能互補(bǔ)是能源供應(yīng)側(cè)多種能源子系統(tǒng)之間互補(bǔ)協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)其互補(bǔ)互濟(jì)，向智能化、扁平化、個(gè)性化的用能方式轉(zhuǎn)變，從而實(shí)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(diǎn)，分布式能源與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展也將越來(lái)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(lái)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(jī)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(dòng)性特點(diǎn)，決定了能源供給在時(shí)間上的變動(dòng)，雖然分布式能源具有就地消納特點(diǎn)，可解決空間上的難題。但如何解決時(shí)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(wèn)題。

近年來(lái)區(qū)塊鏈因其開(kāi)放、共識(shí)、去中心、去信任、交易透明、不可篡改、可追溯等特點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。國(guó)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(dòng)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(diǎn)，相信能源區(qū)塊鏈將會(huì)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(wèn)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(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策頂層設(shè)計(jì)、地方政府專項(xiàng)政策激勵(lì)，這些都在推進(jìn)分布式能源發(fā)展。新時(shí)代新需求下分布式能源發(fā)展有新的內(nèi)涵，新形勢(shì)下分布式能源發(fā)展必將成為實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源革命的重要力量。

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

［2］何竹春，文守成，李繼東.淺議我國(guó)天然氣分布式能源的發(fā)展趨勢(shì)［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(lái)發(fā)展關(guān)鍵支撐技術(shù)［J］.電氣時(shí)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(cè)和系統(tǒng)后評(píng)估研究工作。