河南省周口市分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展調(diào)查

荊艷艷 楊宇 梁盼

摘 要：為了進(jìn)一步探討分布式能源的利用現(xiàn)狀，本文闡述了分布式能源系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)周口市分布式能源技術(shù)應(yīng)用情況展開了調(diào)查研究。調(diào)查結(jié)果表明，周口市的主要分布式能源利用形式為太陽(yáng)能、天然氣和沼氣，其中，市區(qū)太陽(yáng)能占主體，約占分布式能源利用量的37.28%，村鎮(zhèn)以天然氣分布式能源系統(tǒng)為主，占58.05%;在分布式發(fā)電系統(tǒng)利用中，光伏發(fā)電占39.58%，天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)占35.42%，即該地區(qū)分布式能源的發(fā)展主要集中在太陽(yáng)能利用和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：分布式能源;冷熱電聯(lián)供系統(tǒng);太陽(yáng)能;天然氣;沼氣

Abstract： In order to further discuss the current status of distributed energy utilization， this paper expounds the development status of distributed energy systems at home and abroad， and investigates the application of distributed energy technology in Zhoukou City. The survey results indicate that the main forms of distributed energy utilization in Zhoukou City are solar energy， natural gas and biogas， among them， urban solar energy accounts for the majority， accounting for 37.28% of the distributed energy utilization， and villages and towns are dominated by natural gas distributed energy systems， accounting for 58.05%; in the utilization of distributed power generation systems， photovoltaic power generation accounts for 39.58%， and natural gas combined heat and power accounts for 35.42%， that is， the development of distributed energy in the region is mainly concentrated on solar energy utilization and natural gas combined heat and power systems.

Keywords： distributed energy system;cogeneration system;solar energy;natural gas;biogas

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，常規(guī)能源的需求大幅度增加，導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源供應(yīng)、環(huán)境污染之間的矛盾日益突出[1-2]。為解決這一問(wèn)題，2016年12月20日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》的通知，提出推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，鼓勵(lì)利用可再生能源、天然氣、電力等優(yōu)質(zhì)能源代替燃煤，因地制宜發(fā)展海島太陽(yáng)能、海上風(fēng)能、潮汐能、波浪能等可再生能源，協(xié)調(diào)推進(jìn)風(fēng)電開發(fā)，推動(dòng)太陽(yáng)能大規(guī)模發(fā)展和多元化利用，增加清潔低碳電力供應(yīng)[3]，達(dá)到提高能源利用效率、保護(hù)環(huán)境、發(fā)展新能源、實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的目的。因此，尋求一種清潔、綠色、高效、環(huán)保的能源系統(tǒng)已成為我國(guó)當(dāng)前必須解決的問(wèn)題。

分布式能源系統(tǒng)的概念最早由美國(guó)提出，其目的是通過(guò)用戶的發(fā)電裝置，保證供電的安全可靠，利用應(yīng)急發(fā)電機(jī)并網(wǎng)供電，以保持電網(wǎng)安全的多元化[4]?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》指出，分布式供能系統(tǒng)是為終端用戶提供靈活、節(jié)能型的綜合能源服務(wù)的重要途徑[5]。分布式能源系統(tǒng)以天然氣為主要燃料，太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫氣等可再生能源為輔助能源，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)燃燒釋放的高溫?zé)崃窟M(jìn)行發(fā)電，中低溫?zé)崃坑脕?lái)制熱、制冷，實(shí)現(xiàn)“溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”，能源利用率達(dá)90%，污染物的排放得到有效降低，生態(tài)環(huán)保壓力得到減輕[6-7]。

分布式能源系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性[8]，推廣發(fā)展天然氣、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等分布式能源具有一定的優(yōu)勢(shì)，但受技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)條件、政策和市場(chǎng)機(jī)制影響[9]，分布式能源系統(tǒng)的推廣應(yīng)用還需要考慮當(dāng)?shù)乜色@得的能源數(shù)量、品質(zhì)和成本等諸多因素。本文以河南省周口市為例，對(duì)分布式能源系統(tǒng)在周口市的利用現(xiàn)狀展開調(diào)查分析，以期得到分布式能源系統(tǒng)在河南省的應(yīng)用和發(fā)展情況，探索分布式能源系統(tǒng)在河南省發(fā)展的限制因素，為其在河南省更大范圍的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)和技術(shù)支持。

1 分布式能源系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

分布式能源系統(tǒng)主要是通過(guò)中小型設(shè)備向用戶直接供應(yīng)熱、冷、電的聯(lián)產(chǎn)能源體系，能源利用率較高，與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)相比，可直接滿足不同用戶的多種需求，并實(shí)現(xiàn)階梯式使用[10]。作為一種新型的能源系統(tǒng)，分布式能源系統(tǒng)是集中式供能系統(tǒng)的有利增補(bǔ)，具有靈活方便、高效利用、成本低廉、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)[11-12]。

2010年，荷蘭分布式能源發(fā)電量已占國(guó)家總發(fā)電量的40%左右，丹麥更是高達(dá)50%。截至2011年，美國(guó)已建成天然氣和生物質(zhì)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等6 000多座分布式能源站，裝機(jī)容量超過(guò)90 GW，預(yù)計(jì)2035年分布式能源發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量將增長(zhǎng)至98 GW。日本的分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產(chǎn)與太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)為主，2012年總裝機(jī)容量約為36 GW，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量的13.4%[13]，2030年之前，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電量將占國(guó)家總電能供應(yīng)的20%左右。

我國(guó)分布式能源系統(tǒng)起步較晚，2010年太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繛?00 MW，天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)裝機(jī)總?cè)萘繛?00萬(wàn)kW，主要涉及工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。2011年后，我國(guó)相繼頒布并實(shí)施了《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》《分布式發(fā)電管理辦法和并網(wǎng)管理辦法》《關(guān)于印發(fā)大力發(fā)展分布式發(fā)電若干意見的通知》等，建成了北京南站、北京鳥巢體育場(chǎng)、深圳園林花卉博覽園等分布式能源站，其中，廣州大學(xué)城分布式能源站是我國(guó)目前最大的分布式能源站，主要利用高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，裝機(jī)容量達(dá)156 MW。河南省周口市也已建成20 MW屋頂分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目與30 MW分離發(fā)電項(xiàng)目，但由于對(duì)地方和村鎮(zhèn)分布式能源系統(tǒng)推廣應(yīng)用的支持力度不足，分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展依然面臨諸多難題。

2 分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用情況

2.1 分布式能源系統(tǒng)利用形式及發(fā)電系統(tǒng)

通過(guò)調(diào)查分析，周口市分布式能源系統(tǒng)利用形式如圖1所示。市區(qū)居民37.28%使用太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)，主要包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電與太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，33.77%的居民使用天然氣分布式能源系統(tǒng)，而開發(fā)區(qū)、商業(yè)區(qū)等經(jīng)濟(jì)技術(shù)高新區(qū)主要應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)路燈、工業(yè)區(qū)小型發(fā)電項(xiàng)目，所占比重為11.84%。相比之下，村鎮(zhèn)主要采用天然氣分布式能源系統(tǒng)，占比為58.05%，此外多為太陽(yáng)能、沼氣、生物質(zhì)能等可再生能源的應(yīng)用，用能形式多為煮飯、取暖、照明等，其中太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)所占比重較大，為28.16%。

周口市分布式能源系統(tǒng)主要利用的是太陽(yáng)能、天然氣、沼氣等，系統(tǒng)產(chǎn)能主要用于生活、生產(chǎn)以及養(yǎng)殖等。如圖2所示，周口市區(qū)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)主要是光伏發(fā)電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)，其中光伏發(fā)電所占比重最大，約為39.58%，其次是冷熱電聯(lián)產(chǎn)，所占比重為35.42%，而沼氣養(yǎng)殖、發(fā)電系統(tǒng)所占比例較小，為11.81%。但周口市鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍的分布式能源系統(tǒng)利用趨勢(shì)與市區(qū)有所不同，35.55%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民更傾向于熱電聯(lián)供能源站，32.22%的居民傾向于建設(shè)分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，16.11%的居民傾向于建設(shè)沼氣發(fā)電站。

2.2 太陽(yáng)能分布式能源利用及存在問(wèn)題

周口市太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)主要是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，如圖3所示。太陽(yáng)能熱水器在太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)中占70.30%，占比最大;其次是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，如太陽(yáng)能路燈、廣告牌等，所占比重為22.77%;少數(shù)為太陽(yáng)能房、太陽(yáng)能溫室大棚等小型示范項(xiàng)目，所占比重為4.19%。太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)和利用主要集中在光熱轉(zhuǎn)化，對(duì)于其他利用形式較差的原因，12.70%的居民認(rèn)為主要在于建設(shè)成本較高，67.46%的居民認(rèn)為太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)可靠性弱，運(yùn)行不穩(wěn)定，另外17.46%的居民認(rèn)為主要是由于其轉(zhuǎn)化效率較低。因此，提高轉(zhuǎn)換效率、提升運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，是太陽(yáng)能分布式能源系統(tǒng)進(jìn)一步推廣利用的關(guān)鍵。

2.3 天然氣分布式能源利用方式及優(yōu)勢(shì)

相比于其他分布式能源系統(tǒng)，天然氣分布式能源系統(tǒng)利用如圖4所示，主要應(yīng)用在燃?xì)庠罹?、熱水利用或供熱兩個(gè)方面，所占比重分別為63.91%和26.04%。通過(guò)調(diào)研分析，41.62%的居民認(rèn)為天然氣分布式能源系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，26.01%的居民認(rèn)為其運(yùn)行安全可靠，24.86%的居民認(rèn)為在運(yùn)行過(guò)程中節(jié)省輸配電費(fèi)用。目前，盡管天然氣是主要的分布式能源利用形式之一，受到廣大群眾的青睞，但其能源利用品級(jí)較低。

3 結(jié)論

河南省周口市分布式能源系統(tǒng)具有廣大的發(fā)展空間和潛力，在分布式能源的推廣應(yīng)用中，主要利用形式為太陽(yáng)能、天然氣和沼氣，其中，市區(qū)太陽(yáng)能占主體，約占分布式能源利用量的37.28%，村鎮(zhèn)以天然氣分布式能源系統(tǒng)為主，占58.05%，而分布式發(fā)電系統(tǒng)利用中，光伏發(fā)電占39.58%，天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)占35.42%，即該地區(qū)分布式能源的發(fā)展主要集中在太陽(yáng)能利用和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

太陽(yáng)能、天然氣和沼氣分布式能源推廣和應(yīng)用，提高了能源利用率，保障了用戶生活用能需求，促進(jìn)了能源經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，但各自存在相應(yīng)的問(wèn)題。建議定向培養(yǎng)能經(jīng)營(yíng)、懂技術(shù)的新型農(nóng)民，以確保分布式能源系統(tǒng)的靈活性、安全性，保證高效率供能。其次，加快實(shí)施村鎮(zhèn)分布式能源項(xiàng)目建設(shè)，采取優(yōu)惠政策進(jìn)行支持，推進(jìn)新型農(nóng)村建設(shè)，更有效地服務(wù)于“三農(nóng)”。最后，加大推廣應(yīng)用力度，調(diào)動(dòng)各方積極因素，推動(dòng)新能源企業(yè)合作，提升技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，加快能源利用技術(shù)轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。

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