[科普中國]-分布式能源科技園

分布式能源（decentralized energyresources 縮寫為DE）是相對于傳統(tǒng)的大型中心電廠（可縮寫為CE）而言的概念，是指分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)。傳統(tǒng)的大型電廠CE往往遠(yuǎn)離終端用戶，向大機組、大電網(wǎng)、高電壓方向發(fā)展，而分布式能源是把供能系統(tǒng)建在用戶現(xiàn)場或鄰近，利用當(dāng)?shù)氐那鍧嵞茉矗ㄖ饕翘烊粴猓?、可再生能源或工業(yè)余熱余壓來發(fā)電及供熱，首先滿足當(dāng)?shù)赜脩舻碾?、熱、冷、蒸汽、生活熱水各種負(fù)荷的需要。因此，分布式能源是一種在地域上分散的，相對獨立的供能系統(tǒng)。與傳統(tǒng)集中式供能方式相比，天然氣分布式能源具有能效高、清潔環(huán)保、安全性好、削峰填谷、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點，是天然氣高效利用的重要方式。

起源發(fā)展分布式能源的起源可追索到十九世紀(jì)的80年代。早在1982年，美國紐約出現(xiàn)了以工廠余熱發(fā)電滿足自身及周邊建筑電熱負(fù)荷的需求，成為分布式能源最早的雛形。以后，熱電聯(lián)供（CHP）進(jìn)一步發(fā)展起來，成為經(jīng)歷了長期歷史驗證的可靠的技術(shù)，主要應(yīng)用于大型電廠和工業(yè)領(lǐng)域。后來，當(dāng)熱源驅(qū)動的吸收式制冷機發(fā)展起來，發(fā)電后余熱除供熱外還可用于建筑空調(diào)或工業(yè)制冷，冷熱電三聯(lián)供（CCHP）得到了發(fā)展，一次能源利用效率進(jìn)一步最高可達(dá)到95%以上。近二、三十年來，隨著世界范圍經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展及能源環(huán)境的迫切需要，可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用促成了分布式能源（DE）成為一個全新的能源領(lǐng)域。冷熱電聯(lián)供已經(jīng)融入了分布式能源的范疇，尤其天然氣冷熱電三聯(lián)供已成為分布式能源中的核心技術(shù)。

分布分布式能源與公用電網(wǎng)或熱網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施是相互依存和支撐的關(guān)系。隨著我國分布式能源數(shù)量的增多和總?cè)萘康闹鸩綌U大，智能電網(wǎng)（或智能網(wǎng)絡(luò)）將成為分布式能源與公用設(shè)施間必不可少的紐帶1。

分布式能源技術(shù)與設(shè)備分布分布式能源包括三種類型的技術(shù)：高效燃?xì)饫錈犭娐?lián)產(chǎn)CCHP，現(xiàn)場可再生能源開發(fā)利用，工業(yè)余熱余壓利用。

高效燃?xì)饫錈犭娙?lián)供CCHP發(fā)電機組包括燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機、燃?xì)鈨?nèi)燃機、微燃機、燃料電池、斯特林發(fā)動機。由于燃?xì)馊?lián)供應(yīng)用了能量梯級利用原理，充分利用了發(fā)電后的余熱，可使系統(tǒng)能源利用效率比熱電分供提高一倍。余熱可用于當(dāng)?shù)亟ㄖ凸I(yè)的采暖、空調(diào)、生活熱水、或工藝用熱和制冷，工藝方法有極大的靈活性。

隨著我國清潔能源天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷增加，我國當(dāng)前的冷熱電三聯(lián)供大部以天然氣為燃料，根據(jù)用戶負(fù)荷和項目規(guī)模的大小，主要采用燃?xì)廨啓C、燃?xì)鈨?nèi)燃機、微燃機作為發(fā)電機的動力設(shè)備。

主要設(shè)備品牌：美國通用電氣GE顏巴赫、卡特彼勒、德國MAN、瓦錫蘭等。

分布式能源主要經(jīng)營公司：華電、申能、新奧、佰融機械等。

分布式能源案例-上海浦東國際機場分布浦東國際機場能源中心通過燃?xì)廨啓C熱電聯(lián)供系統(tǒng)采用了"汽電共生，冷、熱、電三聯(lián)供"。它在供冷、供熱的同時，產(chǎn)生的多余電量通過機場35kY航飛變電站10kV母線與市電并網(wǎng)為機場其它用戶供電，在技術(shù)上還可以向市網(wǎng)送電。燃?xì)廨啓C通過發(fā)電機組供電，通過余熱鍋爐供熱，產(chǎn)生的電和蒸汽通過YK離心式制冷機組和溴化鋰吸收式制冷機組供冷，實現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供。

分布在額定工況下其性能參數(shù)下：

分布發(fā)電功率: 4003KW供熱量：11t/h (0.1MPa飽和蒸汽)；

分布熱耗: 12607KJ/KWh；

分布燃料單耗：輕柴油1181kg/h或天然氣1376NM3/h；

分布熱電聯(lián)供效率≧80.1%；

分布節(jié)能率：與電熱分供相比(電由網(wǎng)供、汽由油鍋爐供)節(jié)能30%左右。

分布式能源效益分析：

分布設(shè)計壽命為20~30年。天然氣價格：1.90元/Nm3，電價： 0.75元/kWh。當(dāng)大于2500kW/h時才能與市電并網(wǎng)。夏季和冬季: 16小時/天，3500kW/h左右。夏冬余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽。

經(jīng)濟分析表明每年可節(jié)約運行費用約550萬左右。設(shè)備總投資為309萬美元，機組投運后考慮折舊等各種費用約3.5年左右時間即可回收全部投資2。

分布式能源科技園區(qū)產(chǎn)生的背景政策背景分布式能源是一種嶄新的能源利用方式和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),已在世界各國得到高度重視和廣泛應(yīng)用。我國天然氣分布式能源的發(fā)展空間和潛力巨大,從“十二五”開始進(jìn)入規(guī)?；瘜嵤╇A段和持續(xù)快速增長期。

2011年10月13日，發(fā)改委、財政部、住建部、國家能源局等4部委日前聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》。意見稱，重點在能源負(fù)荷中心建設(shè)區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分布式能源系統(tǒng)。

《意見》指出，2015年前完成天然氣分布式能源主要裝備研制。通過示范工程應(yīng)用，當(dāng)裝機規(guī)模達(dá)到500萬千瓦，解決分布式能源系統(tǒng)集成，裝備自主化率達(dá)到60%；當(dāng)裝機規(guī)模達(dá)到1000萬千瓦，基本解決中小型、微型燃?xì)廨啓C等核心裝備自主制造，裝備自主化率達(dá)到90%。到2020年，在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機規(guī)模達(dá)到5000萬千瓦，初步實現(xiàn)分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化。

出臺《意見》，旨在以提高能源綜合利用效率為首要目標(biāo)，以實現(xiàn)節(jié)能減排任務(wù)為工作抓手，重點在能源負(fù)荷中心建設(shè)區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分布式能源系統(tǒng)。包括城市工業(yè)園區(qū)、旅游集中服務(wù)區(qū)、生態(tài)園區(qū)、大型商業(yè)設(shè)施等，在條件具備的地方結(jié)合太陽能、風(fēng)能、地源熱泵等可再生能源進(jìn)行綜合利用。

《意見》還將采用先行試點的辦法逐步推廣。在經(jīng)濟發(fā)達(dá)、能源品質(zhì)要求高的地區(qū)（包括國家規(guī)劃設(shè)立的生態(tài)經(jīng)濟區(qū)等）或天然氣資源地鼓勵采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，建立示范工程，通過示范工程積累經(jīng)驗，為大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。同時創(chuàng)新天然氣分布式能源政策環(huán)境和機制，鼓勵多種主體參與；加強技術(shù)研發(fā)，推動產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動技術(shù)進(jìn)步和裝備制備能力升級。國家能源局將會同住房城鄉(xiāng)建設(shè)部推進(jìn)和指導(dǎo)天然氣分布式能源示范項目的實施，加大國家對示范項目的支持力度引導(dǎo)推動分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化1。

市場背景國內(nèi)已建和在建的分布式能源項目不到30個。建成運行項目裝機容量不到200萬千瓦，主要集中在特大城市,如：廣州大學(xué)城,上海理工大學(xué)、中關(guān)村軟件園等。中國的天然氣儲藏量足以支持中國文明發(fā)展150年，因此，按照2020年達(dá)到5000萬千瓦裝機容量測算，天然氣分布式能源發(fā)展未來10年的市場規(guī)模超過2000億元,其中各類燃機約1500億元,余熱鍋爐約250億元。

2011年1月26日入駐大邑縣工業(yè)集中發(fā)展區(qū)將以熱電聯(lián)產(chǎn)的方式為園區(qū)內(nèi)的用戶集中供熱，同時利用余熱發(fā)電直供園區(qū)內(nèi)的部分企業(yè)。這比原來分散在園區(qū)內(nèi)的小鍋爐各自發(fā)熱能源利用率提高大約30%，是我國為數(shù)寥寥的、在工業(yè)園區(qū)試點分布式能源系統(tǒng)的項目。

而從推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來講，上述園區(qū)只是分布式能源的一個試點應(yīng)用，而集科研、檢測、裝備制造、市場應(yīng)用、交易、教學(xué)研等于一體的分布式能源科技園區(qū)尚屬市場空白，行業(yè)規(guī)范急待形成，市場需求前景廣闊。

發(fā)展分布式能源科技園區(qū)的意義推動天然氣分布式能源，具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。

當(dāng)前，天然氣分布式能源在國際上發(fā)展迅速，但我國天然氣分布式能源尚處于起步階段。我國天然氣供應(yīng)日趨增加，智能電網(wǎng)建設(shè)步伐加快，專業(yè)化服務(wù)公司方興未艾，天然氣分布式能源在我國已具備大規(guī)模發(fā)展的條件。

一是有利于經(jīng)濟增長和環(huán)境保護(hù)。

二是有利于提升園區(qū)當(dāng)?shù)馗咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)比重，引領(lǐng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而推動產(chǎn)業(yè)升級換代，同時帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、解決就業(yè)、貢獻(xiàn)利稅。

三是有利于增加電力供應(yīng),改善電源結(jié)構(gòu)。緩解電力緊張、提高供電保障度,也能改善電源結(jié)構(gòu)、削峰填谷。

四是促進(jìn)全國示范性項目建設(shè)，加速推動市場培育和高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展3。

國內(nèi)外分布式能源應(yīng)用情況美國：電力公司必須收購熱電聯(lián)產(chǎn)的電力產(chǎn)品，其電價和收購電量以長期合同形式固定。為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)提供稅收減免和簡化審批等優(yōu)惠政策。截止2002年末，美國分布式能源站已近6000座。美國政府把進(jìn)一步推進(jìn)“分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”的發(fā)展列為長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，并制定了明確的戰(zhàn)略目標(biāo)：力爭在2010年，20%的新建商用或辦公建筑使用“分布式熱電聯(lián)產(chǎn)”供能模式；5%現(xiàn)有的商用寫字樓改建成“冷熱電聯(lián)產(chǎn)”的“分布式熱電聯(lián)產(chǎn)”模式。2020年在50%的新建辦公樓或商用樓群中，采用“分布式熱電聯(lián)產(chǎn)”模式，將15%現(xiàn)有建筑的“供能系統(tǒng)”改建成“分布式熱電聯(lián)產(chǎn)”模式。有報道稱，美國能源部計劃在2010年削減460億美元國家電力投資,采取的辦法是加快分布式能源發(fā)展。美國能源部計劃，2010年20%的新建商用建筑使用冷熱電三聯(lián)供發(fā)展計劃，2020年50%的新建商用建筑使用冷熱電三聯(lián)供發(fā)展計劃。

歐盟：據(jù)1997年資料統(tǒng)計，歐盟擁有9000多臺分布式熱電聯(lián)產(chǎn)機組，占?xì)W洲總裝機容量的13%，其中工業(yè)系統(tǒng)中的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)裝機總?cè)萘砍^了33GW，約占熱電聯(lián)產(chǎn)總裝機容量的45%，歐盟決定到2010 年將其熱電聯(lián)產(chǎn)的比例增加1倍，提高到總發(fā)電比例的18%。

丹麥：熱電上網(wǎng)；1MW以上燃煤燃油鍋爐的天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)改造項目享受政府30%的補貼；對熱電工程給予低利率優(yōu)惠貸款；將環(huán)保所得稅作為投資款返還工商業(yè)；對工商業(yè)的天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目發(fā)電價格補貼。

法國：對熱電聯(lián)產(chǎn)項目的初始投資給予15%的政府補貼。

英國：免除氣候變化稅、免除商務(wù)稅、高質(zhì)量的熱電聯(lián)產(chǎn)項目可申請政府關(guān)于采用節(jié)約能源技術(shù)項目的補貼金。

日本：重視節(jié)能工作，節(jié)能系統(tǒng)的研究程度很高，以天然氣為基礎(chǔ)的分布式冷熱電聯(lián)供項目發(fā)展最快，而且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。日本政府從立法、政府補助、建立示范工程、低利率融資以及給予建筑補助金等角度來促進(jìn)能源開發(fā)及節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。對熱電聯(lián)產(chǎn)項目給予諸多減免稅。截止2000 年底，已建熱電(冷)系統(tǒng)共1413個，平均容量477kW，主要是小型系統(tǒng)。

我國政府將天然氣的開發(fā)和利用作為改善能源結(jié)構(gòu)，提高環(huán)境質(zhì)量的重要措施。西氣東輸、廣東進(jìn)口液化天然氣、東海天然氣開發(fā)等大型項目的全面實施，推動了全國天然氣的建設(shè)。北京、上海等城市已經(jīng)采取一些優(yōu)惠政策鼓勵冷熱電三聯(lián)供項目的發(fā)展。已建成上海浦東國際機場、北京燃?xì)獯髽?、北京燃?xì)饧瘓F次渠門站大樓等的項目3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)