長(cháng)期以來(lái),國內外的專(zhuān)家學(xué)者對于分布式能源的稱(chēng)謂和定義問(wèn)題一直存在爭議,各抒己見(jiàn),難以統一。
“分布式能源”名稱(chēng)的確定
國外對于分布式能源的定義在英文中,對分布式能源的稱(chēng)謂也是各執己見(jiàn),有稱(chēng)其為:DE(DecentralizedEnergy),主要是總部在歐洲的“世界分布式聯(lián)盟”WADE(WorldAllianceDecentralizedEnergy),這個(gè)聯(lián)盟的前身是“國際熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)盟”,美國也有大量企業(yè)參與其中,是國際熱電聯(lián)產(chǎn)和分布式能源的聯(lián)合國,中國也是其主要會(huì )員國。
Decentralized在英文中強調了分散化或非集中化的含義,而Energy強調并非單一供電,能源就地供應的種類(lèi)可以是多樣性的。但是,這個(gè)組織更加側重天然氣為燃料的分布式能源,兼顧了燃煤的熱電聯(lián)產(chǎn),但對于中小水電等可再生能源發(fā)電的行業(yè)覆蓋不夠。另一個(gè)稱(chēng)謂是DE(DistributedEnergy)或DER(DistributedEnergyResources),Distributed雖然也是指分布式,但是這個(gè)詞匯更多的應用在IT行業(yè),多用于互聯(lián)網(wǎng)式的分布信息處理解決方案,顯示了能源行業(yè)受到互聯(lián)網(wǎng)革命的啟迪,暗喻了這些分布在用戶(hù)端的系統是相互聯(lián)系或相互連接的,更像一個(gè)網(wǎng)絡(luò )化的能源系統。加入Resources一詞,反映了人們將陽(yáng)光普照的可再生能源和發(fā)電的廢熱,以及其他分散化的廢棄資源的利用作為一種資源看待。這種稱(chēng)呼主要應用在美國。DG(Distri-butedGeneration)是一個(gè)比DE更早應用的詞匯,主要指分散的小型發(fā)電設備,在用戶(hù)端發(fā)電。美國的電力公司最早使用這樣的詞匯,將其視為一種電力安全的保障手段,起源于用戶(hù)應急發(fā)電機并網(wǎng)供電,以保持電網(wǎng)安全多元化。1999年前能源部國際合作司謝紹雄司長(cháng)將這一概念引入中國,提醒電力部門(mén)分散供電將成為一種新的潮流,電網(wǎng)應該適應這種技術(shù)變革。DP(DistributedPower)也是一種稱(chēng)謂,它的意思與DG差不多,只是它不僅涵蓋發(fā)電,還包含了其他能量的回收利用。DR(DistributedResources)是指利用分散的能源資源的系統,ES(EnergyStorage)指的是儲能技術(shù),包括電熱冷的儲能,過(guò)去對于大能源系統的儲能只是抽水蓄能電站和天然氣地下及地上儲氣庫等。隨著(zhù)分布式能源的發(fā)展,分布式的儲能被廣泛應用,而其逐步作為一種獨立的能源供應方式發(fā)展迅速。蓄電池在低谷蓄電,高峰放電出售,在日本等地得到重視,既能與分布式能源配套運行,也可以自成體系成為家庭或公司的一種賺錢(qián)的營(yíng)生,并在電力供應中斷后提供安全保障。目前大力發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池將成為未來(lái)電力系統的重要組成部分,成為智能電網(wǎng)的主要調節手段和安全保障元素。
1.世界分布式聯(lián)盟
分布式能源是分布在用戶(hù)端的獨立的各種產(chǎn)品和技術(shù)。包括:(1)高效的熱電聯(lián)產(chǎn)系統,功率在3kW-400MW,例如:燃氣輪機,蒸汽輪機、往復式內燃機、燃料電池、微型燃氣輪機、斯特林發(fā)動(dòng)機;(2)分布式可再生能源技術(shù),包括:光伏發(fā)電系統、小水電和現場(chǎng)生物能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電。它的意義在于:(1)提高能源利用效率;(2)減少輸配電損失;(3)減少用戶(hù)能源成本;(4)減少燃料浪費;(5)減少二氧化碳與其他污染物的排放。
2.美國能源部
美國能源部的相關(guān)定義是:分布式能源(也叫做分布式生產(chǎn)、分布式能量或分布式動(dòng)力系統)可在以下幾個(gè)方面區別于集中式能源。分布式能源是小型的、模塊化的,規模大致在kW至MW級;分布式能源中國能源網(wǎng)CIO韓曉平包含一系列的供需雙側的技術(shù);位于用戶(hù)現場(chǎng)或附近。這樣,便于實(shí)現更強大的就地控制、更高效的余熱利用,以達到節能與降低污染排放的目的。分布式能源的一系列技術(shù)包括:光電系統、燃料電池、燃氣內燃機、高性能燃氣輪機和微燃機、熱力驅動(dòng)的制冷系統、除濕裝置、風(fēng)力透平、需求側管理裝置、太陽(yáng)能(發(fā)電)收集裝置和地熱能量轉換系統。這些技術(shù)可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的能量需求,包括:連續的電能、備用電力、可移動(dòng)電源、冷熱電聯(lián)供和調峰電力等。分布式能源裝置可以直接安裝在用戶(hù)建筑物里,或建在區域能源中心、能源園區或小型微型能源網(wǎng)絡(luò )系統之中或附近。分布式能源更突出在規模小、相對獨立,動(dòng)力與燃料來(lái)源多樣化,設備和系統技術(shù)性能先進(jìn)。熱電聯(lián)產(chǎn)顧名思義是熱和電同時(shí)產(chǎn)出的技術(shù)和系統。不分規模大小,不管是否上網(wǎng),不管建在何處。因此,在小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統上兩者是有交集的。但兩者的含義并不等同。
3.中科院
中國科學(xué)院工程熱物理學(xué)家徐建中院士最初給予的定義為:分布式供電是相對于傳統的集中式供電方式而言的,是指將發(fā)電系統以小規模(數kW至50MW的小型模塊式),分散式的方式布置在用戶(hù)附近,可獨立地輸出電、熱或(和)冷能的系統。這個(gè)概念是從1978年美國公共事業(yè)管理政策法公布后正式先在美國推廣,然后被其它先進(jìn)國家接受的。當今的分布式供電方式主要是指用液體或氣體燃料的內燃機、微型燃氣輪機和各種工程用的燃料電池。因其具有良好的環(huán)保性能,分布式供電與“小機組”已不是同一概念。與常規的集中供電電站相比,分布式供電具有以下優(yōu)勢:沒(méi)有或很低輸配電損耗;無(wú)需建設變配電站,可避免或延緩增加的輸配電成本;適合多種熱電比的變化,系統可根據熱或電的需求進(jìn)行調節從而增加年設備利用小時(shí);土建和安裝成本低;各電站相互獨立,用戶(hù)可自行控制,不會(huì )發(fā)生大規模供電事故,供電的可靠性高;可進(jìn)行遙控和監測區域電力質(zhì)量和性能:非常適合對鄉村、牧區、山區、發(fā)展中區域及商業(yè)區和居民區提供電力;大量減少了環(huán)保壓力。
徐院士認為分布式供電的特點(diǎn)主要有:(1)供電可以滿(mǎn)足特殊場(chǎng)合的需求;(2)可以彌補大電網(wǎng)在安全穩定性方面的不足;(3)為能源的綜合利用提供了可能;(4)為可再生能源的利用開(kāi)辟了新的方向。
4.清華大學(xué)熱能系
將一生精力投入到熱力學(xué)研究的清華大學(xué)熱能系焦樹(shù)建教授認為:分布式電站是相對于傳統的集中方式而言的發(fā)電系統,它將規模較小的發(fā)電設備乃至供熱和制冷設備,以分散的方式布置在用戶(hù)附近。分布式電站沒(méi)有或僅有很低的輸配電損耗;無(wú)需建立配電站,可以減少輸配電成本;適合多種熱電比的變化,可使系統根據熱負荷或電負荷的需求進(jìn)行靈活的調節,有利于提高設備的利用率;便于近距離地向用戶(hù)供冷供熱,無(wú)需建立昂貴的輸送管網(wǎng),因而既能節省投資費用,又能充分提高能源利用效率,土建安裝成本都能降低;各電站互相獨立,便于用戶(hù)自行控制,不會(huì )發(fā)生大規模的供電事故,因而供電可靠性高;非常適宜于對商業(yè)區、居民區、乃至機場(chǎng)和地鐵站提高電力、供熱和制冷;在清潔燃料的前提下,即使在人口稠密的城市地區,也能滿(mǎn)足高標準環(huán)保要求。
從事電力系統研究的清華大學(xué)電機系朱守真教授則認為:分布式電源是一種直接連接在配電網(wǎng)或者計量的用戶(hù)側的電源設備。分布式能源:是指功率不大、小型模塊化、分布在負荷附近的清潔環(huán)保發(fā)電設施,經(jīng)濟、高效、可靠地發(fā)電形式。分布式發(fā)電的提出是為區別傳統集中發(fā)電,遠距離傳輸,大聯(lián)網(wǎng)的發(fā)電形式。分布式發(fā)電一般直接安裝在負荷所在的配電網(wǎng)絡(luò )上。
5.中國能源網(wǎng)
實(shí)際上,在我們中國能源網(wǎng)看來(lái),所謂“分布式能源”是指分布安置在需求側的能源梯級利用,以及資源綜合利用、可再生能源和蓄能設施。通過(guò)在需求現場(chǎng)根據用戶(hù)對能源的不同需求,實(shí)現“分配得當,各得所需,溫度對口,梯級利用”式的供應能源,將輸送環(huán)節的損耗降至最低,對能源“吃光用盡”,從而實(shí)現能源利用效能、效益的最大化和最優(yōu)化。
分布式能源是以資源、環(huán)境和經(jīng)濟效益最大化為原則確定方式、容量和系統配置,根據終端能源利用效率最優(yōu)化確定分布式能源系統的解決方案。分布式能源是將用戶(hù)多種能源需求,以及資源配置狀況進(jìn)行系統整合優(yōu)化,采用需求應對式設計和模塊化配置的新型能源技術(shù)。
分布式能源采用先進(jìn)的能源轉換技術(shù),盡力減少污染物的排放,并使排放分散化,便于周邊植被的吸收。同時(shí),分布式能源利用其排放量小,排放密度低的優(yōu)勢,可以將主要污染排放物和溫室氣體實(shí)現資源化再利用,例如:向大棚排放氣體肥料。
分布式能源依賴(lài)于最先進(jìn)的信息技術(shù),采用智能化監控、網(wǎng)絡(luò )化群控和遠程遙控技術(shù),實(shí)現現場(chǎng)無(wú)人職守。同時(shí),也依賴(lài)于能源服務(wù)公司、需求側管理服務(wù)機制和能效電廠(chǎng)等節能機制為主體的能源社會(huì )化服務(wù)體系,實(shí)現運行管理的專(zhuān)業(yè)化,以保障各分布式能源系統的安全可靠運行。
6.中國能源局
國家發(fā)展改革委員會(huì )能源局在《關(guān)于分布式能源系統有關(guān)問(wèn)題的報告》中的官方定義是:分布式能源是近年來(lái)興起的利用小型設備向用戶(hù)提供能源供應的新的能源利用方式。與傳統的集中式能源系統相比,分布式能源接近負荷,不需要建設大電網(wǎng)進(jìn)行遠距離高壓或超高壓輸電,可大大減少線(xiàn)損,節省輸配電建設投資和運行費用;由于兼具發(fā)電、供熱等多種能源服務(wù)功能,分布式能源可以有效地實(shí)現能源的梯級利用,達到更高能源綜合利用效率。分布式能源設備起停方便,負荷調節靈活,各系統相互獨立,系統的可靠性和安全性較高;此外,分布式能源多采取天然氣、可再生能源等清潔能源為燃料,較之傳統的集中式能源系統更加環(huán)保。熱電聯(lián)產(chǎn)是目前典型的分布式能源利用方式,在發(fā)達國家已得到廣泛的推廣利用。
總體來(lái)看,國際分布式能源系統主要以天然氣資源為主,由于天然氣管網(wǎng)的發(fā)展和天然氣燃料的良好環(huán)保性能,以天然氣為燃料的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統發(fā)展很快,是目前分布式能源的主要內容。同時(shí),風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統,也是分布式能源的重要組成部分。目前,分布式能源的發(fā)展十分迅猛,在能源系統中的比例不斷提高,正在給能源工業(yè)帶來(lái)革命性的變化。特別是近年來(lái),隨著(zhù)戶(hù)用分布式能源系統的發(fā)展(如屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電技術(shù)等),家庭已不再單純是能源的消費者,同時(shí)也成為能源的生產(chǎn)者和銷(xiāo)售者。有專(zhuān)家預計,正如個(gè)人微型計算機進(jìn)入家庭,并逐漸取代巨型計算機的統治地位一樣,在不遠的將來(lái),分布式能源有可能取代集中式能源,成為未來(lái)能源工業(yè)發(fā)展的主力軍之一。
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