分布式能源發展現狀及新時代新需求研究

劉心喜，林玉泉，阮慧鋒，張鐘平

?

分布式能源發展現狀及新時代新需求研究

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）

對分布式能源整體發展進行概述，詳細闡述分布式能源項目開發前期及投產項目存在的問題并提出相應建議。項目開發中應嚴格把握冷熱負荷量，設計單位應轉變觀念以適應分布式能源設計需求，項目運行和維護時不應照搬火電管理思維，應探索適合分布式能源的方式。隨著技術發展，分布式能源出現新的發展模式，并不斷向多能互補、互聯網+分布式能源、區塊鏈分布式能源等方向發展。

分布式能源；發展現狀；新時代；新需求

1 引言

受國際與國內綜合環境影響，我國能源結構已經進入戰略調整期。分布式能源具有能量梯級利用和運行靈活、“量體裁衣”式設計、需求側響應快、污染少等優點。發展光伏、天然氣、風電、生物質能、地熱能等分布式能源，已經成為我國應對氣候變化、保障能源安全的重要內容。積極發展分布式能源對于增強我國能源結構合理性、促進全產業鏈可持續發展有著重要的意義。

分布式能源產業發展已處于快速發展時期。較早進入分布式能源領域的企業已經取得了一批先進示范工程項目，為后續分布式能源發展提供了參考和寶貴的經驗。然而，因為資源、政策、市場環境等各種原因，分布式能源的發展相對緩慢，分布式能源領域并未迎來爆發式的增長。因此，對現有分布式能源項目發展情況進行分析、總結，顯得很有必要。隨著移動互聯網、大數據、云計算、人工智能、物聯網、區塊鏈等新技術在服務領域快速發展，分布式能源已有新的發展態勢，將上述技術與分布式能源結合并轉化應用，將會形成一批新業態新模式分布式能源示范項目。

2 發展現狀與存在問題分析

2.1 整體發展情況

無論是五大發電集團、電網公司，還是燃氣企業均積極布局分布式能源產業，國內大批項目陸續開工建設，呈現良好的發展勢頭。然而已投產的項目存在諸多問題，部分經營狀況不佳，主要表現在以下幾個方面：①系統供能能力與用戶側需求匹配不佳，項目實際運營時冷、熱負荷均發生不同程度的變化，在能源的量和質普遍存在供給側與需求側的不匹配的現象；②容量適配度存疑、運行小時數低，冷熱負荷對容量的影響較大，由于項目開發過程缺少負荷審查環節，設計容量與實際負荷的適配度存疑；③運維成本高、缺乏專業的運營模式和精細化的管理模式，分布式能源系統復雜，對運維人員技術水平要求較高，集團運營人員多停留在“火電思維”，缺乏專業的運營模式和精細化的管理模式，導致運營成本高；④環保收益未顯性化，當前全社會已逐漸認識到天然氣分布式能源是節約能源、改善環境的有效措施，但直至目前社會未將節能環保收益定量化和顯性化，投資企業尚未從環保方面受益；⑤固定投資高、回收期長，系統原動機設備大多需要進口，我國還未掌握其核心技術。加上受制于政策、市場機制、價格等因素，項目盈利能力低，投資回收期長[1]。

2.2 項目前期開發階段

項目前期冷熱負荷預測不精準，造成裝機普遍偏大。分布式能源項目設計的原則是“以熱定電，欠匹配”，冷熱負荷的精準預測對后續的裝機方案、能源利用效率乃至整個項目的盈利水平有著很大的影響。然而前期設計開發人員并未對冷熱負荷進行精準預測，并未得到逐時負荷曲線，忽略了各種不確定因素對冷熱負荷預測的影響，再加上“大火電思維”以裝機容量定級定崗，項目開發人員普遍裝機偏大，造成機組利用小時數低、整體經營狀況不佳。冷熱負荷預測時應根據不同業態、不同冷熱負荷需求，開展實地調研與軟件模擬，考慮各種不確定性因素得到逐時負荷、典型日、初夏秋冬不同季冷熱負荷曲線，這能為后續裝機方案比選提供最直接可靠的依據。

設計規劃套用火電設計思維，并未為分布式能源“私人訂制”進行設計。以往規劃設計院簽訂設計合同依據裝機容量來確定。而分布式能源冷熱是主產品，電是副產品。按照以往合同簽訂相應的合同額較低，設計單位的資源、技術力量投入相對較弱，這樣容易造成設計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，但國內已有部分設計單位開展相關工作并且獲得大量寶貴經驗，項目開發時可聯系具備相關業績的單位設計。更重要的是，從事分布式能源相關單位應深刻認識到分布式能源與傳統大火電的區別，規劃設計院也應適應電力發展潮流，積極融入分布式能源發展中，充分考慮各個項目邊界條件的不同，對每個項目進行“一項一設”，真正做到“量體裁衣”式設計。

項目開發未按計劃推進，項目開發速度落后于冷熱用戶迫切需求。區域型分布式能源大多在工業園區，園區企業熱負荷需求比較高。而在項目開發過程中，因為各種原因造成分布式能源項目進度滯后于用熱企業生產需求，用熱企業自己投資建設蒸汽鍋爐，樓宇型分布式能源同樣存在類似問題，用戶會采用電制冷制冷，燃氣鍋爐制熱，以上行為很容易造成設備空置率高、利用小時數低等情況。可優先安排電制冷機組及燃氣鍋爐的調試以滿足用戶需求。

考慮天然氣、用水、電力接入等工程費時費力，建議這工作由業主單位專門組織力量攻克，并明確進度目標，確保與主體工程同步。

2.3 項目運維情況

分布式能源項目運維人員大多來自火電廠，他們習慣依據火電的管理運維模式去管理，甚至包括部分上級單位管理人員，對項目的人員配置、運維模式、管理模式沒有細心甄別區分，造成管理混亂。對區域型分布式能源，大體可參照火電模式去管理，而對樓宇型的則應充分考慮差異性綜合各方面因素，制訂相適應的運維規章制度。切不可完全按照火電非停技術監督管理來管理內燃機非停，內燃機跳機對電網、對冷熱用戶短期內并不會造成多大影響，建議可用“供能中斷”理念來代替非停管理。無論是區域型還是樓宇型分布式能源，應至始至終樹立客戶至上的理念，轉變思想，服務好客戶。燃氣發電原動機設備國內研究力量不足，現在市場上90%以上機組是從國外進口。國內已有部分研究院所開展燃氣輪機、燃氣內燃機的研究，但壽命及可靠性與國外設備差距較大。雖然我國企業與GE等國外燃氣輪機制造商合作，但核心技術國外公司并未轉讓，因此導致項目總投資難以下降[2]。項目運行期間檢修維護費用較高，據不完全統計其費用占運行成本的50%以上，嚴重制約著分布式能源企業的盈利能力。建議在項目調試期間、設備廠家檢修維護期間，安排技術人員現場學習及理論培訓，打造自己的檢修隊伍，有效減少檢修部分費用。

3 新時代發展態勢

3.1 發展趨勢分析

我國分布式能源發展不斷提速，已從啟動階段轉入快速發展階段，發展模式也從單一模式向綜合模式過渡，試點示范也更突出多能互補、多元融合和供需互動。已投產的分布式能源項目多是涵蓋天然氣網、電力網、熱網等的從產業鏈上游向下游縱向延伸的合縱模式。當下分布式能源發展逐漸轉變為以客戶需求為中心的融合多種業態多種新技術的一站式服務的橫向互聯模式。

能源供應側方面已經打破了不同能源品種單獨規劃設計、獨立運行的傳統模式，能源開發利用形式呈現出從單一能源向多元集成系統發展的態勢，更多的是將天然氣分布式冷熱電聯供、分布式光伏、分散式風電、地源熱泵等多種能源綜合起來一體化利用。

之前分布式能源僅僅是冷熱電三聯供產品，服務對象是工業園區或者樓宇的冷熱需求用戶，電能則是大多自發自用余電上網。現如今提供產品范圍逐步實現橫向“電熱冷氣水”多能供應。

能源各環節耦合方面，“源—網—荷—儲—用”能源多供應環節之間的生產協同、管廊協同、需求協同以及生產和消費間的強互動，實現多元能源互補互濟、協調優化。

3.2 多能互補集成優化

多能互補技術能有效提高能源系統運行效率、設備利用率，追求能源的梯級利用，提高能源利用效率。減少棄風、棄光現象，有效解決能源消納問題，避免能源浪費，同時能有效帶動當地投資，促進行業的發展和科技創新。在能源發展“十三五”規劃中“多能互補”被七次提及，同時也將實施多能互補集成優化工程作為能源發展“十三五”主要任務之一。由此可見，從國家層面頂層設計，引領分布式能源潮多能互補方向發展。

多能互補、集成優化是分布式能源發展的新內涵。多能互補是能源供應側多種能源子系統之間互補協調，強調其互補互濟，向智能化、扁平化、個性化的用能方式轉變，從而實現能源的就地取能、就地消納。

3.3 互聯網思維下的發展

由于分布式能源與互聯網存在某些共通點，分布式能源與互聯網融合發展也將越來越緊密。華北電力大學能源互聯網研究中心主任曾鳴認為[3]，能源互聯網背景下，分布式能源未來發展將獲得關鍵技術支撐。能源互聯網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新結合。分布式發電與智能電網以及用戶側服務的有機融合有賴于能源互聯網的支撐。

由于大量可再生能源存在間歇性與波動性特點，決定了能源供給在時間上的變動，雖然分布式能源具有就地消納特點，可解決空間上的難題。但如何解決時間軸上的不一致，發揮出最大的集成效應，這將是互聯網要解決的核心問題。

近年來區塊鏈因其開放、共識、去中心、去信任、交易透明、不可篡改、可追溯等特點受到越來越多的關注。國內外研究人員已經將分布式能源與區塊鏈技術結合應用于能源交易、電動汽車充放電管理領域。雖然區塊鏈技術的廣泛應用存在一定的技術瓶頸，而區塊鏈與分布式能源基于去中心化等共同點，相信能源區塊鏈將會在分布式能源領域得到更多應用。

4 總結與建議

分布式能源發展已經逐步增速，但不可否認的是現階段分布式發展依舊存在一些問題。隨著技術進步，分布式能源又將出現新的發展模式。

國家能源產業政策頂層設計、地方政府專項政策激勵，這些都在推進分布式能源發展。新時代新需求下分布式能源發展有新的內涵，新形勢下分布式能源發展必將成為實現國家能源革命的重要力量。

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

［2］何竹春，文守成，李繼東.淺議我國天然氣分布式能源的發展趨勢［J］.電力科技與環保，2013，29（05）：50-51.

［3］曾鳴.能源互聯網背景下分布式能源未來發展關鍵支撐技術［J］.電氣時代，2018（01）：36-37.

〔編輯：嚴麗琴〕

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和系統后評估研究工作。