分布式能源

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 在國際上,較有影響力的機構采用不同的名詞來描述分布式能源。分布式能源至今沒有一個在世界共同認可的定義,在英語中對應的專有縮略詞有以下幾個:DG(Distributed/Decentralized Generation)、DP(Distributed/Decentralized Power)、DER(Distributed/Decentralized Energy Resource)。它們分別被翻譯成分布式能源資源、分布式電力、分布式供能。

分布式能源行業定義及分類

分布式能源行業定義

在國際上,較有影響力的機構采用不同的名詞來描述分布式能源。分布式能源至今沒有一個在世界共同認可的定義,在英語中對應的專有縮略詞有以下幾個:DG(Distributed/Decentralized Generation)、DP(Distributed/Decentralized Power)、DER(Distributed/Decentralized Energy Resource)。它們分別被翻譯成分布式能源資源、分布式電力、分布式供能。對以上三種專有名詞比較具有代表性的定義有:

(1)DG的定義為:存在于傳統公共電網以外,任何能發電的系統,原動機包括內燃機、燃氣輪機、微型燃氣輪機、燃料電池、小型水利發電系統以及太陽能、風能、垃圾、生物能等的發電系統。

(2)DP的定義為:包含所有DG的技術,并且能將電能通過蓄電池、飛輪、再生型燃料電池、超導磁力儲存設備、水電儲能設備等將電能儲存下來的系統。

(3)DER的定義為:在用戶當地或靠近用戶的地點生產電或熱能,提供給用戶使用的能力供應和存儲系統。其包含了DG和DP的所有技術,并且包含那些與公共電網相連接的系統,用戶可將本地多余的電能通過連接線路,出售給公共電力公司。

由上可知,DG、DP、DER所指的范疇由狹義趨向廣義,這可以從下圖得到直觀的了解。

圖表1:DG、DP、DER三者的關系圖
DG、DP、DER三者的關系圖

 

資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理
圖表2:歐美一些機構組織對分布式能源系統的定義
機構名稱對分布式能源系統的定義
US Department of Energy IDP是產生或儲存電能的系統,通常位于用戶附近,包括燃氣輪機、微型燃氣輪機、內燃機、太陽能發電和光伏電池、燃料電池、風能發電、生物能發電及存儲控制的技術。分布式能源系統可以連接電網,也可以獨立工作。區別于大型的集中式電站,分布式能源系統的容量一般從1kw到幾十MW不等。
US Department of Energy IIDER指的是一系列小型的、模塊化的、產生電能的技術,容量范圍從幾千瓦到50MW,包含許多供應側的和用戶側的技術,一般位于需要能源的地點或附近。
Electric Power Research Institute(EPRI)DER是小型的能量產生和存儲系統,一般用在用戶或配電站附近,單個設備的容量在20MW以下,總容量1kW-50MW,可采用供應側及用戶側的管理技術。
American Gas AssociationDG是小型電能發電設備,建在用戶附近或公共電網的變電站附近,他包括多種技術,燃氣內燃機、內燃機、燃料電池、微型燃氣輪機、風力發電和光伏電池。
The European Association for the Promotion of CogenerationDG是有一切連接分布式電網、擁有用戶側管理的發電裝置組成,主要是可再生能源系統和熱電聯系統,一般單個裝置發電量不超過10MW。
The International Energy AgencyDG是服務于當地用戶或支持電網的發電站,與公共電網以傳輸電壓進行連接。主要采用技術是內燃機、小型或微型燃氣輪機、燃料電池和光伏發電系統。由于風力發電廠一般不面向當地用戶需求,因此不包括這項技術。DP是將DG加上能量儲存技術,如飛輪、大型再生燃料電池和空氣壓縮存儲。DER是DG加上需求側管理。
資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理

綜上所述,分布式能源系統(Distributed Energy System,簡稱DES)是一種建立在能量梯級利用概念基礎之上,分布安置在需求側的能源梯級利用,以及資源綜合利用和可再生能源設施。它通過在需求現場根據用戶對能源的不同需求,實現溫度對口供應能源,將輸送環節的損耗降至最低,從而實現能源利用效能的最大化。

分布式能源是以資源、環境和經濟效益最優化來確定機組配置和容量規模的系統,它追求終端能源利用效率的最大化,采用需求應對式設計和模塊化組合配置,可以滿足用戶多種能源需求,能夠對資源配置進行供需優化整合。分布式能源依賴于先進的信息技術,采用智能化、網絡化控制和遠程遙控技術,可實現現場無人職守。同時,它也依靠于能源服務公司體系的社會化能源技術服務體系,實現投資、建設、運行和管理的專業化運作,以保障各能源系統的安全可靠運行。

分布式能源系統的工藝流程是通過冷、熱、電三聯供技術,利用先進的燃氣輪機或燃氣內燃機燃燒潔凈的天然氣發電,再對做功后的余熱進一步回收,用來制冷、供暖和生活熱水,從而實現對能源的梯級利用,能夠提高能源利用效率至80%-90%。

圖表3:天然氣分布式能源的梯級利用
天然氣分布式能源的梯級利用

 

資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理

分布式電源產品分類

分布式電源通常是指分散布置在電力負荷附近、容量在數千瓦至數十兆瓦之間、為環境兼容、節能的發電裝置。如燃氣輪機、內燃機、太陽光伏、燃料電池、風力發電等。

圖表4:分布式能源分類
分類標準種類
容量單機或多機總容量為數十兆瓦的微型電廠
 容量為數千瓦至數千千瓦的分布式電源
使用能源利用天然氣等不可再生但屬于清潔能源的分布式電源
 利用可再生能源的分布式電源,如太陽能、水力、風能、地熱和生物質能等
 利用氫氣等新型能源通過直接化學反應的分布式電源
發電類型使用同步發電機的分布式電源
 使用非同步發電機的分布式電源
 采用逆變器的分布式電源
是否反送功率經電網接入點向電網反送功率的分布式電源
 接入電網但不向電網反送功率的分布式電源

資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理

分布式能源行業政策環境分析

分布式能源行業相關政策

發展分布式能源是節能減排的重要途徑之一。節能減排作為約束性指標納入我國"十二五"規劃,"十二五"期間單位GDP能耗要下降17%,分布式能源作為提高能源利用效率的一種重要方式,國家出臺了一系列政策鼓勵和支持分布式能源發展。

圖表5:分布式能源相關政策
時間政策內容
2010年8月《分布式電源接入電網技術規定》該規定從接入系統原則、電能質量、功率控制和電壓調節、電壓電流與頻率響應特性、繼電保護與安全自動裝置、通信、電能計量、并網監測等九個方面明確了分布式能源介入35kV及以下電壓等級電網應滿足的技術要求
2011年3月1日《燃氣冷熱電三聯供工程技術規程》該規程適用于以燃氣為一次能源,發電機總容量小于或等于15MW,新建、改建、擴建的冷熱電分布式能源系統的設計、施工、驗收和運行,并規定聯供系統的年平均綜合利用率應大于70%。
2011年8月31日《"十二五"節能減排綜合性工作方案》到2015年,全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算)。"十二五"期間,實現節約能源6.7億噸標準煤。2015年,全國化學需氧量和SO2排放總量分別控制在2347.6萬噸、2086.4萬噸;全國氨氮和NOx排放總量分別控制在238.0萬噸、2046.2萬噸。
2012年7月《分布式發電管理辦法》、《分布式發電并網管理辦法》明確鼓勵各類法人以及個人投資分布式發電:鼓勵具有法人資格的發電投資商、電力用戶、微電網經營企業、專業能源服務公司和具備一定安裝使用規模的個人投資建設分布式發電。
2011年10月《關于發展天然氣分布式能源的指導意見》提出我國在"十二五"初期將啟動一批天然氣分布式能源示范項目,"十二五"期間建設1000個左右天然氣分布式能源項目,并擬建設10個左右各類典型特征的分布式能源示范區域。
2011年12月27日《分布式電源上網管理辦法》國家能源局支持分布式能源無障礙、無縫隙并網發電,國家能源局也正在對《電力法》的修改進行相關工作,通過小范圍修改,支持我國分布式能源發展。
資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理

分布式能源行業并網標準

發展分布式能源的最大障礙是并網和上網,最大的阻力來自于電力系統。在"十二五"促進能源生產與利用方式轉變的大好形勢下,電力系統的態度正快速發生轉變,由先前的擔憂與排斥變為積極主動地迎合參與。目前,國家電網公司在對分布式電源接入電網的相關技術進行研究的基礎上,還制定出《分布式電源接入電網技術規定》。目前該規定已上報國家能源局進行審批。

根據《分布式電源接入電網技術規定》,分布式電源接入電網系統的原則是,電源并入網后能有效輸送電力并能確保電網的安全穩定運行,當公共連接點處并入一個以上電源時,應總體考慮影響,原則上電源總容量不宜超過上一級變壓器供電區域內最大負荷的25%。其中200kV及以下分布式能源接入0.37kV電壓等級電網;200kV以上分布式電源接入10kV以上電壓等級電網。

另有更具體的技術標準規范,包括分布式電源并網特性測試系列標準、分布式電源并網運行系列標準、分布式電源監控系統功能規范、分布式電源監控設備等已經制定規劃,將分別發布。

分布式能源行業發展狀況分析

我國分布式能源起步較晚,僅北京、上海、廣東、四川等地發展相對較快。十幾年來,我國已建了約40多個天然氣分布式能源項目。約半數在運行,半數因電力并網、效益或技術等問題處于停頓狀態。目前已建成投運的、影響力較大的項目主要有:北京奧運媒體村、中關村軟件園、上海浦東國際機場、環球國際金融中心、北京燃氣集團大樓、上海理工大學、廣州大學城、四川大陸希望集團深藍綠色能源中心、湖南長沙機場。據統計,目前國內已建和在建分布式能源項目裝機總容量約540萬千瓦,均以天然氣分布式能源方式建設。

圖表6:截至2012年8月分布式能源總的情況(單位:萬KW)
名稱項目容量
上海市已建和在建項目20余個估計容量2萬KW
北京市已建和在建項目10余個估計容量90多萬KW
廣東省廣州大學城、順德清遠經濟合作區、坪山項目等估計容量16萬KW,另有柴油機改造216萬KW
四川省工程總計106800KW估計容量13.2萬KW
其他省、市、區勝動機械集團生產的燃氣內燃機已銷往全國29個省市的煤氣、瓦斯氣、焦化尾氣、沼氣、炭黑氣、油、田面巖氣、酒精氣等發電市場152KW估計容量200萬KW
總計約540萬KW
資料來源:前瞻產業研究院分布式能源行業研究小組整理

分布式能源系統可將高品質的電與低品質的冷和熱這三種能量需求有效地統一,實現能源的梯級利用,使能源綜合利用率進一步提高,可達到75%-90%,隨著節能減排壓力加大,全國各地分布式能源需求較大。2012年8月,陜西省表示將在"十二五"期間建設西安北客站、延安北新區等24個分布式能源項目,建成投產后,可實現年發電量67.4億千瓦時,供熱約3000萬平方米。廣州規劃擬建49個分布式能源項目,"十二五"期間完成十個。

具體內容詳見前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國分布式能源行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。

分布式能源行業國內領先企業

達爾凱(中國)能源管理有限公司

施耐德電氣(中國)有限公司

上海申能能源服務有限公司

北京恩耐特分布能源技術有限公司

新奧能源服務有限公司

華電新能源發展有限公司

寧波熱電股份有限公司

遠大能源利用管理有限公司

國能生物發電集團有限公司

山東京能生物質發電有限公司

 

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