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分布式能源发展需突破五大瓶颈制约
来源:国家信息中心预测部   作者:朱敏   时间:2014-11-19

所谓分布式能源,就是即发即用,不需要远距离输送的能源。近年来,以分布式、间歇式能源利用为核心特征的新能源产业发展方兴未艾。各国政府对分布式能源发展寄予厚望,发展分布式电源,应对气候变化、保障能源安全,已经成为世界各国能源战略的重要内容。我国的分布式能源发展还处于初级阶段,主要是以太阳能和天然气等清洁燃料为主导。目前,我国分布式能源系统的发展还存在着不少问题和障碍,涵盖政策、技术、资源、基础设施等各个方面,急需采取有效措施加以解决,才能迎来分布式能源大规模发展的春天。

一、分布式能源基本概念及其优点

分布式能源系统是分布安置在需求侧的能源梯级利用,以及资源综合利用和可再生能源设施。分布式能源强调的是能源的输送方式,而不是能源的性质。“分布式电源”或“分布式发电”对此的表述应该是比较准确的。在《第三次工业革命》一书中所提到的“分布式智能电网”,是分布式发电具体的应用。《国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见》中的“分布式电源”,是指位于用户附近,所发电能就地利用,以10千伏及以下电压等级接入电网,且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的发电项目。这不仅对性质,同时对标准进行了比较准确的界定。

分布式能源系统具有灵活的变负荷、较低的初期投资、供电的可靠性等特点,在世界能源领域越来越被重视。分布式能源是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统,根据终端能源利用效率最优化确定规模;分布式能源采用先进的能源转换技术,尽力减少污染物的排放;分布式能源具有技术选择多样性的特点,对传统集中式供电产业形成替代或者补充;分布式能源产业可以创造多种商业模式,具有实现价值增值、创造多元利润、提升经济效率的巨大潜力;分布式能源将是未来智能电网不可或缺的组成部分。分布式能源既是技术的进步更是社会的进步,技术进步体现在互联网基础上的智能电网使得分布式成为可能,特别是在储能技术不支持的前提下。社会进步体现在:适合分布式发电的能源更符合人类的环保需求;分布式发电更能满足人类更加追求多元化、民主化的需求。

二、我国分布式能源发展滞后

新能源发电无论是风能还是太阳能,均具有随机性强、出力不稳定、调峰调频能力差、不能大规模储存的特性,如果采用大规模集中开发、远距离输送方式,不仅对电网稳定运行造成极大风险,而且线损电量损失巨大、输配电建设投资惊人,还容易造成弃风限电、弃光限电现象,浪费宝贵的能源资源。相反,如果在资源富集地或者用户端推广分散开发模式,用电户可以投资风电光电,自建自发自用,调度机构优先调度、系统整体平衡调节,富余电量可向电力市场出售,供电不足则由大系统补给。正是由于分散开发具有诸多优点,许多开发利用新能源比我国早的发达国家,风电和太阳能发电均采用了分散开发、就地供电模式。例如北欧诸国,风电机组星罗棋布、三三两两,还有许多是单台接入2010千伏以及电压等级更低的电网,大都直接接到供电系统。西班牙风电采用比较分散的开发模式,单个风电项目规模都不大,“遍地开花”,发展速度并不慢,风电装机总量达到了“风电三峡”的规模水平,风电电量占到全部电量的16%,风电运行容量占日负荷比例曾达到创世界纪录的53%。即使风电集中程度最高的美国,单个风电项目规模仍很小,在全美现有风电装机4000万千瓦中,大于20万千瓦的风电场个数仅占总数的4%5%

光伏发电同样如此,国际上分布式光伏发电系统占光伏发电的比例达到67%左右,德国、美国、日本等发达国家的分布式光伏发电所占比例更是高达80%以上。如德国光伏发电2011年底超过2300万千瓦,超过我国三峡水电站装机规模,基本都分散地建在用电户屋顶,分布式接入系统。与之相比,中国分布式光伏应用比例较低。据中国光伏产业联盟发布的数据显示,截至2012年,我国光伏发电累计建设容量7.97GW,其中大型光伏电站4.19GW,分布式光伏发电系统3.78GW,分布式发电比例约为47%。需要指出的是,此47%的比例中还涵盖了之前“金太阳”示范项目的总装机规模,与国外光伏分布式利用形式上也有所差别,差距是不言而喻的。

二、我国分布式能源发展面临重要机遇

分布式能源具有清洁、高效和经济的特点,随着支持政策的陆续颁布,分布式能源正在成为我国实现节能降耗的重要方式。来自于政府的支持政策与市场自发的探索推动分布式能源商业模式逐步成熟,分布式能源在我国已具备规模发展的条件。分布式能源不是今天的发明创造,而是发电技术螺旋式发展的一个过程,人类最早的发电系统,都是分布式能源,今天的分布式能源注入了全新的理念,装备了最先进的技术,能效和效能代表当今供能技术最高水平。分布式能源与电网是辩证统一关系:强大的电网是分布式能源的基础,分布式能源促使电网更安全,并具有了智慧;只要他们愿意,他们的能力就可以吸纳4亿千瓦的各类分布式能源的电量。

当前,我国分布式能源发展面临重要的发展机遇。天然气分布式能源节能减排效果明显,可以优化天然气利用,并能发挥对电网和天然气管网的双重削峰填谷作用,增加能源供应安全性。从国际上看,天然气价格相对走低降低了天然气分布式系统的燃料成本和市场风险。从国内来看,未来十年将是我国天然气生产规模大幅度扩张的时期,一方面西气东输一线、二线供应量稳步提高,西气东输三线工程进展顺利;另一方面液化天然气进口和接收能力也大幅度上升,从而为天然气分布式能源发展提供有利条件。这一切都预示着我国的分布式能源发展潜力无限,即将进入快速发展的新阶段。目前,我国天然气供应日趋增加,智能电网建设步伐加快,专业化服务公司方兴未艾,分布式能源在我国已具备规模发展的条件。更重要的是,近期国家已经开始加快步伐,一系列动作意在破局国内分布式新能源应用滞后的现状。2013815日,国家能源局公布了“77市”的分布式光伏示范区的项目名单,意欲率先以规模化方式打开国内分布式应用市场。此次共有18个光伏应用示范项目获批,主要集中在光伏发展大省和工商业用电价格较高的东南部沿海地区。

三、我国分布式能源发展面临的主要障碍

尽管我国分布式能源发展面临重要机遇,但在政策、技术、资源、基础设施等方面,依然存在不少瓶颈制约,阻碍了分布式能源的大面积推广和应用,降低了我国的能源利用效率,影响了新能源产业的发展速度,这些问题和障碍主要表现在以下几个方面。

首先,技术瓶颈导致发电成本居高难下。分布式能源系统在电网连接、电网安全、供电质量、能量储备、燃料供应等方面确实存在不少的技术问题需要解决。我国还不掌握大型燃气轮机发电的核心技术,主要装备还靠进口,核心部件的保养和维护也依赖国外公司,这进一步拉高了我国发展以天然气为主的分布式能源产业的成本。同时,由于我国分布式能源系统还处于起步阶段,尚未形成规模经济,电网企业还要新增线路改造投资,产业运营的总体成本偏高。

其次,资源保障受地域和气候影响较大。主要表现在:太阳能,能量密度低,间歇性,受气候影响,发电成本高;燃气,燃气轮机主要靠进口,维护费用高,燃气的供给也是问题;风能的分布式使用,受环境限制;氢燃料电池发电成本高;地热能受环境限制,初始投资较高;空气热能受环境限制;生物质能原料成本因素不可控,存在PM2.5污染问题,生物乙醇等成本较高。

再次,电网等基础设施瓶颈制约明显。目前大多地区电网不能适应分布式能源发展需要,导致分布式系统上网和并网困难。我国需要大力投资构建具备智能判断与自适应调节能力的分布式管理的智能化电网系统,并与高效的储能技术相配合,从而为各种分布式能源提供自由接入的动态平台、为节能和需求侧管理提供智能化控制管理平台。

再则,相关专业人才严重缺乏。大多数开发分布式能源的企业,都专注于某一个行业,比如燃气,或者太阳能光伏,因此在对目标客户进行分布式能源设计的时候,往往只根据自己企业的特点,给出单一的,专业化的方案,而无法因地制宜,综合各种因素,拿出最科学的综合解决方案。如果能够组合多种分布式能源主体,因地制宜,设计出一个综合方案,力求其经济上的合理性,必将大大推进分布式能源的发展,而目前国内严重缺乏这类人才。

最后,市场尚需要培育和完善。因为受建筑形式、法律、产业环境(融资、补贴、标准)等因素影响,目前中国分布式发电短期市场还不会出现规模化发展。对分布式能源系统的原则性鼓励规定多散布于《节约能源法》和《可再生能源法》等法规的相关章节内,不系统且缺乏具可操作性的实施细则、技术标准和管理流程。企业对分布式能源的前景看好,但市场需要培育和完善。一个不完善的市场,短期内难有德国80%分布式光伏发电市场的盛况。