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分布式能源的智慧之路

2018-01-08 09:57:24|

能源是驅動經濟和社會發展必不可少的動力。在我國,環境問題已受到廣泛關注,對於企業的節能減排要求愈發嚴格。同時,能源經濟結構調整也不斷深化。如何讓未來的能源生產和消費保持良好的經濟性、可靠性和可持續性?專家認為,因地製宜地發展靠近用戶端的分布式能源,是實現更加科學、合理和友好的電力生產與使用的可行之路。

我國分布式能源的發展現狀如何?遇到了哪些機遇與挑戰?又該如何應對?廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強教授、天津華電北宸分布式能源有限公司副總經理鄧優群和中國節能協會熱電產業聯盟秘書長張東勝分別從各自的角度分享了他們的觀點。

發展分布式是能源轉型的合理選擇

當前,我國能源結構仍以化石能源為主,清潔能源和可再生能源利用水平有待提高,但整體能源產消結構正不斷優化。2016年全國能源工作會議發布的數據顯示,當年我國一次能源生產中的煤炭占比首次低於70%,非化石能源增速接近12%。2017年上半年,我國清潔能源裝機增量明顯高於火電,可再生能源占新增裝機比重達70%。

中國節能協會熱電產業聯盟秘書長張東勝

對此,張東勝認為,我國能源結構已進入戰略性調整期,油氣替代煤炭,非化石能源替代化石能源的雙重更替正在加快,要想提高環保治理水平,能源領域供給側結構改革應擺在首要位置。

與此同時,太陽能和風能等新能源已開始蓬勃發展。在林伯強看來,分布式能源是解決新能源利用難題的重要途徑。他指出,雖然我國風電和太陽能總裝機容量已達全球第一,但“棄風、棄光”現象依然比較嚴重。

“大型新能源基地主要集中在西部和西北部,但當地的用電市場容量有限,要讓機組被充分利用,必須借助特高壓輸電係統,經長距離將電力輸送到東部經濟發達地區。但是,這種方式的輸送成本太高。此外,新能源天然的波動性還會對電網係統帶來衝擊。總體來看,新能源的利用小時數太低。要想突破這個瓶頸,采用分布式能源是一條可行之路,也是當前我國政府已經明確的發展思路。這種方式的最大優勢就是發電設施距離負荷中心比較近,可以在一定程度上避免大規模的‘棄風’、‘棄光’問題。”他解釋道。

張東勝認為,我國應大力發展分布式能源的主要原因有三點:其一,分布式能源讓能源生產靠近需求側,將電力線損和熱(冷)力管損等降到最低,以“溫度對口,梯級利用”為原則,按照不同熱力溫度對能源進行不同程度的利用,可大幅提升能效;其二,無論分布式天然氣還是分布式光伏,都屬於清潔高效能源,能顯著降低廢氣、廢水和固體廢棄物的排放;其三,數字化技術的進步,尤其是智能電網等新技術的應用普及,為分布式能源係統發展開拓了思路,也提供了技術基礎。

盡管具有許多優勢,分布式能源在我國的推廣應用依然受限於諸多因素,需要國家從政策層麵給予進一步支持。對此,張東勝指出,由於應用在分布式能源領域的小型燃氣輪機、光伏組件和儲能係統等價格高昂,分布式能源的建設成本仍然較高,與常規能源相比,經濟性相對較差。如果沒有國家財政政策的支持,過長的投資回收期將影響投資熱情。因此,技術開發鼓勵、投資鼓勵和稅收激勵,電力體製改革和熱力體製改革等國家有關部門的宏觀政策,以及地方政府的區域發展政策,都是推廣分布式能源應用不可或缺的外部環境。

產業係統性創新需要突破瓶頸

除了政策支持,分布式能源的發展也需要技術支持。由於天然的間歇性和隨機性等問題,分布式能源在並網後容易引起電壓波動和電壓閃變,要實現配電網的功率平衡,保證供電可靠性和電能質量是主要挑戰。

廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強教授

林伯強表示:“要解決新能源的波動性問題,就要將儲能等創新技術充分融入微電網模式。在此方麵,擁有先進微電網數字化和自動化技術的跨國企業可以為中國企業提供借鑒。像西門子這樣的跨國公司,可以通過先進的技術解決儲能問題,並把智能微電網和分布式一體化管理做得更好,從技術上和商業模式上破解中國分布式能源發展中存在的問題。”

林伯強認為,人才與技術相輔相成。要實現一個產業的係統性創新,核心作用離不開人。德國長期以來一直采取雙元製教育來應對這方麵的挑戰。在這種製度下,學生可以進入公立職業學校學習,同時可在西門子這樣的企業裏以帶薪實習的方式接受在職培訓。這樣就將人才培養和產業實踐很好地結合起來。我國的分布式能源行業正在走向成熟,像這種理論與實踐相結合的人才培養方式或許可以為我們提供一些啟發。

一體化方案潛力巨大

天津華電北宸分布式能源有限公司副總經理鄧優群

與傳統能源係統相比,分布式能源項目因為規模小、技術新,在實際落地過程中有自己的特點。在電力行業從事了多年分布式能源研究和實踐的鄧優群認為,做好分布式能源項目的關鍵點有四個。第一,精選廠址、分步實施,按市場需求逐步推進項目;第二,去電廠化、培養用戶,拋開建設現有大型燃氣發電站和大型風電光伏基地的思路,根據新能源本身的特點,以因地製宜的理念實現協調發展;第三,合理配置、降低造價,用最科學的優化方案實現能源梯級利用;第四,提質增效、引入競爭,在不斷變化的環境中用創新型視角改善運營管理。

結合豐富的實踐經驗,鄧優群對分布式能源項目建設給出了自己的意見:“如果分布式能源站隻是為了發電,而沒有將冷熱負荷投入使用,是不經濟的。因此,分布式能源不能以發電為主要目的,而要以冷熱定電,以真實效益好為原則,充分保證機組利用小時數達到4500小時以上,整體效率達到70%以上,利用好多餘的熱水和蒸汽,且綜合應用各種包括冷卻塔、熱泵回收技術、燃氣進氣冷卻和天然氣加熱等節能措施。尤其應注意不要建設規模過大的項目,要打破現有設計規程,更加靈活地布置機組,同時重視培育市場和適應區域需求。”

若想達到這種效果,企業應該對項目中複雜的能源流動與轉化進行綜合統籌和把控。如果在發電、輸配電、儲能等環節采用不同供應商的產品,則有可能影響信息傳遞效率和項目整體可控性。對此,張東勝指出:“在分布式能源係統建設中,采用整體解決方案,可以使業主在勘測、設計、建設、運維等各個階段降低技術風險和財務風險,並規避由此帶來的一係列問題。”

“整體解決方案是現代商業服務的必然產物,整合了資源,簡化了流程,也提高了效率。”張東勝用“四個有利於”進行了總結,“這種方式有利於統一標準、接口、數據和規範,提高設備協作和人機協作之間的穩定性;有利於係統整體優化,方便擴充;有利於降低投資成本,提高投資可控性;有利於工期保證和運維穩定,為人員培訓搭建橋梁。”

市場潛在增長性應受關注

談到分布式能源的未來,鄧優群持樂觀態度。“美國現在有7000到8000個燃氣分布式項目,我國計劃在2020年達到1000個。目前來看,發展速度還沒有完全跟上,但潛力巨大。”他表示。

鄧優群認為,政府、企業、供應商三方都要重視用戶的選擇和培養,對需求市場給予更多關注。

張東勝則指出,分布式能源的發展也是裝備商的盛宴。中小型燃氣輪機在未來的爆發性增長可以預期。麵對機遇,像西門子這樣的跨國企業,應當加強與中國本土企業在技術開發和裝備生產等方麵的合作,做到優勢互補、培育市場,發揮好自身在係統集成和控製係統方麵的優勢,在係統優化配置和能源高效利用上做好文章。

“分布式能源的發展,將帶來一次能源生產行業、電力行業、技術供應、設備產銷、用戶端等全產業鏈的繁榮。這將是能源領域的一次轉型,也是一次重要的曆史機遇。”張東勝表示。


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