A
我国分布式能源发展现状与展望
蔡强，任洪波，班银银，杨健，邱留良
（上海电力学院 能源与机械工程学院，上海市 200090）
（联系电话：[1**********] ，E －mail ：578224558@qq.com）
摘 要：
在国家节能减排的总体战略号召下，清洁高效能源是未来能源发展的主要形式。分布式能源系统，以其环境污染小、能量传输损耗低，能源利用率高等优点，被许多国家所重视。通过对国内外分布式能源相关研究文献和分布式能源站建设、运行状况的分析，阐述了分布式能源在国内外发展现状，分布式能源的优势、分布式能源的发展环境、分布式能源亟待解决的问题，以及分布式能源未来的发展趋势。 关键词：分布式能源；发展现状； 政策；展望
0 前言
随着我国经济的高速发展，我国面临着来自能源和环境两方面的压力，第一是能源总量不足:据测算，到2020年，我国的GDP 将翻两倍，而一次能源最多只能达到一倍。第二是能源结构不合理：目前我国的发电装机容量中，传统火力发电装机容量占到了70%。第三是环境问题：全球变暖和近几年的雾霾给我们提出了新的挑战。为了迎接这些挑战，我们必须制定正确的能源规划，依靠科学技术，建立可持续发展能源结构；提高能源利用效率；降低环境污染；改善能源结构；发展高新技术。分布式能源的出现为解决这些问题提供了新的办法。本文首先回顾了我国分布式能源的发展现状，然后针对分布式能源的发展环境、所需要解决的问题展开讨论，最后展望了未来分布式能源的发展趋势。
1 分布式能源概念与优势
所谓分布式能源，是指利用分布在用户侧的小型设备向用户就近提供能源供应的新型能源利用方式。具体而言，分布式能源是指将能源生产系统以小规模(几千瓦至数万千瓦)分散的方式配置在用户端附近，可独立满足用户的电、热、冷、蒸汽、热水等负荷，根据用户的用能特点，完全为用户量身定做的能源供应系统。分布式能源最早起源于用户应急发电机并网发电，以构建多元化的电网安全体系。经过三十余年的发展，分布式能源已突破其固有功能，实现了安全、节能、降耗、减排、增效等综合功效，成为包括发达国家和发展中国家在内的全世界各国推进节能减排、建设生态文明的重要途径之一。 国家自然科学基金项目（批准号：71403162）；上海市科委部分地方院校能力建设项目（批准号：[1**********]）
与传统集中式供能方式相比，分布式能源的优势主要体现在以下几个方面： 1）能量供应安全性与可靠性。现在国内的供电系统都是以大机组、高电压、远距离为主的集中供电方式。如果电网中一旦出现故障，将影响整个供电系统的稳定，严重的话可能导致整个电网瘫痪，导致大面积停电。而分布式能源与用户侧的距离近，不确定性因素少，稳定性高。分布式能源还能在大电网出现故障的时候，给附近的用户提供电力供应，这在一定程度上提高了电网的安全性。 2）能源利用效率高。就拿燃气蒸汽联合循环系统天然气联合循环来说，它通过燃烧天然气把一部分热能转化为机械能再传递给汽轮机，另一部分热能用来加热水，使水变成蒸汽来推动汽轮机的运转，做完工的蒸汽从汽轮机出来乏汽进入溴化锂制冷机进行制冷。燃气蒸汽循环系统实现了能源梯级利用，余热回收。目前，传统火力发电中发电效率最高的超超临界机组发电效率也只能达到50%，如果采用热电联产，能源利用效率可以达到80%。 3）调整能源结构。目前，在我国发电装机容量中，以煤为燃料的火力发电所占的比例达到了70%。分布式能源系统燃料特点是以气体燃料为主，可再生能源为辅，充分利用各种资源，包括天然气、煤层气、沼气、生物质、太阳能等等。 4）平衡城市能源负荷峰谷差。因为规模小，相比大型的传统火电厂，分布式能源系统启停更加灵活。另外，在冬季，它通过给用户供暖减轻使用电取暖带来的电力负荷。在夏季，它也可以给用户供冷减轻使用空调制冷带来的电力负荷。
5）环境友好。分布式能源的SO 2和固体废物排放几乎为0, CO2排放量减少70%以上，NOx 排放量减少80 % ,占地面积与耗水量均减少60%以上。
为促进分布式能源的推广与应用，国际能源署（IEA）于1983年开始启动了区域供热供冷及热电联产的研发与实证项目（IEA DHC/CHP）。该项目三年为一周期，目前已进行到第十期，主要参与国有加拿大﹑丹麦﹑芬兰﹑韩国﹑德国﹑挪威﹑瑞典﹑英国和美国。上个世纪90年代初开始,国际社会逐步认识并重视气候变化问题,日益关注气候变化带来的影响。为响应联合国气候变化框架公约 （UNFCCC）将热电联产作为一种重要的减排手段加以推广应用的号召，国际热电联产联盟（ICA）于1997年成立。2002年，该组织更名为国际分布式能源联盟（WADE），旨在推进包括太阳能发电、小型风力发电等可再生能源在内的各类分布式能源的发展。进入21世纪以来，能源系统的清洁化﹑智能化受到空前重视，为了响应2005年G8峰会所提出的关于未来能源战略的声明，IEA 于2007年构建了国际热电联产合作协议框架，以帮助评价世界各国在热电联产领域的经验和政策。 [2][1]2 分布式能源发展现状
分布式能源是从20世纪70年代末开始最先在美国发展起来的。欧洲分布式能源发展亦较为迅速，如丹麦、荷兰、芬兰等国的分布式供能发电量分别占到国内总发电量的53%、38%
和38%，远高于世界平均水平[3-4]。在亚洲地区，日本的分布式能源发展最早，现在相关技术也已经相对成熟。从单机容量来看，日本的分布式能源项目以小型化为主。这主要是因为日本能源缺乏，因此对有助于提高能源利用效率的方法非常重视，因而分布式能源在日本发展十分迅速，同时也取得了很好的效果。总体而言，发达国家通过规划引领、技术支持、优惠政策以及建立合理价格机制和统一并网标准，有效推动了分布式能源的发展，截至2010年为止，发展较好的几个国家的分布式能源系统装机容量比例如表1所示
表1 国外分布式能源发展现状
国家
所占比例 美国 14% 日本 13% 丹麦 53% 荷兰 38% 德国 38%
我国分布式能源的发展始于上个世纪末，比发达国家晚了整整20年。1998年，上海市黄浦区中心医院建成了我国第一个冷、热、电三联供系统，开启了我国分布式能源的发展征程。同年起正式实施的《中华人民共和国节约能源法》也明确指出要“发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率”。然而，长期以来，我国分布式能源发展始终在黑暗中摸索，未能形成具有指导意义的政策和法规。近年来，在国家颁布相关政策之后，分布式能源项目示范性项目相继投产运行。上海的浦东机场，北京的燃气集团控制中心大楼给国内的分布式能源起了很好的带动作用。在发展了十几年之后，我国的分布式能源也取得一定进展，分布式能源主要分布在经济发达的大城市，适用对象有医院、宾馆、写字楼和大学城等。
2011年10月13日，国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》，从国家层面吹响了我国分布式能源发展的号角。《意见》指出，“十二五”期间，我国将建设1000个天然气分布式能源项目，并拟建10个左右各类典型特征的天然气分布式能源示范区域；到2015年，我国将研制完成天然气分布式能源主要装备；装机规模一旦达1000万千瓦，我国的中小型、微型燃气轮机等核心装备的自主化率有望达90%；到2020年，在全国规模以上城市推广使用天然气分布式能源系统，装机规模达到5000万千瓦。以该意见为指导，2012年7月，国家发改委发布了《关于下达首批国家天然气分布式能源示范项目的通知》。根据该《通知》，我国首批天然气分布式能源示范项目共4个，分别是华电集团泰州医药城楼宇型分布式能源站工程、中海油天津研发产业基地分布式能源项目、北京燃气中国石油科技创新基地能源中心项目和华电集团湖北武汉创意天地分布式能源站项目，装机容量分别为4000千瓦、4358千瓦、13312千瓦和19160千瓦。
据不完全统计，我国的燃气分布式能源项目已经超过一百个。表2整理了我国主要省市的分布式能源应用现状。在这些分布式能源中有部分项目运行良好，如上海浦东国际机场等
负荷较为稳定的项目。但是也有将近一半的项目处在低负荷运行甚至停运状态，导致这种局面的原因是多方面的。作为我国分布式能源的先行者，上海市率先开始了对于分布式能源的系统性建设规划。目前，上海市已制订了《上海市燃气空调、分布式燃气热电联产系统发展规划》，编制了《建筑物分布式供能系统的可行性研究报告》、《分布式供能系统工程技术规程》。此外，2004年，上海市发改委等五委、局颁布了《关于本市鼓励发展燃气空调和分布式供能系统的意见》；2008年11月，《上海市分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》出台。根据扶持办法，一个分布式供能系统最高可获3000元/千瓦的装机补贴，单项目不超过5000万元；此外，还可享受优惠气价。根据《上海市能源发展“十二五”规划》，到2015年全市热电联产装机规模将达到200万千瓦，新建50-60个燃气分布式供能系统。
表2 国内分布式能源发展状况
地区
项目个数
装机容量（MW） 北京 37 378 上海 31 54.3 广东 23 1401 江西 3 378 天津 3 404 河南 4 189 3 分布式能源的发展环境
3.1市场需求环境
1）电力需求
2014年，我国全社会用电量达到了55233亿千瓦时，同比增长3.8%。根据近十年的全社会用电量数据来看，每年都会出现一定幅度的增长。现在国家严格控制沿海各省的火电建设，就算是内地要新建电厂都必须把耗煤量控制300克每度电以下，才予以审批。因此个别省份不时出现电力紧张局面，这个电力缺口为分布式能源的发展提供了新机遇。
2）供热需求
我国供热的热化率不高，在供热领域还有很广阔的市场。目前主要是通过烧煤的方式集中供暖。在最近《穹顶之下》播出之后，大家对大气污染有了更深的感受，燃烧煤排放的大量污染物严重破坏了空气质量。由于是集中供暖，在输送过程中会有一定量的热损失，而分布式能源系统的供暖的输送损失几乎可以忽略，相比传统的集中供暖，分布式能源的能源使用效率更高，因此，分布式能源更具市场竞争力。
3.2政策环境
为了促进分布式能源的发展，从2000年开始，国家陆续颁布了一系列对分布式能源发展有利的政策。从表3可以看出，2014年，国家对分布式能源更加重视，扶持力度越来越大。这给那些对分布式能源观望的投资方打了一针强心剂，使他们对分布式能源的发展更有信心，社会上的资金就会更多的投入到分布式能源的发展当中去，使分布式能源的发展进入
一个良性循环。
表3 我国历年有关分布式能源发展的政策
2000 2002
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
上海市发布《燃气冷热电三联供技术规程》
2011
2012
2013 国家发布《分布式发电管理办法》（征求意见稿） 上海市发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》 上海市发布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》
国家发布《关于大力发展分布式光伏发电的提案》
国家发布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》（修订版）
2014
国家发布《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》
国家发布《天然气分布式能源示范项目实施细则》
即将发布《国家电网公司关于转发国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政
即将发布
策的通知》 能源局即将发布《关于支持浙江省创建清洁能源示范省的若干意见》 国家发布的《关于发展热电联产的规定》 北京市发布《楼宇型天然气冷热电联产系统应用研究与示范》 上海市发布《关于本市鼓励发展燃气空调和分布式功能系统的意见》 上海市发布《分布式功能系统技术规程》（试行版） 建设部发布《燃气冷热电联供工程技术规程》； 国家发改委发布《天然气利用政策》 上海市发布《分布式功能系统工程技术规程》 国家能源局发布《新能源规划》 国家发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》
3.3燃料供给环境
在“西气东输”“海气登陆”“川气出川”等工程的带动下，我国天然气产量不断增加，2014年产量达到1329亿立方米，这将有效改善了天然气供应格局，为我国天然气分布式能源的发展提供了有力保障。
4 分布式能源发展需解决的问题
4.1成本问题
1）初始投资成本：分布式能源系统构成复杂，其主要部件有原动机（燃气轮机，内燃机等）、余热锅炉、汽轮机、溴化锂制冷机等。燃气轮机的核心技术一直被国外垄断，所以
我国的微型燃气轮机都需要从外国进口，大大提高了初始投资成本。
2）运行成本：一是分布式能源运行方面的人才稀缺，以及进口部件的维护费用同样高昂。二是天然气价格对运行成本的影响。燃气分布式能源的经济性在很大程度依赖于天然气价格，一旦天然气价格上涨，系统的运行成本上升，分布式能源的经济性将受到严重影响。
4.2技术及相关标准问题 1）关键设备需要进口：目前，分布式能源系统的的核心部件——燃气轮机，主要依赖进口，在很大程度上限制了分布式源的发展。主要核心部件国产化，是目前急需解决的技术问题。
2）标准体系不完善：分布式能源的特点就是根据用户侧的能量负荷来设计系统的容量。由于我国的对用户的负荷评估标准不完善，在对用户侧进行负荷评估时有较大的误差，设计人员对装机容量设计不合理，最终导致能量供给不平衡。一部分分布式能源的容量远大于用户侧的需求，所以只能低负荷的运转，分布式能源系统运行效率就上不去，最终导致了一些分布式能源停运的局面。 [8][7]
4.3市场问题
首先是电力并网问题，这是目前我国发展冷热电联产技术的主要障碍之一。我国现行《电力法》中的有关条款，对分布式供能、可再生能源发电等有很强的限制，阻碍着这些节能技术的发展。其次是由于合理定价困难，使交易变得复杂。分布式能源系统接人公用电网，为电力市场引入了更多的竞争因素和市场主体，繁荣了电力市场，又增加了电力市场交易的复杂性。 [9]
5 分布式能源发展的趋势
分布式能源作为未来科学用能的最佳方式蓬勃兴起，已得到世界各国的广泛重视和应用。分布式能源系统成为了全球电力行业和能源产业的重要发展方向。美国，日本，以及欧洲一些国家都对分布式能源的发展做了长远的规划，预计2030之前，要把分布式能源装机容量的比例提升到一个新高度。
以2010年上海世博会为标志，中国进入快速城市化阶段。特别是党的十八大后，新型城镇化和生态文明建设已成为我国国家政策之主轴。为系统应对城市环境资源问题，大力推进生态文明建设，生态与低碳成为各地城市发展的主要模式和目标。最新统计数据显示，我国提出以生态城市和低碳城市为发展目标的地级城市已达259个。城市化进程的加速推进将涌现大量具有较高土地利用率、建筑容积率和能源密度的集中居住区、中心商务区等，这都给分布式能源的应用带来了很好的条件，它有可能用比较合理的代价实现分布式能源系统。分布式能源有望成为我国新型城镇化建设的助推剂，为城市化进程中所面临的环境压力和能源压力提供一个相对理想的解决方案。按照我国分布式能源系统发展目标，到2020年，天
然气多联产将达到5000万千瓦，小型风电将达到300万千瓦，城市建筑光伏将达到100万千瓦，我国各类分布式能源的发展总装机有望达到1.3亿千瓦。
除了政府的预期之外，通过对分布式能源发展环境、发展问题的分析，市场和政策环境对分布式能源的发展非常有利，政策的激励，市场的引导将促进分布式能源的发展[10][9]。而发展分布式能源遇到的问题，在国家政策引领、技术难关的攻克、技术标准体系和市场机制的完善后，将会迎刃而解。综合各方面的因素，我国的分布式能源将会取得飞速发展。 6 结论
分布式能源能够完全契合国家能源战略，它有着安全、高效、环保、灵活的特性。目前，分布式能源的发展遇到了一些困难，这需要国家出台一些有利的政策来刺激分布式能源的发展。同时也需要从事分布式能源领域的研究人员攻克技术难关，早日实现核心部件的国产化，制定相关技术标准。可以预见，分布式能源一定能够蓬勃发展，为我国的经济发展提供新的动力。
参考文献
1胡文斌, 华贲.分布式能源站在我国的发展前进及对策分析[J].科技进步与对策，
2002(12):119-120.
2华贲.我国发展分布式能源的迫切性、意义及前景[J].沈阳工程学院学报,2005(6):1-6. 3冉娜,国内外分布式能源系统发展现状研究[J].经济论坛,2013(10):174-176.
4中国能源网.四洲志之天然气分布式能源--美国篇.[EB/OL].http://news.bjx.com.cn/html/.
5康艳兵,张建国等.我国热电联产集中供热的发展现状、问题与建议[J]。中国能源，
2008(10):1-10.
6刘道平,马博,李瑞阳等.分布式供能技术的发展现状与展望[J]能源研究与信息,2002 (1):18-22. 7左志远,杨晓西.影响我国分布式能源发展的因素分析[J].天然气工业,2007(7):121-123. 8杨素萍,赵永亮.分布式发电技术及其在国外的发展状况[J].电力需求侧管理,2006(2):57-60. 9发展分布式能源热电冷联产的建议[J].中国电力,2004(2):104.
10寿青云, 陈汝东. 借鉴国外经验积极发展我国的区域供冷供热[J].流体机械,2003,(11):
47-50.
Developing Situation and Prospect of Distributed Energy in Our Country CAI Qiang , REN Hongbo , BAN Yingying , YANG Jian , QIU Liuliang (School of Energy and Mechanical Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai
20090)
Abstract:
In the overall strategy for national energy-saving emission reduction call, clean and efficient energy is the main form of the future energy development.Distributed energy system, with its small environmental pollution, low energy transmission loss, high energy efficiency, being valued by many countries.Through the analysis of domestic and distributed energy-related research literature and distributed energy station construction, operating conditions, elaborated in the present situation of the development of distributed energy, the development of the environmental 、advantages and problem of distributed energy, as well as the development trend of distributed energy future.
Keywords: Distributed energy;Developing Situation;Policy; Prospect
通讯地址：上海市杨浦区平凉路2103号 上海电力学院能源与机械工程学院 邮政编码：200090 E-mail 地址：578224558@qq.com