儲(chǔ)能、微電網(wǎng)為分布式發(fā)展添加新動(dòng)力

1、分布式光伏發(fā)展迅猛成為分布式能源主力

“分布式”能源，是相較于傳統(tǒng)的“集中式”能源利用方式而言的，是指建立在用戶負(fù)荷中心附近而非遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪茉淳C合利用系統(tǒng)，涵蓋發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲(chǔ)能和能源管理系統(tǒng)等多種形式，比如家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)或戶用壁掛式燃?xì)夤┡到y(tǒng)都是常見(jiàn)的分布式能源。早期的分布式能源是在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CHP)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，隨后分布式能源系統(tǒng)逐漸擴(kuò)展到用戶側(cè)的多種能源類(lèi)型的冷、熱、電、蒸汽多聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

隨著我國(guó)持續(xù)推進(jìn)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動(dòng)能源發(fā)展方式由粗放式向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變，光伏、天然氣、風(fēng)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿确植际侥茉矗殉蔀槲覈?guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、保障能源安全的重要內(nèi)容。

天然氣分布式能源發(fā)展較早。根據(jù)前瞻《2018~2023年中國(guó)分布式能源行業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新與投資前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2016年，全國(guó)天然氣分布式發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為1200萬(wàn)千瓦，不到全國(guó)總裝機(jī)容量的2%，距離《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，到2020年裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5000萬(wàn)千瓦的目標(biāo)差距很大。

近年，我國(guó)的分布式光伏出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。《中國(guó)清潔能源行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告》顯示，2017年，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，新增裝機(jī)53.06吉瓦，連續(xù)五年位居世界第一，同比增長(zhǎng)53.6%。其中，分布式光伏新增19.44吉瓦，同比增長(zhǎng)3.7倍。截至2017年底，全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到130吉瓦，其中，光伏電站100.59吉瓦，分布式光伏29.66吉瓦。

相比分布式光伏，分散式風(fēng)電發(fā)展相對(duì)較慢。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，很多體制機(jī)制上的問(wèn)題導(dǎo)致目前分散風(fēng)電還很少，但是參考發(fā)達(dá)國(guó)家，基本都是分布式的，只有跟用戶側(cè)、需求側(cè)結(jié)合，未來(lái)才有希望。如果分散式風(fēng)電搞不起來(lái)，中國(guó)的風(fēng)電可能不會(huì)有希望。2018年，風(fēng)電除了將會(huì)繼續(xù)向負(fù)荷中心——中國(guó)中東南部發(fā)展之外，分散式風(fēng)電將成為“下一個(gè)田野”。

此外，分布式地?zé)帷⑸镔|(zhì)能、多能互補(bǔ)項(xiàng)目等分布式能源也在向前發(fā)展。

2、高利用效率的分布式能源更利于新能源消納

“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”，是十九大報(bào)告中對(duì)我國(guó)能源體系建設(shè)的重要明確。發(fā)展分布式是能源轉(zhuǎn)型的合理選擇。國(guó)家能源局原副局長(zhǎng)張玉清指出，分布式能源具有能源利用效率高等優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展的一種重要趨勢(shì)，要積極推動(dòng)分布式能源成為重要的能源方式。分布式能源系統(tǒng)的能源利用率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多數(shù)國(guó)家依靠大型主要電站將電力從發(fā)電廠向終端用戶單向傳輸?shù)募泄╇娤到y(tǒng)。從理論上說(shuō)，“大機(jī)組、大電網(wǎng)、特高壓”是高效率的，然而這僅僅是在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和輸送環(huán)節(jié)。如果從整個(gè)能源系統(tǒng)分析，結(jié)論并非如此。大火電機(jī)組雖然發(fā)電效率高，但是由于供熱規(guī)模和供熱半徑的局限，發(fā)電余熱無(wú)法利用，故其能源利用效率無(wú)法與分布式能源相比。發(fā)電廠最終只能將燃料能源燃燒產(chǎn)生的1/3熱能轉(zhuǎn)化成電能，而近50%的熱能流失，傳輸環(huán)節(jié)損耗近10%的熱能。由于分布式能源可用發(fā)電后介質(zhì)的余熱來(lái)制熱、制冷，因此能源得以合理的梯級(jí)利用，用戶可根據(jù)自己所需來(lái)向電網(wǎng)輸電和購(gòu)電，能源的利用效率達(dá)到80%以上，一些設(shè)計(jì)完善的分布式能源可以達(dá)到90%，甚至更高。

正如業(yè)內(nèi)專(zhuān)家所言，能源究竟走分布式還是走集中式，和能源結(jié)構(gòu)、能源技術(shù)、能源需求的變化密切相關(guān)。過(guò)去我國(guó)能源結(jié)構(gòu)是以煤為主，決定了其設(shè)施越來(lái)越大型化和能源系統(tǒng)越來(lái)越集中化。但現(xiàn)在，我國(guó)天然氣和可再生能源加速發(fā)展，而風(fēng)電和太陽(yáng)能等清潔能源本身就是分散的，需要研究如何讓這些能源在其發(fā)生地更好的被直接利用。

分布式能源是解決新能源利用難題的重要途徑。雖然我國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能總裝機(jī)容量已達(dá)全球第一，但“棄風(fēng)”“棄光”現(xiàn)象依然比較嚴(yán)重。大型新能源基地主要集中在西部和西北部，但當(dāng)?shù)氐挠秒娛袌?chǎng)容量有限，要讓電能被充分利用，必須借助特高壓輸電系統(tǒng)，經(jīng)長(zhǎng)距離將電力輸送到東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。但是，這種方式的輸送成本太高。此外，新能源天然的波動(dòng)性還會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)沖擊。要想突破這個(gè)瓶頸，采用分布式能源是一條可行之路，也是當(dāng)前我國(guó)政府已經(jīng)明確的發(fā)展思路。這種方式的最大優(yōu)勢(shì)就是發(fā)電設(shè)施距離負(fù)荷中心比較近，可以在一定程度上避免“棄風(fēng)”“棄光”問(wèn)題。有業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，可再生能源本質(zhì)的形式是分布式。

分布式能源可為電力系統(tǒng)調(diào)峰，提高供電可靠性，也是偏遠(yuǎn)地區(qū)供電非常經(jīng)濟(jì)的一種選擇。天然氣分布式能源項(xiàng)目只需要少量投資增加供冷供熱的調(diào)峰設(shè)備(如燃?xì)獍l(fā)電機(jī)與直燃機(jī)對(duì)接型三聯(lián)供項(xiàng)目，只要在直燃機(jī)上增加補(bǔ)燃的燃燒器;如燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目只需加裝調(diào)峰用的燃?xì)忮仩t等)便可成為可中斷、可調(diào)節(jié)的發(fā)電系統(tǒng)，為周邊提供冷熱電的同時(shí)還可以為電網(wǎng)調(diào)峰。分布式能源系統(tǒng)作為一種區(qū)域性能源供給系統(tǒng)，主要建設(shè)在配電側(cè)，具有因地制宜、就近配套、就近取材、即發(fā)即用的特點(diǎn)。無(wú)論是美國(guó)東北部地區(qū)及加拿大東部地區(qū)2003年大停電，還是我國(guó)深圳2012年的大停電，都表明缺少應(yīng)急式電源—分布式能源建設(shè)存在諸多隱患。即便沒(méi)有意外發(fā)生，每年高峰時(shí)節(jié)市政電網(wǎng)負(fù)擔(dān)也會(huì)過(guò)大，而分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)具有削峰填谷、緩解電力緊張的優(yōu)勢(shì)。在極端災(zāi)害或傳統(tǒng)輸配體系事故發(fā)生之后，分布式能源在一定程度上可確保當(dāng)?shù)鼗灸茉吹墓┙o，切實(shí)提高了供能可靠性，也提升了整個(gè)能源系統(tǒng)的安全性。由于我國(guó)許多邊遠(yuǎn)及農(nóng)村地區(qū)遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，這些區(qū)域無(wú)法或者很難享受到大電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大所帶來(lái)的收益，由于遠(yuǎn)距離供電的投資維護(hù)成本過(guò)大，或者一些地區(qū)因?yàn)樽匀粭l件不具備建設(shè)集中供電網(wǎng)的條件，而分布式發(fā)電則很好地解決了這些問(wèn)題，給不發(fā)達(dá)地區(qū)的供電帶來(lái)了一條新的解決思路。

3、分布式能源發(fā)展期盼政策支持

當(dāng)前，分布式能源發(fā)展也面臨不少挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)人士反映，由于有關(guān)政策不明確及政策落地難，分布式能源項(xiàng)目在備用容量、電力接入方式、政府基金減免、天然氣價(jià)格折讓等方面遇到了挑戰(zhàn)。此外，分布式能源項(xiàng)目一般都是新建項(xiàng)目，初期達(dá)產(chǎn)率往往達(dá)不到50%，而通常只有在達(dá)到60%～70%負(fù)荷利用率的情況下企業(yè)才能盈利，如何實(shí)現(xiàn)分布式能源項(xiàng)目在培育期里的經(jīng)濟(jì)性，仍有待探索。

因此，分布式能源需要國(guó)家從政策層面給予進(jìn)一步支持。中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)熱電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)張東勝認(rèn)為，由于應(yīng)用在分布式能源領(lǐng)域的小型燃?xì)廨啓C(jī)、光伏組件和儲(chǔ)能系統(tǒng)等價(jià)格高昂，分布式能源的建設(shè)成本仍然較高，與常規(guī)能源相比，經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。如果沒(méi)有國(guó)家財(cái)政政策的支持，過(guò)長(zhǎng)的投資回收期將影響投資熱情。因此，技術(shù)開(kāi)發(fā)鼓勵(lì)、投資鼓勵(lì)和稅收激勵(lì)，電力體制改革和熱力體制改革等國(guó)家有關(guān)部門(mén)的宏觀政策，以及地方政府的區(qū)域發(fā)展政策，都是推廣分布式能源應(yīng)用不可或缺的外部環(huán)境。

除了政策支持，分布式能源的發(fā)展也需要技術(shù)支持。由于天然的間歇性和隨機(jī)性等問(wèn)題，分布式能源并網(wǎng)后容易引起電壓波動(dòng)和電壓閃變，要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的功率平衡，保證供電可靠性和電能質(zhì)量是主要挑戰(zhàn)。

4、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)為分布式發(fā)展添加新動(dòng)力

有能源專(zhuān)家表示，要解決新能源的波動(dòng)性問(wèn)題，就要將儲(chǔ)能等創(chuàng)新技術(shù)充分融入微電網(wǎng)模式。一些跨國(guó)公司可以通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)解決儲(chǔ)能問(wèn)題，并把智能微電網(wǎng)和分布式一體化管理做得更好，從技術(shù)上和商業(yè)模式上破解中國(guó)分布式能源發(fā)展中存在的問(wèn)題。

在分布式能源系統(tǒng)引入儲(chǔ)能設(shè)備，有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，減小負(fù)荷峰谷差，降低供電成本，將對(duì)傳統(tǒng)的能源消費(fèi)方式等方面帶來(lái)革命性變化。分布式能源系統(tǒng)離不開(kāi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的輔助。以分布式光伏為例，雖然每臺(tái)裝機(jī)容量并不大，但數(shù)量多了依然會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不小的沖擊，為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全，便需要配套的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，分布式電站成千上萬(wàn)，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的發(fā)電量有所不同，要建立起自由傳輸、智慧調(diào)配的全球能源因特網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定供電，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)必不可少。

“分布式能源+儲(chǔ)能”系統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用模式受到廣泛重視，各國(guó)紛紛出臺(tái)政策予以扶持，“分布式能源+儲(chǔ)能”系統(tǒng)處在飛速發(fā)展階段，儲(chǔ)能與分布式的結(jié)合已經(jīng)開(kāi)始顯著減少發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)的銷(xiāo)售量，引發(fā)“負(fù)荷脫網(wǎng)”甚至是“用戶脫網(wǎng)”現(xiàn)象。推進(jìn)用戶側(cè)分布式能源加儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展，可有效地提高可再生能源利用率、降低高峰負(fù)荷壓力，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)兩端波動(dòng)性加大，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)成本的重要手段。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展、成本的快速下降，用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性已在很多情形下優(yōu)于供應(yīng)側(cè)，且優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越明顯。

微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。微電網(wǎng)的提出旨在實(shí)現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問(wèn)題。微電網(wǎng)依其靈活的配置結(jié)構(gòu)和方便的運(yùn)行方式在近年來(lái)得到廣泛的研究，它能在提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性的同時(shí)，提高用戶的供電質(zhì)量和電網(wǎng)服務(wù)水平，促進(jìn)可再生能源分布式發(fā)電的應(yīng)用。