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未來能源:產業化曙光初現

2013-12-17 10:53:33 中國科學報   作者: 陸琦  

 

今年10月,山西晉城澤州縣村民李國杰家的“光伏發電站”并入電網,李國杰家屋頂安裝了12塊太陽能多晶板,月發電450多度。并網后,白天發的電除供自家使用外,多余的電并入電網。

“如果把中國的電網比作一條高速公路,那么它可能是世界上最擁堵的,因為中國幾乎所有的用電都要從統一的電網高速公路上輸送,使得這條高速公路不堪重負。”中科院院士徐建中在寫給國務院的發展分布式能源建議報告中,打了這樣一個形象的比喻。

他認為,在中國大力發展分布式能源,相當于給電網高速公路開辟有效分支,從而減輕大電網的壓力。

不僅如此,分布式能源還能讓這種設想成為現實:居民躺在家里,一邊用自產的電,一邊把用不完的電賣給電網公司。

撐起能源“半壁江山”

分布式能源是一個就地取材,“吃光用盡”,同時供應冷、熱、電甚至肥、水等的系統過程

在“規模效益”法則下,“大機組、大電網、超高壓”構筑了第一代能源系統。這種由大容量、超高壓、機組互聯、遠距離輸電形成的大電網供電模式,是當今電力工業的主要特征。

以北京為例,山西和內蒙古的火電廠生產出電后,交由地方電網或華北電網公司,經長距離輸送并多次變壓到達北京市區,再根據用戶的申請負荷支配使用。

不同于第一代能源系統,分布式能源將發電系統小規模、分散布置在用戶附近,將電力、熱力、制冷與蓄能技術相結合,好似一個個可獨立輸出冷、熱、電等能源的多功能小電站。

前不久,天津市一位居民利用太陽能、風能自發電并網成功,個人發電一方面自用,一方面成為商品出售,“沒想到有一天我發的電也能賣給國家”。

分布式能源是相對于傳統集中供電方式而言的第二代能源系統。它是一個就地取材,“吃光用盡”,同時供應冷、熱、電甚至肥、水等的系統過程。中科院工程熱物理所研究員隋軍表示,分布式能源與傳統電力系統相比,克服了傳統供電的一些弱點,成為不可缺少的有益補充。

2012年7月,印度大停電。位于首都新德里衛星城古爾岡的DLP數碼城卻躲過一劫,靠的就是冷熱電聯供分布式能源系統。

“世界上發生的幾次大的停電事故,充分反映出集中供電的現代電力系統脆弱的一面,分布式能源則為改變單一集中供電提供了解決方案。”隋軍說。

不難想象,電網規模越大,大停電的后果就越嚴重。大規模、長距離輸電一旦遇上電網結構薄弱,就容易導致系統“崩盤”。

此外,與集中式發電—遠程送電相比,分布式能源可大大提高能源利用效率。據統計,大型發電廠的發電效率一般為35%~55%,扣除廠用電和線損率,終端的利用效率只能達到30%~47%;而分布式能源的利用率可達到90%,且沒有輸電損耗。

正因為分布式能源在提高能源利用率、改善安全性與解決環境污染方面有很大作用,其在發達國家已占到能源供應總量的25%以上。例如,美國有6000多座區域分布式能源站,日本區域能源站總裝機容量達920萬千瓦,英國區域能源站總裝機容量已有500萬千瓦,荷蘭有40%的電力來自天然氣冷熱電三聯供系統,丹麥分布式能源占其能源總量的一半。

中科院院士周孝信表示,從中國能源發展的趨勢來說,分布式能源將來可能撐起“半壁江山”,但目前還處在發展的初級階段。

面臨不少“高門檻”

主要問題是打破行業壁壘,實現投資方、能源服務企業、用戶和電網等相關方的利益平衡

近年來,分布式能源已成為中國能源戰略的關鍵一環。國務院《能源發展“十二五”規劃》首次專辟一節提出大力發展分布式能源,要求到2015年建成1000個左右天然氣分布式能源項目、10個左右各具特色的天然氣分布式能源示范區、100個以分布式可再生能源應用為主的新能源示范城市。

隋軍表示,這些示范工程是我國分布式能源的先行者,對技術和市場的發展作了很好的探索。不過,由于早期項目技術和設計水平欠缺,加之經驗不足,目前僅有少數運行良好。如北京南站、上海浦東機場、廣州大學城等大型分布式能源項目長期不能并網,至今孤網運行。

“作為獨立系統運行沒問題,但是要入網,前幾年政策不到位,有很多限制。”周孝信坦言,分布式電源并網,并非接一根電線就能實現,并網背后有大量復雜的準備工作。大量分布式能源接入電網,對電網的穩定性和安全性提出了挑戰,技術上有一定難度。

不過,國外分布式能源已順利發展了幾十年,并網并不是無法解決的難題。

“目前主要的問題是打破行業壁壘,實現投資方、能源服務企業、用戶和電網等相關方的利益平衡。”隋軍表示,根據《分布式發電管理暫行辦法》,一些省份已將分布式能源的管理歸口到電網公司,電網方面應在促進分布式能源的發展中發揮更積極的作用。

今年,國家電網和南方電網相繼出臺了分布式電源并網服務工作意見,此前在該領域存在的并網困難等問題有望從政策層面獲得解決。

然而,在中國,分布式電源仍面臨不少“高門檻”。

一位長期工作在市場一線的專家表示,除電力市場的開放和并網問題外,分布式能源發展面臨的另一個重大難題是天然氣價格波動。他認為,天然氣漲價嚴重影響到分布式能源的發展,氣價提高后大部分項目需要尋找新的盈利點,目前來看,處于規劃之中的項目,有2/3已失去經濟價值。

記者還了解到,北京供電公司購買個人發電的價格執行燃煤脫硫電價,為每度0.42元。按照該價格,若投資5萬元建設一個光伏電站,需要20年左右才能回收成本,而光伏發電站的使用壽命通常在25年左右。這對很多居民來說,吸引力不大。

逐步走向規模化

社會各界對分布式能源的認同度正在大幅提高,專門從事分布式能源的企業從起初的幾家發展到上百家。

除政策問題外,技術同樣是掣肘中國分布式能源發展的重要因素。

比如,在中國得到普遍認可的天然氣分布式系統雖然正在普及,但燃氣輪機等核心設備主要靠進口,即使日常檢修也要依賴國外人員,致使項目投資和運行維護成本較高。

“發展瓶頸主要還是先進動力技術。”隋軍說,我國在微小型燃氣輪機、高效低排放內燃機方面與國外還存在較大差距,在余熱利用、儲能等方面也需要進一步研發性能更先進的技術產品。

對于目前的市場需求,國產設備僅在制冷機、換熱器及配套設備方面基本能滿足。

隋軍坦言,在微小型燃氣輪機的性能上,國產與進口幾乎差了20年。要實現整個分布式能源系統的高效節能,國產的還達不到。

比如,由中科院工程熱物理所承擔的廣東宏達工業園分布式能源系統,作為國家“863”項目示范工程,實現了能源深度梯級利用。運行結果表明,該系統節能率為國內最高水平,接近30%。但是,“動力方面都是進口設備”。

作為國內最早開展分布式能源研究的科研團隊之一,中科院工程熱物理所在燃氣輪機方面有很長時間的研究積累。隋軍透露說,“十二五”期間,他們將聯合全國最強的科研力量攻克微小型燃氣輪機關鍵技術,并建設一個多能源互補的分布式能源示范工程。

與此同時,社會各界對分布式能源的的認同度正在大幅提高。目前,專門從事分布式能源的企業從起初的幾家發展到上百家,包括設備制造商、系統集成商到能源服務商。

“分布式能源已經迎來規模化、產業化發展的曙光。”隋軍說。

周孝信則表示,從長遠來說,分布式能源一定會占相當比例,而且和大型電力設施相互結合,這是中國將來的能源模式。

他認為,要根據中國的國情和地區的具體情況,制定適合本地區資源稟賦、價格體系和市場需求的分布式能源發展戰略。“先把試點搞好,然后再逐步推廣,真正發揮作用,提高能源效率。”




責任編輯: 中國能源網