現代化的生活離不開能源，現代化的發展也離不開電力。在介紹幾種分布式能源的基礎上，對分布式能源效率評價指標進行分析，最后給出結論。

現代化的生活離不開能源，現代化的發展也離不開電力。我國是人口大國，也是大力大國，2010年的發電總量超過美國。我國的能源供應和用能分布不匹配，西北地區是能源供應地，東部沿海是主要用能區域，這導致了我國的西電東輸，北電南送的格局。當然，智能電網的發展能夠提高電力輸送的效率，減少損耗，但是現實卻是電網事故無法完全避免;國家能源“十二五”規劃明確提出要重視節能優先戰略，提高能源生產和利用效率。大力發展分布式能源，是提高電能效率的有效途徑。

一、分布式能源及分類

(一)分布式能源定義

對于分布式能源，不同機構和組織基于不同角度提出來不同的定義，主要表示分布于用戶端的能源的綜合利用系統;其中，一次性能源以液體或氣體為主，可再生能源為輔，表示多源輸入;二次能源以電力、冷力(熱力)形態為主，代表多源輸出，能效綜合效率達到70%以上。因此，我們這里借用徐建中、鄧建玲(2014)給出的定義，分布式能源是指靠近用戶側，由不同模塊化設備組成的提供多種形式能源的供應系統。分布式能源具有靠近用戶側的特點，因此能夠提高能源系統的安全性，減少意外事件造成的損失。

(二)分布式能源分類

目前，靠近用戶端的發電方式有多種，在實際應用中，按照發電容量分為大型(≥MW)、中型(100kW-1MW)和小型(<100kW)三種。實際上，我們更關心的實際分布式能源發電所采用一次能源和采用的技術接口，因此，根據發電采用的技術，將分布式能源分為以下幾類：

1、太陽能光伏發電

地球上目前使用的能源從根本上說都來自于太陽能，比如石油、天然氣也是以往太陽能的累積。現在所講的太陽能一般是指當前接受的太陽輻射到地球的能源。太陽內部的核聚變產生的能量巨大，輻射到地球的能源僅僅為總能量的1/22000000，太陽每秒鐘輻射到地球的能源為500萬噸煤。如果太陽能量能夠完全利用，地球上一年的能量消耗只需太陽15分鐘的能量傳輸。

太陽能光伏發電是利用太陽能電池的光伏效應直接將太陽光能轉換成電能，這是一種新型的發電系統。太陽能光伏系統的發電容量，能夠任意組合，最適合用戶端客戶的分散使用，還是一種清潔能源，可進行獨立微網發電，也可以并網發電。我國在1958年便著手太陽能電池的研究，1971年將其應用于東方紅2號衛星上，1973年后將其應用在地面上。我國的光伏產業發展快速，已經形成了較完整的產業體系。我國的太陽能資源豐富，國土面積的三分之二年日照時間達到2300小時以上，每年陸地表面接收的太陽能量約為17000億噸標準煤。從長遠來看，我國豐富的荒漠資源將是重要的能源寶地。太陽能光伏發電分為獨立光伏發電系統和并網光伏系統，獨立光伏發電系統僅靠太陽能電池供電;并網光伏系統將太陽電池發出的直流電變換成交流電，且與電網并聯。

2、風力發電

風力發電是將風能經由機械能而轉換成電能的過程。根據風力發電有不同的運行方式，主要有獨立運行和并網運行，還有互補運行等方式。獨立運行直接將風力發電產生的電能利用蓄電池儲存起來，然后供用戶使用。這種方式的成本較高，因為儲能設施造價高昂，但是適用性較強，可以供主電網輸送不到的地區，如牧區海島等區域，其單機容量可以達到數百千瓦。并網運行是指將風力發電的電能經過變壓器全部輸送至主電網，這種方式適合在風力資源豐富的地區，比如沿海地區。互補運行方式是指將風力發電與其他發電方式互補，比如風力―太陽能光伏，風力――燃料電池，風力―柴油機組等，該種方式能夠保證供電的連續性和穩定性，降低離網型的用戶的發電成本，提高利用資源的利用率。

3、燃料電池發電

燃料電池是直接將化學能轉化為直流電能的裝置。其工作原理：當氫基燃料(如天然氣)與氧氣結合生成水時，氫離子和氧離子會發生定向移動，形成電路電流，好比是電解水的逆過程。實際上，燃料并不需要燃燒，通過電化學過程完成了化學能向電能的轉化。目前主要有5中燃料電池，即PEM、AFC、PAFC、SOFC和MCFC，其中PAFC是目前應用最廣的燃料電池。燃料電池具有很多優點，首次，在能量轉化過程中，燃料電池的副產品是二氧化碳和熱水，這些副產品還可以綜合循環利用，其發電效率遠高于傳統發電效率;其次，廢物排放量較小，屬于清潔型能源利用方式;最后，安裝簡單，成本較低，效用較高。

4、生物質能發電

生物質能發電的能源來源于生物質，是將生物質能轉化為其他能量形式(如沼氣、酒精、燃氣等)，然后利用通用的發電技術，將電能供給給用戶使用。生物質能發電有以下優點：其一，可以利用當地豐富的生物能源，比如麥秸，動物糞便等，節省了從外輸入能源的成本，節約了資源;其二，生物質能發電設備容量相對較小，可以獨立有運行，可以解決偏遠地區或電網觸不到的地區的用電;其三，生物能源屬于可再生的，其發電的污染較小，對環境的傷害相對小一些。

5、微型燃氣輪發電

微型燃氣輪機是一種小型氣輪機，一般以液體燃油為燃料，如，天然氣，汽油、柴油等，這是應用較普遍的分布式發電電源。微型燃氣輪機的發電功率范圍一般在千瓦以下，發電效率約為30%，熱電聯產效率可達到75%。微型燃氣輪機的工作原理是：在回熱器內預熱的高壓空氣在燃燒室與燃料混合燃燒，產生的高溫燃氣帶動發電機發電，發電機先產生高頻率交流電，然后將其轉換成高壓直流電，最后轉換成60Hz/480V的交流電供應給用戶使用。

6、其他能源發電

除了上面所說的能源發電之外，還有海洋能和地熱能發電。海洋能包括波浪能、潮汐能、、海流能、海水鹽差能等。目前，比較成的技術是是潮汐能發電。潮汐能發電與水力發電相類似，就是利用海水造成的水位差帶動水輪機來發電。地熱能來自地球內部，熔融巖漿以及放射性物質產生熱能，屬于可再生能源，地熱發電與火力發電類似，不同的地方是地熱發電的能源來自于地下熱水和蒸汽。二、分布式能源效率的評價指標

對于分布式能源效率評價，我們這里以典型的冷熱電聯產為分析對象。

(一)一次能源利用率((PER)

這里采用的分布式發電技術是微型燃氣輪發電，采用氣體燃料(天然氣等)。一次能源利用率(PER，PrimaryEnergyRatio)是屬于非常直觀的評價指標，它是基于物理熱力學第一定律，不考慮能量的質的差別，公式為：，式中，Qe表示，系統總的發電量(kWh);Qh表示系統總供熱量(kWh);Qc表示系統總制冷量(kWh);Gu表示系統的燃料消耗總量(m3/h);Hu表示燃料的低位發熱量(kJ/m3)。

1、分產系統能源利用率

在傳統上分產系統一般是指電網供電、鍋爐(燃氣)供熱、電制冷機供冷，其一次能源消耗量為：

分產系統一次能源利用率為：

式中，ηb表示鍋爐效率;ηce表示電網效率與發電效率乘積;COPec表示電制冷機性能系數;PERb=ηb，表示鍋爐供熱系統的一次能源利用率;PERb=ηce，表示發電系統的一次能源利用率;PERec=COPer?ηer，表示電制冷系統的一次能源利用率。

2、聯產系統能源利用率

聯產系統可以利用余熱進行供熱、制冷，其一次能源利用率為：

式中，ηle表示聯產系統的發電效率;Qf表示聯產系統的總能源消耗量。

(二)節能率

節能率=節能量/原燃料消耗量。在此，表示聯產系統相對于分產系統的節能率，以PES表示，公式為：

(三)效率

效率也稱二次能耗率，指系統各種能量之和與燃料的熱能的比值。這是從物理熱力學第二定律來對用能效率進行衡量的指標，重視能量的質。效率可以表示為：，式中：Ew表示系統總供電量(kW);Eh表示系統輸出有用熱量(kW);Ec表示系統輸出有用冷量(kW);Qge表示燃料總值(kW)。

三、結論

選取不同能源效率評價指標來衡量分布式能源的效率，結論會有所不同，有時甚至會出現大相徑庭的結果。對冷(熱)電聯產的效率評價準則分為兩類，一類是根據物理熱力學第一定律，不考慮質的差別，常用的有一次能源利用率、節能率;另一類是根據物理熱力學第二定律，考慮質的差別，如效率。目前，應用較多，效率評價相對簡單的指標是第一類，尤其以一次能源利用率指標評價和仿真的研究較多。