国内外分布式能源的发展

金东马宪国

上海市能源研究会

上海理工大学能源与动力工程学院

摘要：以天然气热电联产为主，可再生能源为辅的分布式能源 供应形式迅速发展，对改善能源消费结构，抑制环境恶化，实现可 持续发展的意义重大。因此，大力推广分布式能源已成为大多数国 家的共识。介绍了美国、日本、中国分布式能源的发展情况，以及 分布式能源的特点和分类，提出了推进分布式能源发展的建议。

关键词：分布式能源；可再生能源；热电联产；发展

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.04.001

Domestic and Overseas Distributed Energy Development

Jin Dong, Ma Xianguo

Shanghai Energy Research Institute

Shanghai Science and Technology University PowerEngineering College

Abstract: The article is based on natural gas CCHP as main,renewable energy as sub-system, that is called distributed energysupply mode. Distributed energy supply mode has been developingrapidly, which improves energy consumption structure and controlenvironment deterioration in order to realize meaningful sustainabledevelopment. Promoting distributed energy is well known to mostcountries. The author introduces distributed energy developmentsituation in USA, Japan and China and characteristics andclassification of distributed energy. Promoting distributed energy development suggestion has been put forward.

Key words: Distributed Energy, Renewable Energy, CCHP, Development

ENERGY GOI上海节能

1国内外分布式能源的发展 1.1美国分布式能源的发展

美国在20世纪70年始发展分布式能源， 从小型热电联产系统到如今广泛应用的冷、热、 电三联供系统，分布式能源得到了快速的发展。 美国为推动分布式能源的发展，制定了很多成效 显著的能源。1978年，美国颁布《公用设备 管理法案》以及相关的优惠税收，促进 了热电联产的迅速发展，提高了能源利用效率[1]; 2001年，又颁布了《关于分布式电源与电力系统 互联的标准草案》，正式允许分布式能源并网运行， 用户可以向大电网出售多余电力；2007〜2009年 期间，美国又颁布了一系列的新能源的，大 力发展可再生能源。2008年，该国的风电装机容 量达到世界第一。从小型、的热电联产到可 以并网售电的分布式能源系统，再到与可再生能 源的结合，美国的分布式能源经历了不同的发展 阶段，如表1所示。

表1美国分布式能源的发展阶段

~第一阶段 小型分布式能源发电模式，用户端直接使用

第二阶段 分布式能源并网，标准化发展第三阶段

分布式能源与可再生能源结合

美国油气资源丰富，油气管道分布广泛，分 布式能源项目主要以天然气热电联产项目为主。 截至2016年，美国已经建设了超过6 000座分布 式能源站，分布式发电市场高达10多亿美元， 到2020年分布式发电总装机量计划达到1.87亿

kW，占总装机量的29%。

美国电力行业发生过几次较大的停电事故， 因此美国分布式能源的发展特别注重供电的安全 可靠性。

1.2日本分布式能源的发展

曰本是一个能源资源短缺的国家，基本依赖 进口，能源成本昂贵，因此非常重视可再生能源 的开发，很早就开始利用以太阳能、风能为代表 的可再生资源，大力推广太阳能光伏发电，风力 发电等。同时，日本也特别注重提高能源使用效率，

颁布了一系列相关。

178节能战略与

ENERGY CONSERVATION STRATEGY AND POLICY

No.042017

1974年，日本出台了居民屋顶光伏发电系统 的补贴；1986年，发布了《并网技术要求指 导方针》，为分布式能源的并网提供了依据；1995 年，修订了《电力法》及《并网技术要求指导方 针》，允许分布式能源业主可以将多余的电力卖给 供电公司，并享受的融资、补贴等优惠； 2005〜2008年，制定京都议定书目标计划，确立 热电联产的有效作用，将分布式热电联产确立为能 源高度利用技术革新，并在医院、宾馆、石油化工、 钢铁等领域大力推广[2~3]； 2010年，提出建设低碳 社会方针，出台促进引进天然气热电联产系统的规 划。2011年，东京地区发生大地震后，意识到 能源安全的重要性，更加重视分布式能源的发展。

曰本目前在可再生能源利用方面处于世界先 进水平，拥有如三菱重工，富士电机等先进制造 企业，这些企业提供了世界上大多数分布式能源 的核心设备，在世界分布式能源消费市场，占据 着较大的优势。

1.3中国分布式能源的发展

环境污染问题已经严重影响了中国的可持续发 展战略。2015年煤炭在能源消费中的比重仍达到 62%，火力发电的能源转化效率仅在35%左右，大 量的能源在转化过程中损耗和浪费，采用分布式能 源发电，可以改善能源消费结构，減少能源浪费， 減轻环境污染问题，有助于我国建立绿色能源体系。

2015年，中国的可再生能源消费增长20%， 其中太阳能增长69.7%，风能增长15.8%，天然气 增长4.7%，到2020年，分布式能源发电总的装机 容量计划达到1.3亿kW[4]。

结合美国、日本的分布式能源发展过程，可 以看出，国家在分布式能源的发展过程中发 挥了主导性的作用。我国为了推动分布式能源的 发展，推出了一系列，如表2所示。

2分布式能源概述 2.1分布式能源的特点

所谓分布式能源，是指安置在用户侧的能源 综合利用系统。能源资源包括了太阳能、风能、 地热能、生物质能等可再生能源，以及天然气、 煤气、石油气等化石能源。与传统的集中式发供

金东等分布式能源的发展

上海节能

表2分布式能源及要点[5]

发布时间文件名称

要点

2006年2月《国家中长期科学和技术发展规划纲要

2006〜2020年》将分布式能源系统纳入先进能源技术领域研究重点

2011年10月《关于发展天然气分布式能源的栺导意见》

在能源负荷中心建设区域分布式能源系统和楼宇分布式能源系统，

解决并网和上网问题

2012年7月《可再生能源“十二五”规划》建立适应分布式可再生能源发展的市场机制和电力运行管理，

加快分布式可再生能源应用

2013年1月《能源发展“十二五”规划》统筹传统能源、新能源和可再生能源的综合利用，

实现分布式能源与集中供能系统协调发展；

2013年8月

《分布式发电管理暂行办法》

鼓励各类电力用户投资建设并经营分布式发电项目， 明确发展领域、适用技术、电网接入、建设管理等

电相比较，分布式能源发电具有节能环保，能耗 全可靠，小型分布式风力发电广泛应用于人们的 小的优点。

生产生活中，比如城市、乡村、牧区、海岛、偏 分布式能源发电的输入能源为清洁能源或者 远山区等，只要风速达到一定条件，就可以发展 是可再生能源，具有较低的污染排放，洁净环保； 风力发电。因为风力资源的不稳定性，风机的电 能量供应端位于用户侧，避免了输配电损失和热 力输出也具有随机性，容易受到气象因素的影响。能损耗，具有节能性；分布式能源多采用热电联 产系统，向用户提供不同品位的热、电、冷负荷， (2)太阳能发电技术

实现了能源的多级利用，具有较高的能源利用率。

太阳能发电技术是一种利用太阳辐射能的发 2.2分布式能源技术种类

电技术，包括太阳能热电技术和太阳能光伏技术。 太阳能热电技术是将太阳能先转化为热能，再将 根据能源种类的不同，分布式能源技术可以 热能转化为动能，最后转化为电能，整个过程中 分为两大类，可再生能源技术和热电联产技术[4]。

能量层层转化，因此能量损失大，系统效率不高。 目前我国的分布式能源系统主要以天然气热 太阳能光伏发电技术是直接将光能转化为电能，

电联产为主。热电联产系统主要由动力设备、发 电设备、余热回收装置等组成。图1是北京南站 的供能系统设计方案，此方案为典型的冷、热、 电联供系统，实现了太阳能、天然气、污水的综 合利用。方案设计年发电量达到18万kWh，装机 容量3 MW，理论上可节约49%的电力[4]。

目前常用的分布式能源发电技术包括风力发电 技术、光伏发电技术、生物质能发电技术、内燃机、 燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池等（见图2)。(1)风力发电技术

风能资源是可再生资源，分布广、储量大、 不会枯竭，风力发电是风能的主要利用形式。 图1典型的冷热电联供系统

2015年，我国的风电 分布式能源技术

新增装机容量和累计 装机容量位居世界第 I ' I

一。风力发电技术相 对成熟，发电过程清 风力发I

可再生能源技术

电技术太阳能I 发电技术生物质I 能发电技术内燃I 机燃气轮I 热电联产技术

机微型H燃

气轮机燃料电I

池

洁环保，系统运行安

图2常用的分布式能源技术分类

SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2017年第04期

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上海节能

整个过程没有任何污染和排放。分布式光伏发电 应用广泛，安装方便，可以直接安装在建筑屋顶上， 只要有阳光，就可以发电。但目前光伏发电建设 成本较高，随着技术的进步，光伏发电必将成为 市场的有力竞争者。(3) 生物质能发电技术

生物质能资源包括农业废弃物、林业废弃物、 以及城市垃圾和污水等，可以直接燃烧发电，也 可以气化后发电。沼气发电技术是生物质能发电 技术的一种，主要应用在养殖厂、工业污水处理 以及垃圾填埋场等。(4) 内燃机

小型内燃机技术成熟，快速启动，不受自然 条件，应用范围广，但维护成本高，噪声大， 余热回收装置复杂。(5) 燃气轮机

燃气轮机是热电联产系统的理想选择，燃气一 蒸汽轮机联合循环热电联产系统具有较低的污染 排放，较高的能源利用率。(6) 微型燃气轮机

微型燃气轮机是分布式能源发电的最佳选择 之一，技术成熟，设备简单，主要用于分布式能 源系统中，综合效率可达80%,适合在城市，乡 村等地区推广使用，前景广阔。(7) 燃料电池

燃料电池是指直接将化学能转化为电能的能 量转换设备，转换过程中，无噪声、无污染、安 全环保、应用范围广，非常适合于分布式能源系统。

3分布式能源的发展途径

分布式能源发展潜力大，前景好，但在发展 过程中依然存在不理、投资无序、缺乏长期 规划等问题。结合美国、日本的发展经验，有效 的引导依然是分布式能源发展的关键。其次， 充分的市场竞争和先进的技术优势，也将在分布 式能源发展中起决定性的作用。

180节能战略与

ENERGY CONSERVATION STRATEGY AND POLICY

No.04

2017

(1) 主导

国家制定了一系列的能源，如表2所示， 但只有得到真正的落实、不断地修正和持续 发展，才能推动我国分布式能源的发展。

(2) 市场开放

发展分布式能源作为国家能源安全战略的重 要方向，不能过分的依靠财政补贴，应该依靠技 术优势、价格优势、安全可靠性取得市场。市场 是分布式能源发展的唯一方向，也是打破行业垄 断，促进能源结构改革的有利武器。

(3) 引进技术

目前，我国分布式能源还处于初级发展阶段， 技术设备落后。上海漕河泾天然气燃气轮机发电 厂建成后，三年间的检修费用高达3.83亿元，已 超过总投资额的13%;我国光伏发电规模已是世 界第一，但相关的光伏电池生产设备却严重依赖 进口，设备国产化率仅为10%。因此，要在引入 国际先进技术和制造工艺的基础上，加快吸收消 化，研发创新，形成自己的知识产权和竞争力， 才能在未来的国际市场中占有一席之地。

4结语

发展分布式能源是解决能源利用与环境保护 矛盾的有效途径，尽管我国的分布式能源发展还 存在着市场、设备、技术、等多方面的问题， 但随着能源技术的不断进步， 国家能源的不 断完善，这些问题必将迎刃而解，分布式能源有 着非常广阔的发展前景。

参考文献

[1 ]蒋慧琴.美国分布式能源发展及分析[J]科学管理研 究，2014，(12):19-22.

[2] 杨映.对日本分布式能源发展的分析与思考[J]发电与空 调，2012，(148):11-14.

[3] 应光伟.我国发展分布式能源的对策解析[J].发电与空调2012，(146): 5-8.[4] 肖钢.分布式能源技术解析[M].武汉大学出版社，武汉，2015.[5] 牛刚.分布式发电综述[J]电力与能源，2014，(35):12-18.