荊艷艷 楊宇 梁盼

摘 要：為了進一步探討分布式能源的利用現(xiàn)狀，本文闡述了分布式能源系統(tǒng)國內外發(fā)展現(xiàn)狀，并對周口市分布式能源技術應用情況展開了調查研究。調查結果表明，周口市的主要分布式能源利用形式為太陽能、天然氣和沼氣，其中，市區(qū)太陽能占主體，約占分布式能源利用量的37.28%，村鎮(zhèn)以天然氣分布式能源系統(tǒng)為主，占58.05%;在分布式發(fā)電系統(tǒng)利用中，光伏發(fā)電占39.58%，天然氣冷熱電聯(lián)產占35.42%，即該地區(qū)分布式能源的發(fā)展主要集中在太陽能利用和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

關鍵詞：分布式能源;冷熱電聯(lián)供系統(tǒng);太陽能;天然氣;沼氣

Abstract： In order to further discuss the current status of distributed energy utilization， this paper expounds the development status of distributed energy systems at home and abroad， and investigates the application of distributed energy technology in Zhoukou City. The survey results indicate that the main forms of distributed energy utilization in Zhoukou City are solar energy， natural gas and biogas， among them， urban solar energy accounts for the majority， accounting for 37.28% of the distributed energy utilization， and villages and towns are dominated by natural gas distributed energy systems， accounting for 58.05%; in the utilization of distributed power generation systems， photovoltaic power generation accounts for 39.58%， and natural gas combined heat and power accounts for 35.42%， that is， the development of distributed energy in the region is mainly concentrated on solar energy utilization and natural gas combined heat and power systems.

Keywords： distributed energy system;cogeneration system;solar energy;natural gas;biogas

隨著社會經濟的快速發(fā)展，常規(guī)能源的需求大幅度增加，導致社會經濟發(fā)展、能源供應、環(huán)境污染之間的矛盾日益突出[1-2]。為解決這一問題，2016年12月20日，國務院印發(fā)了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》的通知，提出推動能源結構優(yōu)化，鼓勵利用可再生能源、天然氣、電力等優(yōu)質能源代替燃煤，因地制宜發(fā)展海島太陽能、海上風能、潮汐能、波浪能等可再生能源，協(xié)調推進風電開發(fā)，推動太陽能大規(guī)模發(fā)展和多元化利用，增加清潔低碳電力供應[3]，達到提高能源利用效率、保護環(huán)境、發(fā)展新能源、實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的目的。因此，尋求一種清潔、綠色、高效、環(huán)保的能源系統(tǒng)已成為我國當前必須解決的問題。

分布式能源系統(tǒng)的概念最早由美國提出，其目的是通過用戶的發(fā)電裝置，保證供電的安全可靠，利用應急發(fā)電機并網供電，以保持電網安全的多元化[4]?！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》指出，分布式供能系統(tǒng)是為終端用戶提供靈活、節(jié)能型的綜合能源服務的重要途徑[5]。分布式能源系統(tǒng)以天然氣為主要燃料，太陽能、風能、氫氣等可再生能源為輔助能源，通過內燃機或燃氣輪機燃燒釋放的高溫熱量進行發(fā)電，中低溫熱量用來制熱、制冷，實現(xiàn)“溫度對口，梯級利用”，能源利用率達90%，污染物的排放得到有效降低，生態(tài)環(huán)保壓力得到減輕[6-7]。

分布式能源系統(tǒng)具有較強的適應性[8]，推廣發(fā)展天然氣、生物質能、太陽能等分布式能源具有一定的優(yōu)勢，但受技術發(fā)展、經濟條件、政策和市場機制影響[9]，分布式能源系統(tǒng)的推廣應用還需要考慮當?shù)乜色@得的能源數(shù)量、品質和成本等諸多因素。本文以河南省周口市為例，對分布式能源系統(tǒng)在周口市的利用現(xiàn)狀展開調查分析，以期得到分布式能源系統(tǒng)在河南省的應用和發(fā)展情況，探索分布式能源系統(tǒng)在河南省發(fā)展的限制因素，為其在河南省更大范圍的推廣應用提供參考依據(jù)和技術支持。

1 分布式能源系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

分布式能源系統(tǒng)主要是通過中小型設備向用戶直接供應熱、冷、電的聯(lián)產能源體系，能源利用率較高，與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)相比，可直接滿足不同用戶的多種需求，并實現(xiàn)階梯式使用[10]。作為一種新型的能源系統(tǒng)，分布式能源系統(tǒng)是集中式供能系統(tǒng)的有利增補，具有靈活方便、高效利用、成本低廉、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢[11-12]。

2010年，荷蘭分布式能源發(fā)電量已占國家總發(fā)電量的40%左右，丹麥更是高達50%。截至2011年，美國已建成天然氣和生物質能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)等6 000多座分布式能源站，裝機容量超過90 GW，預計2035年分布式能源發(fā)電系統(tǒng)裝機容量將增長至98 GW。日本的分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為主，2012年總裝機容量約為36 GW，占全國發(fā)電總裝機容量的13.4%[13]，2030年之前，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電量將占國家總電能供應的20%左右。

我國分布式能源系統(tǒng)起步較晚，2010年太陽能光伏發(fā)電裝機總容量為500 MW，天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)裝機總容量為600萬kW，主要涉及工業(yè)產業(yè)園區(qū)和經濟技術開發(fā)區(qū)。2011年后，我國相繼頒布并實施了《關于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》《分布式發(fā)電管理辦法和并網管理辦法》《關于印發(fā)大力發(fā)展分布式發(fā)電若干意見的通知》等，建成了北京南站、北京鳥巢體育場、深圳園林花卉博覽園等分布式能源站，其中，廣州大學城分布式能源站是我國目前最大的分布式能源站，主要利用高效的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，裝機容量達156 MW。河南省周口市也已建成20 MW屋頂分布式太陽能光伏發(fā)電項目與30 MW分離發(fā)電項目，但由于對地方和村鎮(zhèn)分布式能源系統(tǒng)推廣應用的支持力度不足，分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展依然面臨諸多難題。

2 分布式能源系統(tǒng)的應用情況

2.1 分布式能源系統(tǒng)利用形式及發(fā)電系統(tǒng)

通過調查分析，周口市分布式能源系統(tǒng)利用形式如圖1所示。市區(qū)居民37.28%使用太陽能分布式能源系統(tǒng)，主要包括太陽能光伏發(fā)電與太陽能光熱轉換系統(tǒng)，33.77%的居民使用天然氣分布式能源系統(tǒng)，而開發(fā)區(qū)、商業(yè)區(qū)等經濟技術高新區(qū)主要應用風光互補路燈、工業(yè)區(qū)小型發(fā)電項目，所占比重為11.84%。相比之下，村鎮(zhèn)主要采用天然氣分布式能源系統(tǒng)，占比為58.05%，此外多為太陽能、沼氣、生物質能等可再生能源的應用，用能形式多為煮飯、取暖、照明等，其中太陽能分布式能源系統(tǒng)所占比重較大，為28.16%。

周口市分布式能源系統(tǒng)主要利用的是太陽能、天然氣、沼氣等，系統(tǒng)產能主要用于生活、生產以及養(yǎng)殖等。如圖2所示，周口市區(qū)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)主要是光伏發(fā)電和冷熱電聯(lián)產，其中光伏發(fā)電所占比重最大，約為39.58%，其次是冷熱電聯(lián)產，所占比重為35.42%，而沼氣養(yǎng)殖、發(fā)電系統(tǒng)所占比例較小，為11.81%。但周口市鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍的分布式能源系統(tǒng)利用趨勢與市區(qū)有所不同，35.55%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民更傾向于熱電聯(lián)供能源站，32.22%的居民傾向于建設分布式風光互補發(fā)電系統(tǒng)，16.11%的居民傾向于建設沼氣發(fā)電站。

2.2 太陽能分布式能源利用及存在問題

周口市太陽能分布式能源系統(tǒng)主要是太陽能光熱轉換系統(tǒng)，如圖3所示。太陽能熱水器在太陽能分布式能源系統(tǒng)中占70.30%，占比最大;其次是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能路燈、廣告牌等，所占比重為22.77%;少數(shù)為太陽能房、太陽能溫室大棚等小型示范項目，所占比重為4.19%。太陽能分布式能源系統(tǒng)的建設和利用主要集中在光熱轉化，對于其他利用形式較差的原因，12.70%的居民認為主要在于建設成本較高，67.46%的居民認為太陽能分布式能源系統(tǒng)可靠性弱，運行不穩(wěn)定，另外17.46%的居民認為主要是由于其轉化效率較低。因此，提高轉換效率、提升運行可靠性和穩(wěn)定性，是太陽能分布式能源系統(tǒng)進一步推廣利用的關鍵。

2.3 天然氣分布式能源利用方式及優(yōu)勢

相比于其他分布式能源系統(tǒng)，天然氣分布式能源系統(tǒng)利用如圖4所示，主要應用在燃氣灶具、熱水利用或供熱兩個方面，所占比重分別為63.91%和26.04%。通過調研分析，41.62%的居民認為天然氣分布式能源系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，26.01%的居民認為其運行安全可靠，24.86%的居民認為在運行過程中節(jié)省輸配電費用。目前，盡管天然氣是主要的分布式能源利用形式之一，受到廣大群眾的青睞，但其能源利用品級較低。

3 結論

河南省周口市分布式能源系統(tǒng)具有廣大的發(fā)展空間和潛力，在分布式能源的推廣應用中，主要利用形式為太陽能、天然氣和沼氣，其中，市區(qū)太陽能占主體，約占分布式能源利用量的37.28%，村鎮(zhèn)以天然氣分布式能源系統(tǒng)為主，占58.05%，而分布式發(fā)電系統(tǒng)利用中，光伏發(fā)電占39.58%，天然氣冷熱電聯(lián)產占35.42%，即該地區(qū)分布式能源的發(fā)展主要集中在太陽能利用和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

太陽能、天然氣和沼氣分布式能源推廣和應用，提高了能源利用率，保障了用戶生活用能需求，促進了能源經濟的可持續(xù)發(fā)展，但各自存在相應的問題。建議定向培養(yǎng)能經營、懂技術的新型農民，以確保分布式能源系統(tǒng)的靈活性、安全性，保證高效率供能。其次，加快實施村鎮(zhèn)分布式能源項目建設，采取優(yōu)惠政策進行支持，推進新型農村建設，更有效地服務于“三農”。最后，加大推廣應用力度，調動各方積極因素，推動新能源企業(yè)合作，提升技術競爭力，加快能源利用技術轉型和創(chuàng)新。

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