分布式能源系统现状分析与探究

摘 要：分布式能源系统是一种建立在能量梯级利用概念基础上，分布安置在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生的能源设施。分布式能源系统是清洁能源的良好载体，主要采用天然气，辅以合适的可再生能源，其环境保护效率比燃用天然气的燃气——蒸汽联合循环的供热机组更好，近年来得到广泛的应用和发展。通过在需求现场根据用户对能源的不同需求，实现温度对口供应能源，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最大化。鉴于此，本文主要分析分布式能源系统现状并对其进行探究。

关键词：分布式能源系统；现状；探究

1 分布式能源概念

分布式能源是近年来兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新的能源利用方式。与传统的集中式能源系统相比，分布式能源接近负荷；不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可以大大减少线损，节省配电建设投资和运行费用；由于兼具发电、供热、供冷等多种能源服务功能，分布式能源可以有效的实现能量的阶梯利用，达到更高效率的能源利用效率。

分布式能源系统具有燃料多样化特性，化石能源、太阳能、水能、生物质能、沼气、风能等都可以实现分布式能源系统，进行冷热电三联供。其中以天然气为燃料的热电冷三联供方式发展最快，在我国的分布式能源领域占有较大比例。采用天然气为燃料的分布式能源系统，一般采用燃气轮机或燃气内燃机作为发电设备，在发电的同时，利用发电产生的烟气余热生产冷热产品就近满足用户电冷热需求。工作原理如下：

有资料显示美国已有6000余座分布式能源系统。2006年一些国家分布式能源占电力市场的比例：英国为7%，日本为14%，印度为18%，芬兰、德国、荷兰、捷克已达38%。我国北京、上海、广州等地已建设了一些分布式能源项目。

分布式能源系统的主要不足在于，由于它是分散供能，单机功率很小，比起单厂功率近10GW而言，发电效率显然比不上后者。这是因为现有动力设备都是机组越大，效率越高。400MW的、以燃气轮机为主的联合循环装置效率比回热燃气轮机的效率要高1倍。“麻雀虽小，五脏俱全”，因此大机组单位功率的价格相比小机组要低得多，相差近几倍。大机组集中在一起，有专门高级技工运行维护，安全性、工作寿命都更有保证。所以，要对纯发电成本和单位容量初投资作比较，分布式能源系统的经费投入肯定要大大高于现在的大电力系统。

2 分布式能源系统现状

随着经济发展的步伐在不断地加快，人们在生产生活当中使用的电量在不断地在增加，对电能使用的质量要求也越来越高，这就对提供电能的系统和工厂提出了更高的要求。全球对环境问题的重视程度越来越大，加上对电力市场的改革正在不断的推进，科学技术在不断的发展，在这些因素的影响之下，分布式的能源系统因为更加符合目前的各项要求正在不断的接受变革，加快发展的步伐。我国目前正在面临着资源短缺的情況，努力的提高各项资源的利用率，减少对我国自然环境的破坏，实现可持续发展这项战略。充分的利用分布式的能源系统可以对资源短缺、环境污染的情况进行改善，长远来看，该系统应用的范围较大，发展的前途很宽广。

我国分布式能源系统的发展起步较晚，技术落后于西方发达国家，距离超越西方发达国家的目标仍然任重道远。

3 多能互补分布式能源系统优化

3.1 耦合可再生能源和化石能源的分布式能源系统优化

美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室在21世纪初率先展开相关研究，其所开发的能对可再生能源和传统化石能源进行耦合分析的分布式能源用户侧模型（DER-CAM）得益于其灵活的建模框架、卓越的优化功能以及全世界众多应用实例，被公认为是分布式能源系统经济优化的最佳工具。文献也应用数学规划理论，构建了一种可实现系统结构、离散设备台数和容量、运行策略同步优化的多能互补分布式能源系统优化配置模型。文献综合考虑可再生能源供给、能源负荷波动等不确定因素建立了分布式能源系统优化设计的两阶段随机规划模型。

3.2 基于微网的多能互补分布式能源系统优化

在多能互补分布式能源系统中，增加储能装置是解决可再生能源出力不连续、不稳定的有效措施。微网是指由多种分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的新兴发配电系统。微网不仅能消纳大量随机性和间歇性的可再生能源，还能在保证电能质量的前提下，满足区域内负荷需求。因此，微网为多能互补分布式联供系统提供了一个易于调节的平台，在满足热（冷）负荷的情况下，更有效的分配和储存电能，进一步提高能源利用率。所以，基于微网的多能互补联供技术具有重要的研究意义和广阔的应用前景；同时，在此基础上的系统优化研究成为当前的又一个研究热点。

基于微网的多能互补分布式能源系统优化研究的重点主要集中在运行调度方面，对于系统稳定性方面的研究较少。未来的研究方向将进一步考虑微网内部可再生能源引起的分布式电源出力的不确定性及其与储能之间的协调作用，充分挖掘互动耦合机制在协调管理方面的重要作用，确保多能互补分布式能源微网的高效、稳定运行。

4 分布式能源系统发展探究

合理的分布式能源系统可以使某个具（下转第256页）（上接第254页）体用户受益的同时，更使整个国家与社会受益，其能量阶梯利用，极大的提高了能源利用效率，也是对区域电网的有益补充和保障，还可以有力的推动节能减排工作。符合国家节能减排的政策，有良好的经济效益、环保效益和社会效益。因此，结合我国实际国情，为了更合理发展分布式项目，作者提出以下几点建议：

①发展分布式项目要有比较稳定的冷、热、电用户（主要是第三产业和住宅用户）；在我国比较适合应用的地区显然是经济比较发达的地区，从地域分布来说，应优先发展珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区等我国现在经济高速发展的地区；

②分布式能源系统与大电厂、大电网不同，并非由一小批经验丰富的技术人员集中运行管理，而是分散式运行管理，要求使用区域的总体科技文化水平和素养较高；

③经济效益因素是用户应用分布式能源系统首要考虑的因素，卓越的经济性给用户提供信心和驱动力。分布式能源系统的初投资大，高品质、高热值的天然气有效的节约后续运营成本，经济性的分析一定要参考实际的运行环境并全面考虑细节；

④在系统设计合理、负荷预测接近的情况下，天然气价格、上网电价、终端用户售蒸汽价格是决定项目成败的关键因素，市场能源价格体系（燃气价格、电力价格等）会对项目的经济性产生较大的影响，建议实行售热价与天然气价格的联动。

参考文献：

[1]王栋.分布式能源系统现状分析与探讨[J].上海节能， 2016（12）：653-656.

[2]黄宇.分布式能源系统燃气内燃机国产化现状及应用[J].煤气与热力，2016，36（03）：26-31.

[3]王栋.基于分布式能源系统现状的分析与探讨[A].江苏省能源研究会、上海市能源研究会、浙江省能源研究会.第十二届长三角能源论坛——互联网时代高效清洁的能源革命与创新论文集[C].江苏省能源研究会、上海市能源研究会、浙江省能源研究会，2015（5）.

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