一、概述

分布式能源是一種供能系統(tǒng)，按熱力學(xué)原理是在能量綜合梯級利用理念的基礎(chǔ)上，通過消耗一次能源產(chǎn)生電能、熱能與冷能，并就地使用的分布式供能系統(tǒng)。隨著能源多樣化和能源技術(shù)的進(jìn)步，分布式能源也可以是就近消納的微網(wǎng)型供電(熱)系統(tǒng)，如分布式小水電、太陽能發(fā)電等。

從發(fā)展歷史看，小水電是最早的分布式能源系統(tǒng)，它以小型水力發(fā)電的方式，小到幾十千瓦，大到數(shù)萬千瓦，就地消納，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活、農(nóng)業(yè)或手工業(yè)提供必須的電能，這是解決“三農(nóng)”用電的有效方式。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多工業(yè)企業(yè)除了用電以外，還需要大量的熱力產(chǎn)品，以滿足生產(chǎn)過程的需要。為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和能源利用效率及保障電力自給，熱電聯(lián)產(chǎn)形式的分布式能源應(yīng)運(yùn)而生，供能區(qū)域可以是一個企業(yè)，也可以是整個工業(yè)區(qū)，電力并網(wǎng)而電能原則上不上網(wǎng)，即無電能交換，電網(wǎng)為企業(yè)提供應(yīng)急事故保障。為保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和工人勞動作業(yè)條件，提高生產(chǎn)效率，利用現(xiàn)代制冷技術(shù)，許多工業(yè)企業(yè)在熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步利用余熱制冷，為本企業(yè)提供冷能，實現(xiàn)電、熱、冷“三聯(lián)供”，進(jìn)一步提高了能源利用效率，一般“三聯(lián)供”方式可以將能源利用效率提高到80%以上?？梢哉f“三聯(lián)供”是目前化石能源綜合梯級利用效率最高、經(jīng)濟(jì)性最好、最環(huán)保低碳的能源利用方式。

二、分布式能源的優(yōu)越性使其發(fā)展具有強(qiáng)大內(nèi)生動力

從發(fā)展趨勢看，未來分布式能源主要是分布式天然氣發(fā)電、分布式太陽能發(fā)電、分布式風(fēng)力發(fā)電、分布式生物質(zhì)發(fā)電、核能小型堆發(fā)電等。

(一)分布式天然氣發(fā)電具有高效、清潔、低碳優(yōu)勢

天然氣分布式發(fā)電是火電中效率最高、最環(huán)保的發(fā)電方式。燃煤發(fā)電機(jī)組中，亞臨界參數(shù)機(jī)組循環(huán)效率為40%左右;超超臨界參數(shù)機(jī)組(本質(zhì)上應(yīng)稱超臨界參數(shù)機(jī)組)循環(huán)效率為45%左右;超超臨界二次再熱機(jī)組的循環(huán)效率為47%左右。天然氣燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的效率一般也在57%左右。世界上最先進(jìn)的采用微孔預(yù)混技術(shù)的GE9HA燃機(jī)，其DLN2.6e燃燒系統(tǒng)，實現(xiàn)了微孔預(yù)混和全預(yù)混燃燒，使燃料和空氣混合更為均勻，燃燒更為充分，從而達(dá)到更高的效率，聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)63%，并且能夠降低氮氧化物的排放。如果以聯(lián)合循環(huán)+供熱方式，即綜合能源利用方式則效率更高。以浙江海政藥業(yè)能源站為例：該能源站為海政藥業(yè)提供熱(冷)電產(chǎn)品，為響應(yīng)政府號召，該能源站利用天然氣作為一次能源，以實現(xiàn)清潔環(huán)保低碳目的。該能源站設(shè)計2臺12.9兆瓦+7.95兆瓦燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，供熱量61.22噸/小時，廠用電率為4%，單循環(huán)燃機(jī)效率34.5%(相當(dāng)于超高壓參數(shù)的煤電機(jī)組循環(huán)效率)，熱(冷)電比146.91%，整體能源利用熱效率82%(國家規(guī)定大于70%)。

(二)分布式風(fēng)電具有可再生、清潔、低碳、廉價優(yōu)勢

我國風(fēng)力資源豐富，總儲量達(dá)32億千瓦。陸上可開發(fā)利用的風(fēng)能資源為2.3億千瓦，加上近海風(fēng)能資源，全國可開發(fā)利用資源約10億千瓦以上，居世界首位。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)正在以大型化、直驅(qū)式全功率變流技術(shù)、碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用、葉片灌注成型工藝和低電壓穿越等技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用提升風(fēng)電機(jī)組技術(shù)水平及快速降低建設(shè)與運(yùn)行成本，有力促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展。5兆瓦、6兆瓦大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟并進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行，不少大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)及大型風(fēng)機(jī)制造企業(yè)正在研發(fā)10兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。借助技術(shù)進(jìn)步，分布式風(fēng)電建設(shè)成本在不斷降低，當(dāng)前單位造價在4000元～6500元/千瓦，與燃料成本占發(fā)電成本60%～70%的煤電機(jī)組發(fā)電成本相比具有明顯的價格優(yōu)勢，可以與火電機(jī)組發(fā)電價格一比高低，競價上網(wǎng)。

(三)分布式太陽能發(fā)電將是遍及全國城鄉(xiāng)的小(微)型發(fā)電廠

人們認(rèn)識中太陽能發(fā)電效率低、成本高、價格貴的印象正在隨技術(shù)進(jìn)步而基本消除。據(jù)報道，世界三大可再生能源研究機(jī)構(gòu)之一的德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所認(rèn)證，漢能Alta高端裝備集團(tuán)的砷化鎵薄膜單結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到29.1%，再次創(chuàng)新世界紀(jì)錄。至此，漢能同時擁有單結(jié)電池(29.1%)轉(zhuǎn)換效率和單結(jié)電池組件(25.1%)轉(zhuǎn)換效率兩項世界想紀(jì)錄。隆基樂葉在單晶電池、組件環(huán)節(jié)，單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到23.6%，60型高效單晶PERC組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.66%、60型單晶PERC半片組件功率突破360瓦，均刷新了世界紀(jì)錄。預(yù)計至2022年，太陽能發(fā)電成本還有30%下降空間，其中組件成本降至1元/瓦。

杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》中預(yù)見的第三次工業(yè)革命會將每一個現(xiàn)存的大樓轉(zhuǎn)變成一個兩用的住所——住房和微型發(fā)電廠。中國農(nóng)居完全有條件利用太陽能發(fā)電滿足農(nóng)民日常生活用電的需要，至少是有效的電力補(bǔ)充。這一情景，已被國家光伏扶貧項目的實踐所證實。光伏扶貧不僅解決了農(nóng)村農(nóng)民用電問題，更使農(nóng)民從中獲取經(jīng)濟(jì)收益，是實現(xiàn)脫貧的有效措施之一。城市有眾多的大樓和企業(yè)廠房，具備建設(shè)分布式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的條件。例如，城市污水處理廠，電費(fèi)支出約占污水處理廠成本50%以上。浙江臺州污水處理發(fā)展有限公司和浙江國利英核能源有限公司投資建設(shè)全國第一個污水處理廠(容量15萬噸/天)光伏電站示范項目，太陽能發(fā)電設(shè)計裝機(jī)容量4.39兆瓦，該光伏發(fā)電項目已并網(wǎng)運(yùn)行，年節(jié)約電費(fèi)1500萬元以上，取得了設(shè)計建設(shè)經(jīng)驗并發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益。

(四)分布式生物質(zhì)發(fā)電是城鄉(xiāng)垃圾處理有效方式，環(huán)保意義遠(yuǎn)勝于發(fā)電

分布式生物質(zhì)發(fā)電主要是以生活垃圾、農(nóng)林廢棄物、畜牧養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)及食品生產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的廢棄物為一次能源的發(fā)電方式。截至2018年底，全國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)1781萬千瓦，年度生物質(zhì)發(fā)電量906億千瓦時。垃圾發(fā)電項目較多集中在華東、華北地區(qū)，尤其是經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的華東地區(qū)的發(fā)展規(guī)模較大，其占全國垃圾發(fā)電裝機(jī)容量的比重高達(dá)56%。垃圾發(fā)電項目擁有量最高的是浙江省，項目數(shù)量達(dá)53個，總裝機(jī)容量155萬千瓦(2017年底)。

垃圾無害化處理是城市管理的一大難題之一，更體現(xiàn)一個城市的管理水平。就目前來說，只有垃圾填埋和焚燒處理兩種方法比較無害和現(xiàn)實可行，也是國際通用處理方式。建一個生活垃圾焚燒發(fā)電廠，類似于建了一個裝不滿的垃圾填埋場，可以節(jié)約大量的填埋土地，并且以生活垃圾為燃料進(jìn)行發(fā)電和供熱帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。如浙江省土地資源稀缺，當(dāng)下沒有比垃圾焚燒發(fā)電更好的處理方式，焚燒發(fā)電不僅較好達(dá)到了垃圾無害化、減量化和資源化的處理要求，而且能夠滿足日益增長的垃圾處理要求。焚燒發(fā)電在垃圾無害化處理中的占比將不斷提高。分布式垃圾焚燒發(fā)電是將垃圾變?yōu)槟茉?，且于環(huán)境比較友好的方式，必將得到持續(xù)發(fā)展。

三、分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性利大于弊

分布式能源發(fā)電，可以建成獨(dú)立微電網(wǎng)，也可以并入國有電網(wǎng)系統(tǒng)消納電能。并入電網(wǎng)的電壓等級一般在110千伏及以下，極大部分分布式電源并入10千伏系統(tǒng)，以作為保安電源為主，電力電量交換較少，也就是說“并網(wǎng)不上網(wǎng)”。

分布式電源的發(fā)展對電網(wǎng)運(yùn)行帶來的負(fù)面影響主要有：一是改變了電網(wǎng)的傳統(tǒng)管理與運(yùn)行模式。我國傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基本以集中式發(fā)電廠為主，通過輸配電網(wǎng)絡(luò)將電力送到千萬家用戶，電力流向基本上是單向的。而分布式電源的發(fā)展，則改變了這種狀況，不僅是雙向的，而且有功與無功備用等都要發(fā)生改變。二是電力運(yùn)行與調(diào)度方式的變化。原來電力調(diào)度機(jī)構(gòu)只要做好用電負(fù)荷預(yù)測，然后根據(jù)預(yù)測的用電側(cè)負(fù)荷安排好發(fā)電機(jī)組次(當(dāng))日出力調(diào)度曲線并下發(fā)到發(fā)電企業(yè)執(zhí)行即可?，F(xiàn)在，不僅要做好用電側(cè)負(fù)荷預(yù)測，同時必須對分布式發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，而天氣因素在負(fù)荷預(yù)測中更不能被忽略。另外，對電網(wǎng)檢修、用戶接入等作業(yè)安全，增加了復(fù)雜性和困難性。

分布式能源發(fā)電對系統(tǒng)的正面作用有：一是提高了電力系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事故的處置能力。分布式發(fā)電以分散、快速為特點(diǎn)，對系統(tǒng)運(yùn)行起著支撐作用。特別是天然氣分布式發(fā)電、分布式水電，具有啟?？焖俚奶攸c(diǎn)。分布式風(fēng)光發(fā)電不需要外部電源，可以即時并網(wǎng)與解網(wǎng)。原來電力系統(tǒng)為大面積停電后的系統(tǒng)恢復(fù)需要黑啟動電源而傷腦筋，分布式能源發(fā)電則有效解決了這一難題。二是分布式能源發(fā)電能降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本。分布式能源發(fā)電接入系統(tǒng)的電壓等級較低，因此，輸配電綜合線損較低。通過交(直)流特高壓線路從四川輸電到浙江，其線損約7%。再加上當(dāng)?shù)鼐C合線損4%左右，兩者相加，則達(dá)到了11%的線損。若是就地分布式能源發(fā)電，其線損應(yīng)當(dāng)在1%～2%足夠。分布式風(fēng)光發(fā)電造價已明顯下降，目前已逐步與煤電造價相仿，單位千瓦造價為4000～5000元。與煤電相比，運(yùn)行成本則更低。三是可以大大降低系統(tǒng)備用容量。根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按功角判據(jù)計算的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)(KP)應(yīng)為15%~20%，按無功電壓判據(jù)計算的穩(wěn)定儲備系數(shù)(KV)為10%～15%。在事故后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式下，KP不得低于10%，KV不得低于8%。根據(jù)《電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定評價導(dǎo)則》，“在區(qū)域最大負(fù)荷或最大斷面潮流下，正常方式或檢修方式的區(qū)域負(fù)荷有功功率裕度應(yīng)大于8%，“N-1”故障后的區(qū)域負(fù)荷有功功率充裕度應(yīng)大于5%”。按照上述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如果按備用系數(shù)8%計算，僅浙江電力系統(tǒng)備用容量需要400~650萬千瓦。分布式能源發(fā)電改變了電源結(jié)構(gòu)與布局、電網(wǎng)構(gòu)架與互聯(lián)特性，推進(jìn)了系統(tǒng)智能化水平，可以明顯提高電力系統(tǒng)故障擾動時的“自愈”能力。譬如，分布式太陽能發(fā)電能在高峰時段發(fā)揮良好的頂峰作用。隨分布式能源發(fā)電之運(yùn)而生的儲能，可以由調(diào)度方便應(yīng)對電力短時負(fù)荷緊缺。分布式能源發(fā)電具有天生的備用功能與應(yīng)急能力，它可以降低系統(tǒng)運(yùn)行備用容量，大大提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，有效降低為備用而花去的電力投資，實現(xiàn)電力安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。四是分布式能源將促進(jìn)電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步。分布式能源發(fā)電呈現(xiàn)的分散性、多樣性、易變性，對電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)行提出了新的更高要求，這為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了用武之地，由此將大大促進(jìn)電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步。

四、關(guān)于分布式能源發(fā)展存在的問題與建議

為加快建立清潔低碳、安全高效的能源體系，實現(xiàn)能源“四個革命”，中央和地方政府相應(yīng)出臺了一系列分布式能源政策，2013年國家發(fā)展改革委印發(fā)《分布式發(fā)電管理暫行辦法》，相繼還出臺了分布式風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)發(fā)電等專項政策。2016年，國家發(fā)展改革委印發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，規(guī)劃明確提出：到2020年，太陽能發(fā)電規(guī)模達(dá)到1.1億千瓦以上，其中分布式光伏6000萬千瓦，約占54.5%。其后，全國各地紛紛出臺能源相關(guān)的政策，在發(fā)展分布式能源方面也提出了各自的目標(biāo)。例如，廣州到2020年，要新增天然氣分布式能源裝機(jī)規(guī)模約150萬千瓦;分布式光伏發(fā)電項目總裝機(jī)容量力爭達(dá)到200萬千瓦。在中央和地方政府政策的支持下，分布式能源得到了快速發(fā)展，但也面臨一些必須重視并予以解決的問題，以保障分布式能源健康發(fā)展。

(一)天然氣氣量不足，價格高企，嚴(yán)重制約分布式天然氣發(fā)電發(fā)展

2018年，我國天然氣消費(fèi)量2867億立方米，同比增長16.6%，年增量390億立方米，在一次能源消費(fèi)中占比7.8%。天然氣產(chǎn)量1610.2億立方米，同比增長7.5%;進(jìn)口天然氣1257.2億立方米，同比增長31.9%。盡管天然氣產(chǎn)銷增長在一次能源中最快，但仍然滿足不了日益增長的消費(fèi)需要。天然氣的環(huán)保性、低碳性，特別是可以有效控制霧霾形成等優(yōu)點(diǎn)，使它具有對煤炭的良好替代性，由此推動了天然氣消費(fèi)的快速增長(如今年浙江預(yù)計天然氣需求約180億方，增長33.3%)，同時也推動了天然氣價格的居高不下。目前，浙江省天然氣開發(fā)有限公司向天然氣發(fā)電企業(yè)銷售天然氣的門站價格為2.70元/立方米，而經(jīng)過地、縣級管網(wǎng)輸配到分布式天然氣發(fā)電企業(yè)價格在3元/立方米以上。即使是2.70元/立方米的天然氣價格，按單位熱值(能量)計算，也是煤炭價格的3倍或以上。盡管分布式天然氣發(fā)電具有很高的能源利用效率，但是在電價和熱價方面仍然不敵煤炭。因此，建議國家盡快推進(jìn)天然氣市場化改革，增加天然氣供應(yīng)量，加強(qiáng)天然氣生產(chǎn)與輸配成本監(jiān)管，推動用戶無歧視接入管網(wǎng)，著力降低天然氣價格，為分布式天然氣發(fā)電的發(fā)展創(chuàng)造現(xiàn)實條件。

(二)分布式能源發(fā)電普遍存在電網(wǎng)接入難問題

《分布式發(fā)電管理暫行辦法》第二條明確，分布式發(fā)電是指在用戶所在場地或附近建設(shè)安裝、運(yùn)行方式以用戶端自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)，且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的發(fā)電設(shè)施或有電力輸出的能量綜合梯級利用多聯(lián)供設(shè)施。電網(wǎng)企業(yè)負(fù)責(zé)分布式發(fā)電外部接網(wǎng)設(shè)施以及由接入引起公共電網(wǎng)改造部分的投資建設(shè)，并為分布式發(fā)電提供便捷、及時、高效的接入電網(wǎng)服務(wù)，與投資經(jīng)營分布式發(fā)電設(shè)施的項目單位(或個體經(jīng)營者、家庭用戶)簽訂并網(wǎng)協(xié)議和購售電合同。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)制定分布式發(fā)電并網(wǎng)工作流程，以城市或縣為單位設(shè)立并公布接受分布式發(fā)電投資人申報的地點(diǎn)及聯(lián)系方式，提高服務(wù)效率，保證無障礙接入。

在實際執(zhí)行中，電網(wǎng)企業(yè)對分布式能源發(fā)電無歧視接入系統(tǒng)意愿不足;接入系統(tǒng)項目投資審批過程復(fù)雜，時間冗長;對業(yè)主投資建設(shè)的接入系統(tǒng)回購行動遲緩。以各種理由，特別以安全為由不愿意分布式發(fā)電方接入系統(tǒng)。接入系統(tǒng)投資建設(shè)問題已是影響分布式能源發(fā)電發(fā)展的重要因素，建議具有能源監(jiān)管職能的各級政府部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)管，促使電網(wǎng)企業(yè)提高執(zhí)行國家政策的自覺性，履行保障分布式能源發(fā)電的無歧視接入義務(wù)。

(三)政府應(yīng)進(jìn)一步完善分布式能源發(fā)展政策并加強(qiáng)監(jiān)管

在國家層面已經(jīng)出臺了不少有利于分布式能源發(fā)展的政策，但是這些政策如何在各行各業(yè)中落實仍需要有具體的行政與技術(shù)政策。譬如，城市擴(kuò)建與住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、車站等公共設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計中，考慮用分布式能源供能需要有政策與設(shè)計規(guī)范的支持。再如，電網(wǎng)企業(yè)目前在輸配電業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，利用能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源服務(wù)等概念，擴(kuò)大經(jīng)營范圍，進(jìn)行分布式能源投資，其形式有控股或參股。監(jiān)管部門應(yīng)營造公平競爭環(huán)境，調(diào)動各方參與投資的積極性?？傊F(xiàn)有分布式能源發(fā)展政策的落實存在著不少問題，亟需加強(qiáng)監(jiān)管。建議政府出臺分布式能源專項監(jiān)管制度(或辦法)，以使能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)有法可依、強(qiáng)化監(jiān)管，保障國家分布式能源政策的真正落實。