分布式能源：78％能源利用效率的秘密
编者按 加快转变经济发展方式，赢得发展先机和主动权，最根本要靠科技的力量。我国能源供应紧张和能源利用效率较低同时存在，要求能源资源开发充分利用科学技术，通过能源之间的系统谋划和创新替代，形成可持续的能源资源体系，保障我国能源资源的有效供给和高效利用。
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在近日举行的中国国际清洁能源博览会上拍摄的风机设备
目前全国最大的分布式能源站——广州大学城分布式能源站
内蒙古辉腾锡勒草原上的风机设备 |
让能源梯级利用起来
“传统的火力发电厂，煤燃烧发电的利用率是35％左右，用煤做燃料发电并供热的热电厂，能源利用率在45％左右。但我们这个能源站可使能源利用效率提高到78％甚至更高。”
广州大学城里空气清新、碧水环绕，工作生活在其中的师生有些可能并不知道，他们工作生活中的冷、热、电来源于一座分布式能源站。这个分布式能源站通过能源的梯级利用，使系统的综合能源利用效率可达78％。余热锅炉排烟温度也由140℃降至90℃左右，对环境的影响大为降低。
“这是目前全国最大的分布式能源站，规划容量为4×78兆瓦。现在已向广州大学城内的10所大学及周围用户约20万人提供全部生活热水、空调冷冻水和部分电力。”中国华电集团新能源发展有限公司副总经理霍广钊说。
他介绍说，这个分布式能源站以天然气为一次能源，通过燃气―蒸汽联合循环机组发电，利用发电后的尾部烟气余热生产高温热媒水，用于制备生活热水和空调冷冻水，向大学城区域同时提供冷、热、电三种能源。 据了解，天然气分布式能源，是相对于传统的集中式供电方式而言的，指将冷、热、电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。分布式能源的核心在于通过冷、热、电三联供技术，利用燃气轮机或燃气内燃机发电，对做功后的余热进一步回收，用来制冷、供暖和生活热水。从而实现对能源的梯级利用，提高能源的综合利用效率。
“传统的火力发电厂，煤燃烧发电的利用率是35％左右，用煤做燃料发电并供热的热电厂，能源利用率在45％左右。但我们这个能源站可使能源利用效率提高到78％甚至更高，可以节省大量的一次能源。”霍广钊表示。
据了解，目前我国约50％的一次能源通过转化为电力消费，约25％的一次能源通过转化为热能消费。化石能源转化为电能和热能的方式都是通过在锅炉中的蒸汽和热水实现的，所不同的是电力生产要求温度高、压力大，热能生产要求温度比较低。因此，可以利用高品位能量发电、低品位能量继续发电和供热，实现优质能源的梯级利用。
据介绍，广州大学城分布式能源站以洁净的天然气为燃料，而且采用先进的燃气轮机发电设备，大大减少了氮氧化物、二氧化硫、大气悬浮颗粒总数等污染物的排放。其中氮氧化物排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了80％，与燃气电厂的国家排放标准相比减少了36％；二氧化硫、大气悬浮颗粒总数的排放几乎为零；二氧化碳排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了70％。
提高能效势在必行
分布式能源由于贴近用户进行能量转换，不需要远距离输送，避免了远距离送电带来的输变电损失以及供热损失，同时节省了大量的输配线路的投资成本和相关的前期、建设和运营费用。
专家表示，目前我国能源利用效率总体水平还不高，且正处于工业化、城镇化加快推进时期，提高能源利用效率的任务十分艰巨，应充分重视并加大分布式能源的推广利用。
据了解，目前我国工业用热的70％仍由分散的小锅炉供应，北方采暖地区中小城市冬季采暖也主要由小锅炉供热或直接燃烧煤炭取暖，能源利用效率低，对环境影响也较严重。
中国华电集团新能源发展有限公司计划投资部主任吴韶华表示，我国煤炭在我国一次能源消费中的比例将近70％，以煤为主的能源消费结构二氧化碳排放过多，对环境压力较大。应该合理利用天然气，优化我国的能源消费结构。
中海油新能源公司首席科学家肖钢表示，分布式能源由于贴近用户进行能量转换，不需要远距离输送，避免了远距离送电带来的输变电损失以及供热损失。
目前我国供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统，在电网中任何一点故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积的停电甚至是全网崩溃。分布式能源由于其启动灵活，直接面对能源用户，在出现突发事件时可以确保安全供电，减缓了电力供应对集中供能系统的过分依赖，并且可以为电网调峰发挥作用，减少我国电力调峰投资。
此外，分布式能源为可再生能源的利用开辟了新的途径。相对于化石能源而言，可再生能源能量密度较低、分散性强，有些集中供能并不经济，分布式能源系统为可再生能源利用的发展创造了条件。
专家建议，应重点在能源负荷中心建设楼宇天然气分布式能源系统和区域分布式能源系统。以天然气分布式能源为主，结合太阳能发电、供热、生物质能发电供热等可再生能源利用，建设相对独立的分布式能源示范区。
吴韶华表示，全部采用热电冷联供方式保障热、电、冷的供应，即独立或孤岛的运行方式在安全性和经济性上是不合适的。为了保证用户的供电可靠性，采用联网运行模式是分布式能源系统未来发展的主要形式。当前需要解决的主要问题是加强相关部门间的沟通协作，使分布式能源能顺利实现并网。
未来发展前景广阔
分布式能源技术不再追求规模效益，而是更加注重资源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最优化，就近供电供热，未来将有较大的发展前景。
分布式能源系统由于靠近用户端，输送损失小，加之安全性能好，日益受到发达国家的重视，成为了发达国家节约能源、提高能效的重要措施。
从上世纪70年代末至今，美国已有6000多座分布式能源站。英国只有5000多万人口，但分布式能源站就有1000多座。目前，丹麦电力的40％由风电和分散的小型热电联产电厂供应，能源利用效率高达80％以上。目前丹麦没有一个火电厂不供热，没有一个供热锅炉房不发电，将冷、热、电产品的独立生产方式转变为高能效、高科技含量的冷、热、电联产。
中国能源网首席信息官韩小平认为，分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别，它不再追求规模效益，而是更加注重资源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最优化，充分利用各种资源，就近供电供热，将中间输送损耗降至最低，未来有较大的发展前景。
目前华电集团不断加大分布式能源的开发力度，在中石油管线途经的我国经济相对发达的地区（天津、上海、南昌、沈阳、长春等）开展了一批分布式能源项目的前期工作。
有关专家表示，目前，分布式能源的发展十分迅猛，在能源系统中的比例不断提高，正在给能源工业带来革命性的变化。特别是近年来随着户用分布式能源系统的发展（如屋顶太阳能光伏发电和燃料电池发电技术等），家庭已不再单纯是能源的消费者，同时也成为能源的生产者和销售者。有专家预计，正如个人微型计算机进入家庭，并逐渐取代巨型计算机的统治地位一样，在不久的将来，分布式能源有可能取代集中式能源，成为能源工业发展的主力军之一。
发展分布式能源是提高能源利用效率和改善能源结构的必然选择。但要保证该类项目的健康发展，在其核心设备的国产化、电网双向、智能化、并网标准、设计规范，以及相关的配套优惠政策等方面尚待进一步完善。
分布式能源
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，可大大减少线损，节省输配电建设投资和运行费用；由于兼具发电、供热等多种能源服务功能，分布式能源可以有效地实现能源的梯级利用，达到更高能源综合利用效率。分布式能源设备起停方便，负荷调节灵活，各系统相互独立，系统的可靠性和安全性较高。
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