一、時代呼喚分布式能源
美國學者杰里米·里夫金在《第三次工業革命》一書中指出,新能源是支撐第三次工業革命的關鍵因素,勢必對各國能源戰略產生重大影響。隨著人類對能源的日益依賴,以及傳統集中式供能弊端的暴露,尋求支撐人類文明進程的新型能源體系,已成為全球亟待解決的問題。
目前,世界對能源的需求日益增加,電力系統結構的不斷老化、環保問題、能源利用效率的瓶頸以及用戶對電能質量的高標準要求,使得開發利用可再生能源、構建可持續能源系統成為近年來各國的共識與必然的發展趨勢。與此同時,化石能源總量不斷下降,核能的發展又在多方面受限,因此,發展分布式能源已成為世界各國的共同選擇,成為全球能源發展的新方向。
分布式能源系統是用潔凈能源(天然氣)、生物質(秸稈、沼氣)、新能源(氫)和可再生能源(風、太陽能、小水利)等為一次能源,將規模不一的發電和供熱、制冷等設備加以集成分散的方式布置在用戶附近的能源系統,是一個就地取材,把材“吃光用盡”,同時供應冷、熱、電甚至肥、水等的過程。
縱觀西方發達國家能源產業的發展過程,可以發現:它經歷了從分布式供能到集中式供能,又到分布式供能方式的演變。造成這種現象不僅僅是由于生活水平提高的需求,而且也是集中式供能方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑,隨著經濟社會的發展,我國能源產業也將面臨類似的問題。因此,雖然從目前能源產業的發展情況來看,集中式供能是我國能源系統發展的主要方向,但從長遠看,構造一個集中式供能與分布式能源系統相結合的合理能源系統,增加電網的質量和可靠性,將為我國能源產業的發展打下堅實的基礎。
分布式能源的理念是“藏能于民”,即通過多種渠道來生產能源,通過分散式生產、大電網統籌的方式,實現能源的多渠道供應和多層次開發。作為21世紀科學用能的最佳方式,“分布式能源的發展利用”在30年間已逐漸得到世界各國的廣泛重視。國際分布式能源聯盟主席湯姆·卡斯頓曾說過:“分布式能源的革命即將發生,將像30年前發生的綠色革命一樣產生深遠的影響。而在這樣一場革命中,最先認識到它的人將獲得最大的收益。”分布式能源系統正成為全球電力行業和能源產業的重要發展方向。
二、分布式能源的優勢
分布式能源系統與大電網的合理結合將大大改善供電效率、供電質量、供電安全性,減輕環境污染,減輕不斷增長的能源需求對電網造成的壓力。分布式能源系統因其能源利用效率高,環境負面影響小,能源供應可靠性高和經濟效益好的特點,被譽為“解決能源問題的金鑰匙”,成為新型能源系統中的核心技術。
1.能源利用效率高。分布式能源系統的能源利用率遠遠高于多數國家依靠大型主要電站,將電力從發電廠向終端用戶單向傳輸的集中供電系統。從理論上說,“大機組、大電網、特高壓”是高效率的,然而這僅僅是在能量轉換環節和輸送環節。如果從整個能源系統分析,結論并非如此。大火電機組雖然發電效率高,但是由于供熱規模和供熱半徑的局限,發電余熱無法利用,故其能源利用效率無法與分布式能源相比。發電廠最終只能將燃料能源燃燒產生的1/3熱能轉化成電能,而近50%的熱能流失,傳輸環節損耗近10%的熱能。由于分布式能源可用發電后介質的余熱來制熱、制冷,因此能源得以合理的梯級利用,用戶可根據自己所需來向電網輸電和購電,能源的利用效率達到80%以上,一些設計完善的分布式能源可以達到90%,甚至更高。