电网企业全额收购可再生能源电量监管办法

可以更精准的供电。

大电网就是现在的国家电力网，包含有发电厂、变电站、输电线路网、配电变压器和低压线路网。 大电网中的电力系统仿真中心是具有21世纪国际先进水平的大规模仿真试验室，拥有亚洲最大规模的数模混合式电力系统实时仿真设备。该设备集实时电力系统模拟装置与离线计算软件于一体，可进行大规模交直流联合系统电磁暂态和机电暂态的实时仿真研究，是实现电力系统优化设计、运行和控制的基本工具。

发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源（水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等）来发电。

如果想从能源资源富余地区获取风力和太阳能发电，则需要将电力通过平均1000多公里、最长达4000多公里的距离输送到用电负荷集中地区。目前人类还未发现有比高压输电更便捷经济的办法在陆地上远距离输送电力。

可再生能源资源最丰富的两大形式是风力和太阳能，中国可供经济开发的风力和太阳能加起来，是现在电力需求量的几十倍，从能源资源上讲，应无任何顾虑。

导 语:在这个被牛群、苜蓿地和灌木丛生的沙漠公路包围的犹他州小镇上，在未来将会有数百名工人被解雇，他们是环境法规和廉价能源竞争的牺牲品。然而，在煤堆和熔炉对面，另一项变革正在进行当中......

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在犹他州沙漠的农村，开发商计划在地下古老的盐丘地层中建造洞穴，他们希望在其中以前所未有的规模储存氢燃料。 盐洞将像巨大的地下电池一样发挥作用，可以在需要时储存氢气形式的能量。 该项目可以帮助确定氢在未来在全球提供可靠、全天候、无碳能源方面将发挥多大作用。

6月，美国能源部宣布提供 5.04 亿美元的贷款担保，以帮助资助“先进清洁能源存储”项目——这是自乔·拜登总统重启奥巴马时代以向特斯拉和Solyndra提供贷款而闻名的项目以来的 首批贷款 之一。旨在帮助将一座拥有 40 年 历史 的燃煤电厂的场地转变为到 2045 年燃烧清洁制氢的设施。

在两极分化的能源政策辩论中，该提案对于赢得广泛联盟的支持是独一无二的，该联盟包括拜登政府、参议员米特罗姆尼和组成犹他州国会代表团的其他五名共和党人、农村县专员和电力供应商。拜登定于周三在马萨诸塞州举行的一次活动中宣布应对气候变化的新行动，该活动是在一家前燃煤电厂转向可再生能源中心。

可再生能源倡导者将犹他州项目视为确保可靠性的一种潜在方式，因为未来几年更多的电网将由间歇性可再生能源供电。

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预计到2025 年，该工厂的初始燃料将是氢气和天然气的混合物 。此后，它将在 2045 年之前过渡到完全依靠氢运行。怀疑论者担心这可能是延长化石燃料使用 20 年的一种策略，其他人则说他们支持投资清洁、无碳的氢项目，但担心这样做实际上可能会产生对“蓝色”或“灰色”氢的需求。

“说服每个人用氢气代替（而不是化石燃料）填充这些管道和工厂是天然气行业的一个绝妙举措，”智库新共识专注于能源转型的研究员贾斯汀·米库拉说。

与碳捕获或灰氢不同，该项目将过渡到最终不需要化石燃料。

随着公用事业转型并越来越依赖间歇性风能和太阳能，电网运营商正面临新问题， 冬季和春季发电过剩，夏季发电不足 ， 供需失衡 引发了对潜在停电的担忧，并引发了人们对进一步摆脱化石燃料来源的担忧。

该项目将多余的风能和太阳能转化为可储存的形式。清洁氢的支持者希望他们能够在供应超过需求的季节储存能源，并在后期需要时使用它。

工作原理 ：太阳能和风能将为电解槽提供动力，电解槽将水分子分解以产生氢气。能源专家称其为“绿色氢”，因为生产它不会排放碳。最初，该工厂将使用 30% 的氢气和 70% 的天然气运行。它计划到 2045 年过渡到 100% 氢气。

当消费者需要的电力超过了可再生能源的供应量时，氢气将通过管道输送到山间发电厂的现场并燃烧以驱动涡轮机，类似于今天使用煤炭的方式。从理论上讲，这使其成为可再生能源的可靠补充。

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三角洲农村的许多人希望将该镇变成氢震中心，使其避免衰退影响关闭的燃煤电厂附近的许多城镇，包括亚利桑那州的纳瓦霍发电站。

但有些人担心使用能源来转换能源——而不是直接将其发送给消费者——比使用可再生能源本身或煤炭等化石燃料的成本更高。尽管三菱电力的氢基础设施负责人迈克尔·杜克承认 绿色氢比风能、太阳能、煤炭或天然气更昂贵 ，但他表示氢的价格不应与其他燃料相比，而应与锂离子电池等存储技术相比。

在米勒德县，一个倾向于共和党的地区，当地38%的财产税来自山间发电厂，两名燃煤电厂工人在上个月的共和党初选中罢免了现任县长。比赛看到整个城镇贴满了竞选标志，并引发了对数百万美元计划以及它们如何改变就业市场和农村社区特征的焦虑。

"人们对这个概念和建造它的想法没有意见，"共和党初选获胜者之一特雷弗-约翰逊说，他从煤厂的停车场看向氢气设施的位置。"只是煤电很便宜，而且提供了很多好工作。这就是问题所在。"

超级电网的建立将可以大幅降低可再生能源的运输成本，并为能源供给国带来较高的经济回报，因此，通过超级电网在大陆运输可再生能源有优势。

超级电网是一个浩大的跨国工程，旨在将中国、日本、韩国、蒙古和俄罗斯的电网互联。

中国产业调研网发布的2015-2022年中国电网行业发展现状调研与发展趋势分析报告认为，近年来，我国电网基本建设投资规模不断扩大，占比稳步提高，一批国内外瞩目的电网工程相继开工、建成、运行。2012年，全国电网工程建设完成投资3693 亿元，比上年增加0.2%。面对风电、光伏等新能源的快速发展，以大规模利用可再生能源和智能化为特征的我国现代电网架构开始显现。

2013 年，全国电网工程建设完成投资3894亿元，同比增长5.44%。电网投资（按月累计额）的同比增速大体呈现“前高后低”的特点。截至2014年底，全国 电网220千伏及以上输电线路回路长度、公用变电设备容量分别为57.20万千米、30.27亿千伏安，分别同比增长5.2%和8.8%。

2015 年3月，《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》出台，在发电侧和售电侧开放市场引入竞争，价格由市场形成，同时管住中间的输配电网环节，电网公司一家 垄断局面将被打破。目前电网建设已成为我国电力建设的主要方向，电网建设前景诱人。“十三五”期间，我国电网投资规模持续扩张，到2020年将全面建成统 一的坚强智能电网，初步实现建设世界一流电网的目标。

我国电网投资一直处于垄断的状态，其中南方电网负责投资、建设和运营广东、广西、云南、贵州和海南等南方五省的电网，国 家电网公司负责投资、建设和运营全国 26 个省市的电网，同时地方供电企业如内 蒙古电力公司、陕西地方电力集团、广西水利电业集团、四川水电投资经营集团 和山西国际电力集团等在本省范围内进行小规模电网投资，我国的配电网投资形 成了以两大电网巨头为主、地方供电企业为补充的市场格局。 国家电网和南方电网两大巨头的供电量占了全国供电量的 90%以上，在 2013 年更是达到了 97%的高位，虽然此后占比有所下降，但是仍稳定在 90%以上，处 于绝对优势地位，其他地方供电企业仅占了不到 10%的供电市场份额。

经历了100多年的发展，电网的规模和结构形态发生了很大的变化，即从最初的局域小规模电网发展到区域中等规模电网，进而发展到今天的跨区互联大电网。如今，电网已经为人类供应了大约四分之一的终端能源，成为现代能源体系的重要组成部分，电力在终端能源消费结构中的比例已经成为一个国家发达程度的标志之一。

未来电网将呈现以下重要发展趋势：第一，可再生能源将成为电网中的主要一次能源来源。第二，电网的结构和运行模式将发生重大变化。第三，新材料技术将在电网中得到广泛地应用。第四，物理电网将与信息系统高度融合。

广义的电网是发电设备、输配电设备和用电设备采用一定的结构和运行模式构建起来的统一整体。因此，自从有了发电机及其相应的供电系统，便有了电网。1882年，爱迪生公司在纽约建成世界上第一座正规的直流电站和相应的供电系统，可以认为是人类首个真正意义上的电网。然而，由于当时不能为直流电升压，输电距离和输电容量受到极大的限制，于是，特斯拉于1887年发明了交流发电机和多相交流输电技术。1897年，美国西屋公司在尼亚加拉水电站的首台交流发电机投入运行并为35公里外的水牛城供电，从此确立了现代电网的基础。

经历了100多年的发展，电网的基本形态没有根本性的变化，即电网以铜、铝等为基本导电材料、以传统电力设备为基础、以可调度能源（如化石能源、水力和核能等）作为电力的主要一次能源来源、以交流为运行模式的基本形态。然而，电网的规模和结构形态发生了很大的变化，即从最初的局域小规模电网发展到区域中等规模电网，进而发展到今天的跨区互联大电网。例如，2012年，我国发电总装机容量已经接近12亿千瓦，年总发电量接近5万亿度，我国电网已经基本形成了“西电东送、南北互供、全国联网”的总体格局，已经覆盖了全国大部分地区，成为世界最大的电网之一。如今，电网已经为人类供应了大约四分之一的终端能源，成为现代能源体系的重要组成部分，电力在终端能源消费结构中的比例已经成为一个国家发达程度的标志之一。

展望未来，我们认为，未来电网将呈现以下重要发展趋势：

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再生能源将成为电网中的主要一次能源来源

人类已经认识到化石能源是不可持续的能源，有必要大力发展可再生能源来替代之。这是因为：（1）核能在本世纪中叶前难以成为主导能源。核裂变能的原料也属于有限资源，且其利用存在安全风险，核废料处理也比较复杂。由于核裂变能的利用还涉及到国际安全环境，当前的核裂变能技术出口是受到国际有关条约严格控制的。尽管核聚变能可满足人类长期发展需求，但其应用前景尚不明朗，ITER（国际热核聚变堆）计划到本世纪中叶才能建成首个示范电站。（2）可再生能源是可持续发展的绿色能源，且可开采量足够人类使用。据统计分析，地球上接收的太阳能是人类目前能源需求总量的10000倍。地球上的风能总量也达到了目前人类能源需求总量的5倍，如果再算上水力资源、生物质能源、地热能、海洋能，则可再生能源的总量更大。由此可见，可再生能源发展潜力巨大。（3）可再生能源目前已经得到很大的发展。随着技术不断进步，可再生能源发电的单位成本呈逐年下降趋势。根据欧洲、美国和日本等发达国家和地区的预计，到2020年，光伏发电基本上可以实现平价上网。（4）国际已经有共识认为，可再生能源今后仍然会快速发展，且将逐渐成为主导能源。例如，2012年，国际能源署（IEA）发布的《2012年世界能源展望》，对2035年前的全球能源趋势作出了预测：到2015年，可再生能源将成为全球第二大电力来源，并在2035年接近第一大电力来源——煤炭的发电量。欧共体联合研究中心预测认为：到2050年可再生能源将占总能源需求的52%。由于可再生能源的主要利用方式是发电，因此，如果未来人类使用的能源将主要来自可再生能源，则电网中的一次能源也将主要来自可再生能源。

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电网的结构和运行模式将发生重大变化

现代电网存在结构不尽合理和交流电网的固有安全稳定性等问题，亟待解决。随着可再生能源越来越多地接入电网，将对电网带来一系列新的严峻挑战，这主要是由可再生能源具有不可调度性、波动性、分散性、发电方式多样性和时空互补性等特点决定的。“结构决定功能、模式决定成败”，因此从改变电网结构和运行模式入手，是解决电网现有问题和应对未来挑战的重要手段之一。（1）从结构上讲，由于未来电力资源与负荷资源的地理分布不匹配，以及可再生能源在广域范围具有良好的时空互补性，因而保持和发展一个规模适当的大电网是十分必要的。同时，由于可再生能源具有分散性，就地利用资源的分布式发电和面向终端用户的微型电网也将会大量出现，因此未来电网的结构将呈现大电网和微型电网并存的格局。其次，为了保障供电的安全可靠性，需要发展环形网络。针对不同电压等级，宜采用多层次的环状结构网络，并实现相邻层次间和同层次不同区域环形电网间的互联，以构造一个多层次网状结构的网络。（2）在运行模式上，需要发展直流电网模式或交直流混合电网模式。这是因为，直流输电网不存在交流输电网固有的稳定问题，因此，采用直流输电网，将从根本上解决交流电网所固有的安全稳定性问题。从配电网和微电网层面来讲，未来的直流负荷将占相当高的比重且分布式电源（如光伏发电或储能）也将以直流为运行模式。与此同时，还需要采用“分层分区运行、总体协调互动”的模式，以充分实现广域范围内各种资源的优化互补利用和区域电网间互为备用和支撑。电网结构和模式的改变将带来大量的科技创新机遇，值得关注。

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新材料技术将在电网中得到广泛的应用

在电网的结构和模式确立以后，电网的运行性能在很大程度上就取决于电气设备了，而电气设备是由各种材料按照特定的结构制造而成的，材料的特性在很大程度上直接决定了电气设备的性能。过去100多年来，对电网发展影响最大的创新来自新材料技术—电力电子器件的发明及其在电网中的应用，而像氧化锌避雷器、六氟化硫断路器、碳纤维复合芯导线等技术发明，其根本创新之处在于新材料的应用。展望未来，随着新材料技术的不断发展，新材料技术将在电网中得到广泛的应用。（1）首先，高压大功率电力电子器件（如宽禁带半导体器件等）和装备将会使得对高压大功率电力的变换和控制，如同集成电路对信息的处理（实际上也就是对低压小电流的电能的变换和控制）一样灵活高效。由于未来电网中的大量可再生能源电力是变幻莫测的，而电力用户对电力的需求也具有多样性且也是随时变化的，因而对电力的变换和控制的目的就是将变幻莫测的电源变成能满足用户需求的电力。从这个意义上讲，电力电子器件和装备的广泛使用，将使得电网像计算网络处理和分配信息资源一样来处理和分配电力，因而可以把未来电网看成是一个“能源计算网络”，各种电力资源通过“能源计算网络”有机组织、联系和控制起来，从而为用户提供可靠的电力。因此，这个“能源计算网络”也可以称之为“云电力网络”，而用户从“云”中获取可靠的电力。（2）新型高性能的电极材料、储能材料、电介质材料、高强度材料、质子交换膜和储氢材料等的发明和使用，将使得高效低成本电力储能系统成为现实并进入千家万户，从而优化电网的运行、简化电网的结构和控制，并对电源波动和电网故障作出响应。电力储能系统就如同计算网络中的信息储存系统一样，对于未来电网是必要的。（3）高性能的超导材料在电网中的应用，将大大降低电气设备的损耗、重量和体积，并可提高电气设备的极限容量和灵活性，超导限流器还可以有效地限制故障电流并保护其他电气设备和整个电网的安全稳定性。正因为如此，美国能源部甚至将超导技术视为“21世纪电力工业唯一的高技术储备”。（4）其他新材料，如纳米复合材料、场（包括电场和磁场）控和温控的非线性介质材料、低残压压敏电阻材料、新型绝缘材料、绝缘体—金属相变材料、新型铁磁材料、用于高效低能耗的电力传感器材料（如巨磁阻材料、压电晶体、热电材料等）都将可能在未来电网中得到广泛的应用。

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物理电网将与信息系统高度融合

如果把电网比喻成为一个人的话，那么物理电网就是人的骨骼、肉体和器官，而电网信息系统则提供相当于人的感觉能力、分析能力和决策能力。当前的电网，不仅在物理层是不完善的，而且其信息系统的建设与未来需求还有很大的差距。有关该方面的内容，也就是国际上近些年谈得很多的所谓“智能电网”的概念，本文不宜做过多的重复。但是，需要说明的是，在现有电气设备的基础上，仅仅依靠提升电网的信息化程度，远远解决不了未来电网所面临的问题。改变电网的结构和运行模式、提升电气设备的性能和采用新型功能的电气设备，对于解决未来电网的问题同样重要甚至是更为根本性的。另外，需要强调的是，能够从创新材料入手发展具有自适应功能的电力设备和保护设备，就可以显著降低电网对于传感、通讯和数据处理的技术要求，这对于提高电网的安全可靠性和综合效益是非常有益的。因此，切忌认为将信息技术用于电网就是未来电网发展的全部。

该国的可再生能源提上一个新台阶，这次归功于风能和太阳能基础设施的扩张，在这个加速发展的时代以后人们就不会在面临资源短缺问题了。对此我还有以下几点看法：

一、什么是可再生能源？

1.太阳能：我们可以利用太阳辐射的光通过太阳能电池转换成电力，也可以利用太阳的即热气来把水加热就是我们常见的太阳能热水器。

2.风力发电：风力发电是由风的力量转动扇叶来带动发电机发电，扇叶越长风速越快就能截取越多的风能。

3.海洋能：海洋覆盖地表三分之二以上并隐藏着丰富的海洋能源，其中包含了波浪能、温差能、潮汐能、潮流能等。

4.地热能：是来自地球内部深处的能量和机油钻井取得地底热水等。

二、可再生能源有什么作用？可用到哪些地方？

相对比石油、煤炭等化石燃料污染空气来说可再生能源在自然界可以循环再生，取之不尽用之不竭，是一种清洁绿色低碳的能源，可再生能源是中国多轮驱动能源体系的重要组成部分，对于改善能源结构，保护生态环境，应对气候变化具有重要的意义，同时可再生能源就发生在我们日常身边，现在很多农村家庭依然保持着太阳能热水器，还有很多将废弃物进一步炼化转换成能量等。

三、过度开采不可再生能源的危害有哪些？

就像是石油煤炭就是不可再生能源，如果长期大量使用肯定会对我国的空气质量造成影响，这些生活废气和工业废气的排放都可能是造成气候变暖的原因之一，所以对于新能源的开发我们一定要大力支持。

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分布式供电的优点

满足特殊场合的需求

分布式供电可以满足特殊场合的需求，如：不适宜铺设电网的西部等偏远地区或散布的用户； 对供电安全稳定性要求较高的特殊用户如医院、银行等；能源需求较为多样化的用户，需要电 力的同时还需要热或冷能的供应。因为它最大的优点是不需远距离输配电设备，输电损失显著 减少，运行安全可靠，并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现热电联产或热电冷三联产， 提高能源利用率。

安全稳定性方面

分布式供电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足：在世界上大型火电厂建设的趋势有 增无减之时，电网的急速膨胀对供电安全与稳定性带来很大威胁，而各种形式的小型分布式供 电系统，使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带--大电网，不再孤立和笨拙。

大大地提高供电可靠性

直接安置在用户近旁的分布式发电装置与大电网配合，可大大地提高供电可靠性，在电网崩溃 和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，可维持重要用户的供电。 分布式供电方式为能源的综合梯级利用提供了可能：常规的集中供电方式能量形式相对单一， 当用户不仅仅需要电力，而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时，仅通过电力来满足上 述需要时难以实现能量的综合梯级利用，而分布式供电方式以其规模小、灵活性强等特点，通 过不同循环的有机整合可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用，并且克服了冷能 和热能无法远距离传输的困难。

开辟新的方向

分布式供电方式为可再生能源的利用开辟了新的方向：相对于化石能源而言，可再生能源能流密度较低、分散性强，而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低，作为集中供电手段是不现实的。而分布式供电方式为可再生能源利用的发展提供了新的动力。我国的可再生能源资源丰富，发展可再生能源是21 世纪减少环境污染和温室气体排放以及替代化石能源 的必然要求，因此为充分利用量多面广的可再生能源发电，方便安全地向偏僻少能源地区供电， 现在建设可再生能源分布式供电的呼声渐渐高涨。

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世界能源面临解决问题

还应指出，对目前世界能源产业面临亟待解决的四大问题：合理调整能源结构、进一步提高能 源利用效率、改善能源产业的安全性、解决环境污染，单一的大电网集中供电解决上述问题存在困难，而分布式供电系统恰好可以在提高能源利用率、改善安全性与解决环境污染方面做出突出的贡献。因此，大电网与分散的小型分布式供电方式的合理结合，被全球能源、电力专家认为是投资省、能耗低、可靠性高的灵活能源系统，成为21 世纪电力工业的发展方向。这就是说，世界电力工业已经开始向传统电力工业的模式告别，走向依靠大型发电站和小型分布式供电广泛结合的过渡的“分散式”电力系统，从而大大改善供电效率、供电品质和减轻当今电力行业对环境影响形成的负 担、减少兴建和改善输配电线路。而且，由于近来发生的加州供电危机，国外有的观点甚至认为今 后在大力发展分布式供电的情况下，大型中心电站将走向衰落。

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分布式供电发展趋势

1 分布式供电主要方式

分布式发电方式多种多样，根据燃料不同，可分为化石能源与可再生能源；根据用户需求不同， 有电力单供方式与热电联产方式（CHP），或冷热电三联产方式（CCHP）；根据循环方式不同，可分为燃气轮机发电方式，蒸汽轮机发电方式或柴油机发电方式等。表1 列出了主要的分布式供电方式。 在产业革命后的200 年中，煤炭一直是世界范围内的主要能源，而随着科技、经济的发展，石油在一次能源结构中的比例不断增加，于20 世纪60 年代超过煤炭[2]。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气比例上升；同时，新能源、可再生能源逐步发展，形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。然而，虽然可再生能源是取之无尽的洁净能源，但其能源密度低，稳定性较差，需要蓄能调节，长期稳定运行困难，且由于技术不够成熟，可再生能源一次投资较大，经济性差；而化石能源的发电技术不仅更加成熟，而且效率更高。因此，作为分布式供电的发电技术，化石能源是主要方向。

2 分布式供电主要动力

- 微型燃气轮机

以化石能源为能源动力的分布式供电方式多种多样（见表1）。随着微型燃机技术的不断完善， 微型燃机发电机组已成为分布式供电的主力。 微型燃气轮机（Micro Turbines）是功率为数百kW 以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为 燃料的超小型燃气轮机。它的雏形可追溯到60 年代，但作为一种新型的小型分布式供电系统和电 源装置的发展历史则较短。

微型燃气轮机大都采用回热循环。通常它由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控 制部分组成，从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热，然后进入燃烧室与燃料 混合、燃烧。大多数微型燃气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机，发电机与压气机、透平 同轴，转速在50 000～120 000 r/min 之间。一些单轴微型燃气轮机设计，发电机发出高频交流电， 转换成高压直流电后，再转换为60 Hz 480 V 的交流电[5]。

目前，开发微型透平的厂商主要集中在北美，欧洲有瑞典和英国。表2 为部分新一代微型燃气 轮机的主要技术参数。

微型燃机先进技术特征

与柴油机发电机组相比，微型燃机具有以下一系列先进技术特征[5-12]：

（1） 运动部件少，结构简单紧凑，重量轻，是传统燃机的1/4；

（2） 可用多种燃料，燃料消耗率低、排放低，尤其是使用天然气；

（3） 低振动、低噪音、寿命长、运行成本低；

（4） 设计简单、备用件少、生产成本低；

（5） 通过调节转速，即使不是满负荷运转，效率也非常高；

（6） 可遥控和诊断；

（7） 可多台集成扩容。

因此，先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式供电的最佳方式， 使电站更靠近用户，无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。制造商们相信，一旦达到适当的批量，微型燃气轮机有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说，与其它小型发电装置相比，微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。

3 分布式供电发展方向

- 冷热电三联产系统

虽然回热等有效提高微型燃气轮机系统热转功效率的手段得到应用，微型燃机发电效率已从 17%~20%上升到当前的26%~30%[6]，但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功 效率依然远小于大型集中供电电站。如何有效提高分布式供电系统的能量利用效率是当前分布式供 电技术发展所面临的主要障碍之一。

正如常规的集中供电电站可以通过功热并供提高能源利用率一样，分布式供电系统在用户需要 的情况下，同样可以在生产电力的同时提供热能或同时满足供热、制冷两方面的需求。而后者则成 为一种先进的能源利用系统-冷热电三联产系统。 与简单的供电系统相比，冷热电三联产系统可以在大幅度提高系统能源利用率的同时，降低环 境污染，明显改善系统的热经济性。因此，三联产技术是目前分布式供电发展的主要方向之一。

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我国需要分布式供电

目前我国正处在经济高速发展时期，提高资源综合利用效率，是我国能源工业能否持续支撑国 家现代化建设的关键所在。我国能源利用水平距世界发达国家还有很大的差距，日益增长的电力需 求远未得到满足，“大机组、大电厂、大电网”的大规模、集中式的电网供电依然是我国目前能源 工业的主要发展方向。

但是，我国需要分布式供电。这是因为：

（1）我国幅员辽阔，但物产资源相对贫乏，而且经济发展不平衡。对于西部等偏远、落后地区而 言，由于其远离经济发达地区，形成一定规模的、强大的集中式西北电网系统需要很长时间 和巨额的投资，这无法满足目前西部经济快速发展的需要。而分布式供电系统可以借助西部 天然气资源丰富、可再生能源有多种多样的优势，在短时间内，以较小的投资为代价，为西 部经济发展提供有利的支撑；对于东南沿海经济发达地区，由于生活水平的日益提高，已经 出现了类似于西方发达国家的对于能源产品需求多样化的趋势，与集中式供电相比，分布式 供电可以为解决上述问题提供更加圆满的方案。

（2）随着经济建设的飞速发展，我国集中式供电电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性 问题是不容忽视的，如纽约市、台湾岛二次大停电已为我们敲响了警钟。为了及时抑制这种 趋势的蔓延，只有合理地调整供电结构、有效地将分布式供电和集中式供电结合在一起，构 架更加安全稳定的电力系统。

（3）纵观西方发达国家的能源产业的发展过程，可以发现：它经历了从分布式供电到集中式供电， 又到分布式供电方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平的需求，而且也是集中式 供电方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑，随着社会的发展，我国能源产业也将面临类 似的问题。因此，虽然从目前能源产业的发展情况来看，集中式供电是我国能源系统发展的 主要方向，但从长远看，构造一个集中式供电与分布式供电相结合的合理的能源系统，增加 电网的质量和可靠性，将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。

所以，我国近期应发展大机组、大电厂，同时，不失时机、因地制宜地兴建分布式供电设施。 可以预见，随着西部大开发的深入进行，特别是“西气东输”工程的开展，我国沿线区域和边远地 区的分布式供电将得到极大的发展。

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冷热电联产

冷热电联产系统概述

传统动力系统的技术开发以及商业化的努力主要着眼于单独的设备，例如，集中供热、直燃式 中央空调及发电设备。这些设备的共同问题在于单一目标下的能耗高，在忽视环境影响和不合理的能源价格情况下，具有一定的经济效益。但是，从科学技术角度出发，这些设备都尚未达到有限能源资源的高效和综合利用。 冷热电联产（CCHP）是一种建立在能的梯级利用概念基础上，将制冷、供热（采暖和供热水） 及发电过程一体化的多联产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。 与集中式发电-远程送电比较，CCHP 可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为35%-55%，扣除厂用电和线损率，终端的利用效率只能达到30-47%。而CCHP 的能源利用率可达 到90%，没有输电损耗；另外，CCHP 在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力：据有关 专家估算，如果从2000 年起每年有4%的现有建筑的供电、供暖和供冷采用CCHP，从2005 年起 25%的新建建筑及从2010 年起50%的新建建筑均采用CCHP 的话，到2020 年的二氧化碳的排放量 将减少19%。如果将现有建筑实施CCHP 的比例从4%提高到8%，到2020 年二氧化碳的排放量将 减少30%[13,14]。

冷热电系统方案选择

典型冷热电三联产系统一般包括：动力系统和发电机（供电）、余热回收装置（供热）、制冷系 统（供冷）等。针对不同的用户需求，冷热电联产系统方案的可选择范围很大：与热、电联产技术 有关的选择有蒸汽轮机驱动的的外燃烧式和燃气轮机驱动的内燃烧式方案；与制冷方式有关的选择 有压缩式、吸收式或其它热驱动的制冷方式。另外，供热、供冷热源还有直接和间接方式之分。

在外燃烧式的热电联产应用中，由于背压汽轮机常常受到区域供热负荷的限制不能按经济规模 设置，多数是相当小的和低效率的；而对于内燃烧式方案，由于通过技术革新已经生产出了尺寸小、 重量轻、污染排放低、燃料适应性广、具有高机械效率和高排气温度的燃气轮机，同时燃气轮机的 容量范围很宽：从几十到数百kW 的微型燃气轮机到300 MW 以上的大型燃气轮机，它们用于热电 联产时既发电又产汽，兼有高机械效率(30%～40% )和高的热效率(70%～80%)。所以在有燃气和燃 油的地方，燃气轮机正日益取代汽轮机在热电联产中的地位[16]。

压缩式制冷是消耗外功并通过旋转轴传递给压缩机进行制冷的，通过机械能的分配，可以调节 电量和冷量的比例；而吸收式制冷是耗费低温位热能来达到制冷的目的的，通过把来自热电联产的 一部分或全部热能用于驱动吸收式制冷系统，根据对热量和冷量的需求进行调节和优化。

常见的吸收式制冷系统

目前最为常见的吸收式制冷系统为溴化锂吸收式制冷系统和氨吸收式制冷系统。前者制冷温度 由于受制冷剂的限制，不能低于5 ℃，一般仅用于家用空调；后者的制冷温度范围非常大（+10 ℃～ .50 ℃）, 不仅可用于空调，而且可用于0 ℃以下的制冷场所。同时，氨吸收式制冷系统可以利用 低品位的余热，所需热源的温度只要达到80 ℃以上就能利用，从而使能源得到充分合理的利用； 而且氨吸收式制冷系统还具有节电、设备制造容易、对安装场所要求不高、系统运行平稳可靠，噪 声小，便于调节、设备易于维修、可以在同一系统内提供给用户不同温度的冷量、单个系统的制冷 量很大等优点。直接热源制冷和间接热源制冷的选择和分配原则　直接热源制冷（燃气轮机排烟作为制冷热源）和间接热源制冷（由余热锅炉回收燃气轮机排气 余热产生蒸汽，再利用蒸汽作为制冷热源）的选择和分配原则：主要考虑过程效率、换热器的经济 性、及冷热电负荷分配的灵活性等方面考虑。直接热源制冷无需经过余热锅炉转换为蒸汽，能的品 位损失小、能量利用率高，但由于烟气为加热工质，所以换热器的设计需要考虑高温腐蚀问题；间 接热源制冷由于采用两次换热，能量利用率低，过程能的品位损失大，但由于是蒸汽为加热工质， 对换热器的材料要求较低。另外，直接热源制冷的负荷分配灵活性差。

冷热电系统模拟分析

为了揭示联产系统具有更高能源利用率的原因，本文对冷热电联产方案和简单的分布式供电系 统作了比较。所设计的三联产方案的系统流程如图1 所示。以天然气为燃料的燃气轮机主要承担供 应电力的任务，燃气轮机透平排烟首先进入回热器预热送往燃烧室的空气，然后进入余热回收器回 收中低温热量。余热回收器的冷侧主要有两股循环物流：物流1 为5bar 的饱和蒸汽，被送往溴化锂 吸收式制冷子系统作为制冷热源，经泵补偿压力损失后，回水为5bar 的饱和水；物流2 为90℃的 热水，被送入城市热网作为生活用热的热源，回水温度为70℃。 而电力单供系统选用TG80 有回热的微型燃气轮机，主要参数如

1 技术条件和基本假设

考虑到当前的技术水平，模拟过程中，各系统的主要热力参数为：选取英国宝曼公司的微型燃 气轮机TG80 作为主要发电设备，其主要热力参数如表3 所示；余热回收器为气-液换热设备，节点 温差不低于20 ℃，由于采用相对洁净的天然气燃料，选择酸露点温度为90 ℃；热用户主要为城 市采暖，进入热网的热水温度为90 ℃，回水温度为70 ℃；方案所采用的双效溴化锂制冷循环所 需热源为151.8 ℃饱和蒸汽，制冷温度为15 ℃，制冷性能系数COP 为1.2；方案2 采用的压缩式 制冷-热泵循环中，制冷温度为15 ℃，供热参数为70 ℃～90 ℃热水，热泵COP 为3。环境温度 25 ℃，标准天然气燃料低位发热量为34.88 MJ/m3。

2 模拟分析结果

三联产方案的能耗分析结果与分供系统能耗的比较如表4 所示。其中独立制冷系统采用电空调， 系统输入的能量为电力而非天然气的化学能，为了比较方便，我们采用如下方法将此系统所消耗的 电能折算为天然气耗量：

燃料消耗量=电力消耗量×（电力分供系统燃料消耗量/ 系统供电出力）

从表中可以看出，满足同样的电、热、冷需求，采用联产方式需消耗天然气31.8 m3/hr，而采用 分供方式则需要消耗天然气量为三个分供系统能耗的总和，为54.98 m3/hr。联产系统相对于分供系 随着人民生活水平的提高，能源消费日益增长，能源动力系统愈来愈向大容量、高度集中的模 式发展。然而，分布式供电是集中供电不可缺少的重要补充。它因灵活的变负荷性、低的初投资、 很高的供电可靠性和很小的输电损失等特点在世界范围内越来越受到重视。

编辑本段

小结

本文通过对分布式供电特点及其发展趋势的阐述，强调分布式供电是集中供电不可缺少的重要 补充；通过简单的分布式供电系统与冷热电联产系统的比较，可以看出：简单的分布式供电是不合 理的，而冷热电三联产系统（CCHP）热力过程更加符合能的梯级利用原则，通过吸收式制冷循环 和供热循环的有机结合，使系统内的中低温热能得以合理利用（联产系统相对于分供系统能耗节省 约42%）。可以预见，随着天然气的广泛应用、电力垄断的逐步解体、环境保护要求提高，不仅我 国沿线区域和边远地区的分布式供电将得到极大的发展，而且发展小型化的分布式供电（特别是具 有能量-资源利用合理、环保性能优良、冷热电负荷分配灵活等优势的冷热电联产）将成为中国城市 现代化的重要动力。毫无疑问，分布式供电将成为未来能源领域的一个重要的新方向。