分布式能源在未来会如何发展?
1、分布式能源高供电效率、低成本、环保性能好等优势显著
分布式能源追求终端能源利用效率的最大化,采用需求应对式设计和模块化组合配置,可以满足用户多种能源需求,能够对资源配置进行供需优化整合。目前,分布式能源已涵盖了天然气、生物质能、太阳能、风能、海洋能以及其他形式的能源,具有以下优点:
2、我国能源自给率保持高位,煤炭仍为能源消费结构主体
国际能源署发布《世界能源展望2019》中提到,中国是世界最大的能源消费国,而且消费规模将不断扩大。根据国家统计局公布的数据,2013-2019年我国的一次能源消费总量呈逐年增长趋势,且增速呈上升趋势。2019年我国一次能源消费总量达到48.6亿吨标准煤,同比增长4.74%。
我国不仅只是能源消费大国,在改革开放的几十年里,我国能源供给结构持续优化,目前形成了煤、油、气、核。新能源和可再生能源多轮驱动的多远供应体系,我国已成为能源生产大国。2010-2019年,我国能源自给率一直保持在较高水平,2019年为81.69%。
在国内能源消费量持续增长、各一次能源品类进口增长的情况下,能维持较高的水平主要是由于中国能源结构仍以煤为主,且能源消费格局并未发生很大的变化。
2015-2019年,我国能源煤炭消费总量占比逐年减小,石油、天然气以及水电、核电、风电消费总量呈增长趋势。2019年,我国煤炭消费总量为28.04亿吨标准煤,占比为57.7%石油消费总量为9.19亿吨标准煤,占比为18.9%天然气消费总量为3.94亿吨标准煤,占比为8.1%水电、核电、风电消费总量7.44亿吨标准煤,占比为15.3%。
近年来,环境污染问题日益严峻,人民生活质量水平受到影响。在政策指导下,能源消费结构调整势在必行。2014年11月颁布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》提出到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,天然气比重达到10%以上,煤炭消费比重控制在62%以内能源自给能力保持在85%左右。
近几年,我国陆续出台各类政策推动光伏、天然气以及风电等行业发展。由于分布式能源具有高供电效率、低线损、环保性好等特点,政府加大了对分布式能源行业的建设支持力度,以促进能源消费结构调整升级。
3、天然气分布式能源建设与规划目标存在较大差距
目前,我国分布式能源项目以分布式光伏、天然气分布式能源为主。
截止2019年年底,全国光伏发电累计装机达到20430万千瓦,其中分布式光伏累计装机达6263万千瓦,同比增长24.2%,占全国光伏发电累计装机容量的30.66%截止至2020年6月底,全国发电累计装机达到2.16亿千瓦,其中分布式光伏6707万千瓦。
根据《太阳能利用十三五发展规划征求意见稿》,到2020年底,光伏发电总装机容量达到1.5亿千瓦,其中分布式光伏发电规模显著扩大,累计装机达到7000万千瓦,目前仍存在293万千瓦的缺口。
目前我国天然气分布式能源装机(含已建、在建)多数分布在长三角、珠三角和川渝地区,截止2019年底,全国装机规模约为150万千瓦。结合全国天然气分布式能源项目(含拟建、在建)装机规模情况及项目建设周期,前瞻产业研究院分析认为,至2020年底,全国天然气分布式能源装机规模离《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中所提到5000万千瓦的发展目标还相距甚远。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院 《中国分布式能源行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
我国正积极发展天然气发电及分布式能源,在能源负荷中心、产业园区、物流园区、 旅游 服务区、大型商业设施、交通枢纽、学校、医院等,大力发展天然气热、电、冷三联供分布式能源项目,鼓励发展天然气与风电、光伏发电等其他可再生能源结合的多能互补分布式能源项目。我国分布式能源起步较晚,目前以天然气分布式能源项目为主。根据统计,截至2016年底,全国共计51个天然气分布式能源项目建成投产,装机容量达到382万千瓦。
据中研产业研究院发布的《2017-2022年中国分布式燃机发电行业竞争分析及发展趋势预测报告》分析显示,目前,国内分布式燃机发电的饱和度仍比较低。《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》中,我国明确了积极发展分布式能源的目标。另据国家能源局不久前的回应,随着能源领域混合所有制改革和电力体制改革的深入,限制分布式能源的体制障碍将逐步清除,支持分布式能源发展的政策体系和市场环境也将逐步形成。
《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》指出:推进落实《能源发展“十三五”规划》、《电力发展“十三五”规划》和《加快推进天然气利用的意见》,提高天然气发电利用比重,加快培育和发展各类型燃气轮机的应用市场。根据区域冷热电需求大力发展天然气分布式多联供项目。支持用电负荷中心和风电、光伏发电端发展燃气调峰电站,提升电力安全保障水平和降低弃风弃光率。在大气污染防治重点地区结合热、电负荷需求和气源条件等有序发展燃气热电联产项目。支持利用煤层气、煤制气、高炉煤气等低热值气发电。依托天然气输送管线压缩站建设,推动驱动用燃机应用。通过推动国内各类型燃气轮机技术和产业进步,明显降低燃气轮机设备造价和维修服务费用。
电站:传统电网分为发输变配用。电能是单相流动的,大型的电站发电,长距离电网送电,到用户这里用电。分布式能源:电网里中一种利用可再生能源的方法,因为风能、太阳能的分布不会像煤矿、天然气那样集中,所以在西北之类风光资源充足的地方修建大型风电场、光伏电站的同时,可以在用户侧接入小型的风机、光伏、储能、燃气轮机等电源设备,省去了在电网中传输的损耗,提高可再生能源的比例。这里风机、官府、燃料电池、微型燃气轮机成为分布式发电,带上储能设备称为分布式电源。分布式的问题:由于用户侧出现了电源,传统源-网-荷的单向能量流变成了双向,导致电网既定的调度、保护策略面临了新考验,加上风、光资源具有波动性和随机性,发电难以控制,分布式电源直接并网最终会导致整个电网络不稳定。
微电网:微电网是把分布式电源和它所供能的负荷以及能量转换、保护、监控等装置作为一个系统,形成一个小型的完整电网,以储能设备或者微型燃气轮机这类可控的电源维持系统的稳定,使之可以消纳光伏、风电这些可再生能源,整个微电网与大电网有一个公共连接点(PCC),当微电网电源功能不足时可以通过大电网补充缺额,发电量大时可以将多余电网馈送回大电网。分布式电源以微电网方式并网和直接并网的却别主要是两点:微电网可以通过控制策略决定并网点的功率流向,比如发电多时用储能存储,负荷大时储能放电;标准意义上的微电网可以和大电网断开,从并网模式切换成孤岛运行模式,两种模式能否实现无缝切换是微电网成功的标志。从这个意义上说,目前全世界范围内文献可知的微电网不到500个,大部分不能实现真正的无缝切换,当然有些是无电地区纯孤岛运行的微电网,对大电网没影响。所以有分布式电源和负荷通过PCC点并网,但做不到孤岛的,还应该认为是分布式电源直接并网。
目前几种主要的分布式发电形式及特点:生物质发电:生物质发电是利用生物质,例如:秸秆、垃圾、沼气、农林废弃物等,直接燃烧将生物质能转化为电能的一种发电方式。它是一种可再生能源发电,其发电成本低,容易控制,环保综合利用效果好。但电能转换的效率低,生物质燃料的获取、存储和稳定的供给较困难。生物质发电的容量和规模受到限制。燃料电池发电:燃料电池是一种在恒温状态下,直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。其优点是:效率高、能快速跟踪负荷的变化、清洁无污染、占地少。微型燃气轮机发电:以天然气、甲l烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机发电技术。其发电效率较高且体积小、质量轻、污染小、运行维护简单。