容摘要：從20世紀80年代末開始，世界電力工業(yè)已出現(xiàn)了一個由傳統(tǒng)的集中供電模式向集中和分散相結合的供電模式過渡的趨勢。分布式電源具有節(jié)能、環(huán)保、投資少、占地小的特點，更重要的是分布式電源應對高峰期電力負荷比集中供電更加經(jīng)濟、有效，是集中供電有益的補充。目前，隨著我國燃料結構的變化、高峰期電力負荷越來越大，有必要加快發(fā)展分布式電源，優(yōu)化供電模式，保障供電安全。 ? 關鍵詞：供電模式　　分布式電源　　熱電冷聯(lián)產(chǎn) ?? 　　2004年中國電力供需形勢仍將非常嚴峻，預計到年底全國電力總裝機容量達到4.1億千瓦左右，仍短缺約3000萬千瓦。目前很多電廠的儲煤僅夠1～3天的用量，各地不得不采用“停產(chǎn)避峰”，甚至“拉閘限電”加以應對，造成了很大的經(jīng)濟損失。要從根本上解決當前的電力短缺問題，在擴充電力裝機容量、加強電網(wǎng)建設的同時，還必須大力發(fā)展分布式電源，優(yōu)化整體供電模式。目前，國際上以熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)為主要實現(xiàn)形式的分布式電源已成為發(fā)展趨勢，打破了傳統(tǒng)“小就不經(jīng)濟”的電源觀念，尤其是在美國加州電力危機和“9.11事件”之后，各國越來越重視電力安全，把發(fā)展分布式電源作為電力規(guī)劃的一個重要部分。? 　　一、分布式電源：特點及前景? 　　分布式電源是一種與傳統(tǒng)集中供電模式完全不同的新型供電系統(tǒng)。它以分散的方式布置在用戶附近，功率一般在數(shù)千瓦至50MW之間，與公共電網(wǎng)相對獨立，以天然氣、沼氣、生物質氣和輕油等作為燃料，實現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供。與傳統(tǒng)遠離負荷中心依靠遠距離輸配的電源相比，分布式電源被直接安裝在負荷所在的配電網(wǎng)絡中，無需通過電網(wǎng)輸送，而是利用管網(wǎng)和電纜系統(tǒng)向特定區(qū)域內同時直供電力、蒸汽、熱水和冷氣。? 　　分布式電源在節(jié)能、環(huán)保、投資、電力安全和滿足用戶的多樣化需求等方面都能發(fā)揮較大的優(yōu)勢。? 　　1.節(jié)能效果好。分布式電源不是單純發(fā)電的“小火電”、“小機組”，而是通過優(yōu)質能源的綜合利用，同時提供熱、冷、電多種能源的發(fā)電模式，能源利用率可以達到80%以上，超過常規(guī)燃煤火電機組一倍（趙之一、李名遠等：“天然氣的梯級利用”，《分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會論文集》，P38。）? 　　2.環(huán)境負面影響小。分布式電源以天然氣、輕油、可再生能源等清潔能源為燃料，具有良好的環(huán)保性能。一般來說，與常規(guī)的燃煤火電機組相比，以天然氣為燃料的分布式電源排放的SO2和固體廢棄物幾乎為零，CO2排放減少50%以上，NOx減少80%，Tsp減少95%（數(shù)據(jù)來源：2003年分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)研討會會議紀要。） 　　3.屬于“全民辦電范疇”。分布式電源投資小、占地少，建設周期短，有利于在較短時間內解決電力短缺問題。一個5MW的小型分布式電源站投資僅2000多萬元，而一個我國允許建設的最低規(guī)模135MW的燃煤火電機組投資高達7億多元（華賁、賴元楷：“優(yōu)化利用天然氣資源，大力建設分布式能源站”，《能源政策研究》2003，5，P40~46。）? 　　4.節(jié)省管網(wǎng)和輸配電投資。集中供電的輸配電損失一般在10%左右，在我國甚至高到15%以上（焦樹建：“積極發(fā)展燃氣輪機發(fā)電行業(yè)”，《分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會論文集》，P1。），而分布式電源由于設立在負荷中心附近，因此無需建立昂貴的輸送管網(wǎng)，也無需建設配電站，輸配電損耗很低，甚至沒有。相對于向電網(wǎng)購買高價電力和單純使用高價天然氣供電，分布式電源有較好的經(jīng)濟效益。? 　　5.能夠滿足用戶的多樣化需求。分布式電源能夠同時提供熱、電、冷三種能源，并且可以根據(jù)用戶的特定要求，提供不同溫度等級的熱量和冷氣。 ? 　　6.供電可靠性好。分布式電源多采用性能先進的中小型、微型機組，開停機方便，操作簡單，負荷調節(jié)靈活，且各電站相互獨立，便于用戶自行控制，不會發(fā)生大規(guī)模的供電事故。? 　　分布式電源適宜于為商業(yè)中心、居民區(qū)、工業(yè)園區(qū)、賓館、學校、機場和地鐵站提供電力、供熱與制冷。按照發(fā)達國家的經(jīng)驗，公共電網(wǎng)系統(tǒng)和分布式電源相結合是節(jié)省投資，降低能耗，提高系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方法。日本的經(jīng)驗是分布式電源的發(fā)電量在用戶總用電量的25%~33%之間（韓曉平：“分布式能源設計若干問題探索”，中國能源網(wǎng)。），剩余部分由電網(wǎng)補充，兩者友好供電、相互依存。“9.11事件”后，出于供電安全的考慮，發(fā)達國家都加快了分布式電源建設的步伐。到目前為止，英國已有1000多座分布式電源站，美國有6000多座分布式電源站；美國政府計劃到2010年有20%、到2020年有一半以上的新建商用或辦公建筑使用分布式電源，同時到2020年有15%的現(xiàn)有建筑改用分布式電源（華賁、賴元楷：“優(yōu)化利用天然氣資源”，大力建設分布式能源站，《能源政策研究》2003，5，P40~46。）? 　　二、分布式電源是集中供電的有益補充，有利于提升供電安全保障水平? 　　（一）分布式電源應對高峰期電力負荷比集中供電更加經(jīng)濟、有效 　　分布式電源與大電廠、電網(wǎng)不是對立關系，而是互補關系，它是對電網(wǎng)有益的補充和堅強的保障。分布式電源作為一個相對獨立的能源供應系統(tǒng)，可以同大電網(wǎng)并網(wǎng)，使其具有良好的互補性和安全性。? 　　依靠建設大型發(fā)電機組和電網(wǎng)來解決高峰期的電力需求，不僅在前期需要投入大筆的資金，而且設備利用率低，滿足了峰期的負荷，谷期則開工不足，資金利用率不高。另外，所有電力供應均依靠大電網(wǎng)，不僅長輸損耗大，而且供電安全問題將會非常突出。治本的辦法，就是通過建立分布式電源把一部分負荷從大電網(wǎng)轉移和分散出去，同時又使分布式電源與電網(wǎng)協(xié)同、互補。分布式電源是獨立的電站，用戶可以自行控制，操作簡單，參與運行的系統(tǒng)少，啟?？焖?，所以安全可靠性比較高，可以彌補大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足。 ? 　　可見，分布式電源與公共電網(wǎng)并網(wǎng)運行，互為備用，提高了電力供應的穩(wěn)定性和可靠性。日本在總結北美大停電時也得出同樣的結論：發(fā)展分布式電源比通過改造電網(wǎng)加強安全更加簡單、快捷。? 　?。ǘ┓植际诫娫词请娏Α靶枨髠裙芾怼钡囊豁椫匾胧? 　　“需求側管理”是為緩解供電緊張和節(jié)約能源消耗，在用戶側采取的包括負荷管理和推廣節(jié)電技術的一系列措施。如同發(fā)、送、配電設備等供方資源一樣，“需求側管理”也是一種資源。20世紀中后期，特別是第二次世界能源危機之后，“需求側管理”在北美、西歐、日本等國家被廣泛采用，使用的手段也越來越豐富。目前，由于燃料結構的變化和環(huán)保要求的提高，分布式電源作為“需求側管理”的一項重要措施越來越受青睞。? 　　與常規(guī)的燃煤機組和聯(lián)合循環(huán)的天然氣電力調峰電站相比，分布式電源不僅能源利用率高，更重要的是年運行時間可以達到7000～8000小時，可顯著減小電網(wǎng)的峰谷差，減小夏天和冬天空調負荷增加給城市電網(wǎng)造成的壓力。據(jù)美國電力監(jiān)管的專家估計，改造美國東北部電網(wǎng)所需投資高達500億美元，而改造后的電網(wǎng)并不能徹底解決電網(wǎng)安全問題，如果發(fā)展分布式電源，這筆費用至少可以解決約1億千瓦的發(fā)電容量，考慮同時供熱和供冷，以及減少的輸變電損失，應相當于2～3億千瓦的容量，而且由于分布式電源不依賴電網(wǎng)供電，因此還可以自下而上地托起電網(wǎng)的安全（岳永魁、華賁等：“我國分布式能源站發(fā)展前景、問題及對策建議”，《分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會論文集》，P230。） 　　對于燃氣公司來說，發(fā)展以天然氣為燃料的分布式電源也是非常合理的。目前，中國許多城市冬夏季燃氣峰谷差非常大，例如北京就高達10:1，這使得燃氣公司在夏天不得不騰出很多氣罐用于儲存燃氣。通過發(fā)展分布式電源，可以大幅提高夏季的用氣量，一方面有利于天然氣管道的平衡運行，另一方面也有利于燃氣公司提升經(jīng)濟效益。? 　　三、我國目前快速發(fā)展分布式電源的時機已經(jīng)成熟 　?。ㄒ唬┨烊粴夤黾樱珕渭冇糜诎l(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)并不經(jīng)濟 　　近年來，我國在天然氣能源建設上投入非常大，油氣資源勘查、勘采成果顯著。截止2002年，我國天然氣預測儲量為3～4.3萬億立方米，已探明儲量為1.4萬億立方米，年產(chǎn)量達到327億立方米。隨著“陜氣進京”、“西氣東輸”和“進口LNG”工程的逐步完工，我國許多城市的燃料結構將發(fā)生重大調整。在我國未來的能源消費結構中，天然氣的比例將會大幅上升，預計到2010年天然氣的比重將由現(xiàn)在的3%提高到8%～10%，2020年將達到12%以上。 ? 　　天然氣是寶貴的清潔能源，應實行綜合利用。以熱電冷聯(lián)產(chǎn)為實現(xiàn)形式的分布式電源是天然氣利用效率最高的一種能源轉換模式。如果將天然氣大規(guī)模用于單純發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，既不經(jīng)濟又不現(xiàn)實。首先，發(fā)電成本高。按照北京市的規(guī)定，發(fā)電用天然氣價格為1.4元/立方米，測算10～30萬千瓦熱電聯(lián)產(chǎn)機組的含稅上網(wǎng)電價為每千瓦時0.45～0.55元（數(shù)據(jù)來源：中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會調研。），而國家發(fā)展和改革委員會最新推行的京津唐電網(wǎng)已安裝脫硫環(huán)保設施的新投產(chǎn)燃煤機組含稅上網(wǎng)電價僅為每千瓦時0.32元。其次，節(jié)能效果欠佳。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)的能源利用率低于熱電冷聯(lián)產(chǎn)20多個百分點，僅有50%～55%左右（趙之一、李名遠等：“天然氣的梯級利用”，《分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會論文集》，P38。）。最后，會產(chǎn)生天然氣供應與燃機電站用氣之間的矛盾。以北京市為例，陜甘寧進京的第二條管線建成后年輸氣能力為50億立方米，而北京市計劃建設的九個燃氣熱電工程總裝機3760MW，按年均設備利用4500小時計算，光發(fā)電一項年耗天然氣就達33.6億立方米，再加上供熱耗用的天然氣，將超過50億立方米的年供應量（數(shù)據(jù)來源：中國電機工程學會熱電專業(yè)委員會調研。） 　　相比之下，分布式電源則不一樣。分布式電源實現(xiàn)了部分或者全部電力自給，用戶可以減少從電力系統(tǒng)的購電量。盡管受資源約束，發(fā)電成本高于同類機組的煤電成本，但由于克服了線損，減少了配電、輸電投資，因而遠比電力系統(tǒng)的售價要低。另外，燃料結構變化的同時也否定了發(fā)電機組“小就不經(jīng)濟”的傳統(tǒng)電源觀念。燃煤火電機組確實是越大經(jīng)濟效益越好，但隨著分布式電源技術的不斷進步，對于燃氣的熱電冷聯(lián)產(chǎn)機組來說，裝機容量的大小對效率的差別并不大，而且小機組又有占地小、機動靈活的優(yōu)點，因而容易被大量采用。? 　?。ǘ╇娏ω摵煞骞炔钤絹碓酱?、波形越來越陡 　　從20世紀90年代初到現(xiàn)在，國內空調市場年增長速度都在20%以上。空調消費量的增長給電力行業(yè)帶來最大的影響是負荷變化?？照{負荷隨氣溫變化，集中而短暫，且具有很大的隨意性。2003年中國各地夏季空調用電占高峰電力的40%以上，而消耗的電量僅占全年總電量的6%。以廣東為例，2003年8月，廣東全省統(tǒng)調最高負荷突破2500萬千瓦大關，達到歷史最高水平，比2002年的最高負荷增長26%，電力峰谷差也達到了約50%（華賁、左政：“分布式能源站在廣東的發(fā)展前景分析”，《分布式能源熱電冷聯(lián)產(chǎn)研討會論文集》，P31。）。從根源上分析，廣東出現(xiàn)電力持續(xù)高峰和峰谷差如此之大的一個最主要原因就是空調負荷的急劇增加。 ? 　　空調負荷的急劇增長給我國當前以火電機組為主力的電網(wǎng)的安全運行構成了極大的安全隱患。僅僅依靠擴大電網(wǎng)的裝機容量或向外部電網(wǎng)購電是不夠的，它既不經(jīng)濟又不可靠，必須對空調能源進行根本性的結構調整。采用分布式電源是解決由空調負荷造成峰谷差擴大的一個根本途徑。根據(jù)目前技術，一個1MW分布式電源可以抵消2.5~3.5MW的制冷電力負荷（韓曉平：“發(fā)展分布式能源——解決問題的關鍵——中國19省市拉閘限電與美加英大停電的反思”，中國能源網(wǎng)。）? 　?。ㄈ┯脩魧δ茉吹亩鄻踊枨笤絹碓斤@著? 　　不僅是工業(yè)生產(chǎn)過程中有冷、熱負荷的需要，而且隨著人民生活水平的提高，建筑物采暖和制冷已經(jīng)成為了中國大部分城鎮(zhèn)居民必要的工作和生活需求。如果單純依靠電力來滿足用戶對多種能源的需求，不僅增加了電力負荷，還大大降低了能源的利用率。? 　?。ㄋ模╇娏w制改革為發(fā)展分布式電源帶來了契機 　　我國能源資源不足且利用率低，急需大力發(fā)展高能效的多能源聯(lián)產(chǎn)技術。國家一直鼓勵熱電聯(lián)產(chǎn)技術，但成效并不顯著。究其原因，最主要是受傳統(tǒng)電力壟斷體制的制約。目前，國家正在加速電力體制改革，實行“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”，引入市場機制，這為加快發(fā)展分布式電源創(chuàng)造了良好的外部條件。? 　　四、促進分布式電源發(fā)展的政策建議? 　　1.將分布式電源建設納入國家能源規(guī)劃。建立以高效率、大容量發(fā)電廠組成的電網(wǎng)提供基礎負荷，以小型、分布式電源滿足用戶特別需求和削平負荷波峰的電力供應體系，應該成為中國電力工業(yè)的一個發(fā)展戰(zhàn)略。在發(fā)展大火電、大水電實現(xiàn)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的同時，積極調整供電模式，鼓勵在天然氣輸氣管網(wǎng)附近、熱電冷負荷穩(wěn)定的區(qū)域建設一批分布式電源，并將目前尚存的、有條件的、地理位置適宜的中小型凝汽式火電機組逐步改造成分布式電源。? 　　2.轉變限制或禁止企業(yè)發(fā)展分布式電源的政策。我國目前的電力發(fā)展政策是鼓勵大容量、高效率的公用發(fā)電機組。這是單純從能源使用效率出發(fā)，為提高發(fā)電設備利用率出臺的政策。當前，電力供需形勢發(fā)生了逆轉，能源供應已成為了中國未來經(jīng)濟發(fā)展的一個瓶頸，從能源利用的整體優(yōu)化考慮，應積極鼓勵分布式電源發(fā)展。對大企業(yè)或開發(fā)區(qū)等企業(yè)集中的區(qū)域采用分布式電源給予扶持，從稅收優(yōu)惠、申請和審批費用、設備進口、天然氣供應等環(huán)節(jié)降低分布式電源建設和運行成本。? 　　3.將分布式電源建設納入電力工業(yè)建設和電網(wǎng)運行規(guī)劃。支持分布式電源的電力市場準入，允許分布式電源與電網(wǎng)并網(wǎng)運行，優(yōu)化公共發(fā)電機組與分布式電源的運行方式，以取得最佳技術經(jīng)濟效益。制定系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術要求準則，制定電網(wǎng)公司購買分布式電源剩余電力的規(guī)則，增加整體電力供應，縮短分布式電源投資回收期。? 　　4.將分布式電源建設納入天然氣規(guī)劃。分布式電源的經(jīng)濟性對天然氣價格的依賴性非常大，在分布式電源的電力成本構成中，燃料成本大約占總銷售成本的60%以上。由于分布式電源建設和運行帶來的社會效益，以及對電網(wǎng)和環(huán)境的貢獻都要大于調峰的燃氣電廠，因此，分布式電源的天然氣價格應適當?shù)陀诩儼l(fā)電的燃氣電廠。? 　　5.為企業(yè)、科研機構研究和應用分布式電源提供直接的資金支持?？梢赃x擇在北京、長珠三角洲等一些第三產(chǎn)業(yè)和電力峰谷差比較集中，又有天然氣供應的地區(qū)，作為分布式電源建設試點，通過貼息貸款、價格補貼等手段給予扶持。? 　　6.加快發(fā)電用燃氣輪機國產(chǎn)化生產(chǎn)。我國現(xiàn)有發(fā)電用燃氣輪機全部是國外引進的，這不利于分布式電源的發(fā)展。2002年，科技部已將燃氣輪機研發(fā)列入“十五”863計劃重大專項。沈陽黎明航空發(fā)動機承擔了該項目，已聯(lián)合清華大學等科研機構共同開發(fā)有自主知識產(chǎn)權的小型發(fā)電燃氣機。在此基礎上，我國還應盡快制定相關政策，鼓勵更多的企業(yè)參與投入，采取自行研制與引進技術、合作生產(chǎn)與自主開發(fā)相結合，以合作生產(chǎn)方式盡快占領市場，以自主開發(fā)實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。