分布式能源初步调研报告

wanghanwang

一、 分布式能源简介
国家发改委能源局在《关于分布式能源系统有关问题的报告》中的官方定义认为，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新的能源利用方式，目前分布式能源大多数以天然气为主。
1、工艺流程：通过冷、热、电三联供技术，利用先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，再对做功后的余热进一步回收，用来发电、制冷、供暖和生活热水，从而实现对能源的梯级利用，能够提高能源利用效率至80%-90%。
8 Z& u7 M2 U4 o+ v2、系统设备：小型燃气轮机，余热锅炉，蒸汽溴化锂空调机组，余热溴化锂空调机组等。
3、适用地区及用户：医院、大学、机关、宾馆、饭店、商业中心、高档写字楼、社区和工厂等能源消费量大且集中的地区，以及对供电安全要求较高的单位。
2 ~: Z# K0 [) {% K5 Y这些用户组织性强，便于集中控制和管理，有利于资金回收;用电、用冷(热)负荷非常集中，时间长，单位面积负荷大;特别是商业中心，电价比居民用电高，效益极高。
+ G- I1 |" h" O, ?: K% L, r4 S4、系统方案：燃气--蒸汽联合循环热电联产方案(燃气轮机--余热锅炉--蒸汽溴化锂吸收式空调机方案)，由燃气轮机首先利用天然气发电，将烟气中的余热通过余热锅炉回收转换成蒸汽利用，冬季依靠热交换器转换热水采暖，夏季依靠蒸汽溴化锂吸收式空调机制冷，适合于大量需要蒸汽消毒的医院项目和已经使用蒸汽溴化锂空调单位的技术改造;燃气轮机--余热/直燃溴化锂吸收式空调机联合循环方案，由燃气轮机首先利用天然气发电，不同的是将烟气中的余热直接通过余热/直燃溴化锂吸收式空调机收转利用，冬季转换热水采暖，夏季转换冷水制冷。节省了锅炉系统和化学水系统等，安全性、经济性较好。单机容量较大的燃气轮机烟气余热锅炉产生的蒸汽还可冲动汽轮机发电。
$ ~* s2 B* I1 C; fa、容量范围：lKW至10万KW不等。
; A) W% c% Y4 l/ g1 xb、辐射范围：最大的经济供应范围为600-1200万平方米。1MW天然气分布式系统可满足5万平方米左右(商店2.5-3万平方米，节能建筑6.5万平方米)的能源需求。
二、分布式能源的优势
1.分布式能源可以为国家节约大量的发电和输配电投资：
  _( `$ c$ y# \7 j- O/ S以8-10%的输电线损计算，我国每年输电线损达三个三峡水电站全年的发电量。建在用户端的分布式能源系统由于不需要通过电网供能，因此可以避免输电线损和节约大量的输配电投资。如考虑建设电厂的费用，节约的资金将更为惊人。另外，分布式能源系统的投资出自用户，而电厂和输配电投资出自国家或投资方。
2.保障能源安全：
能源安全有两层含义：国家能源安全和用户能源安全。国家能源安全体系应是对最终用户能源安全的保障。美国纽约再次大面积停电的事实，进一步说明了集中供电系统的脆弱和对用户能源安全保障的不完整性。分布式能源系统实际上是对单一的集中供能系统的补充，它可以使用户更有效的计划能源消费和避免电网停电给自己带来的经济损失。在电网有供电的社会职责、却无断电赔偿责任的条件下，用户自由选择供能方式应是用户在市场经济原则下的基本权利。
2 t+ ]+ j5 v2 g2 _1 o/ v* E9 e3.分布式能源是国家电网的一种有益补充：
从国家角度看，分布式能源系统的全面发展，与电力部门没有根本的利益冲突，而且在很大程度上可以减轻发电和输配电部门的压力，应视为集中供能的一种有益补充，特别是在电网无力覆盖的边远地区和其他公用事业领域。这一点在绝大多数国家都已得到了充分的验证。
3 z. T1 z7 k9 p1 I4、高效、节能、减排
我国目前的能源利用效率仅为33.4%，而世界平均水平为43%，发达国家高达52～55%。大型燃煤超超临界发电机组热效率最高也不超过45%，燃气轮机联合循环热效率不超过57%，而分布式能源站能源利用效率一般在60～80%，最高的接近90%。
我国占工业能耗73%的8个行业33种产品单位能耗平均比世界先进水平高47%。同时，以煤为主的一次能源结构造成了严重的环境污染，SO2排放总量的90%都来自于燃煤，全国酸雨率达到40%。我国现有工业锅炉和热水锅炉约68万台，其中80%燃煤，其余大部分燃油，容量大于10t/h的工业锅炉仅占总数的8%，低效率、高污染的燃煤小锅炉是主要的污染源。
  A/ T/ }4 F  O分布式能源多采用天然气或可再生清洁能源，与燃煤火电机组相比，其SO2和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳排放量减少50%以上。
三、 分布式能源的发展与现状
近年来，为缓解全球气候变化对人类生存的影响，世界各国都将提高能源利用效率及促进清洁能源的发展上升为国家战略。分布式能源作为21世纪科学用能的最佳方式蓬勃兴起，已得到世界各国的广泛重视和应用。美国现在有6000多座区域能源站，日本区域能源站总装机容量达920万千瓦，其中50%以天然气作为燃料，英国区域能源站总装机容量已有500万千瓦，荷兰有40%的电力来自天然气冷热电三联供系统，丹麦分布式能源占其能源总量的一半。
分布式能源传入我国已有十多年的历史，但却一直没有实质性发展。对于国际上最为通行的，建立在需求侧并利用天然气进行热电或热电冷联供的典型分布式能源系统，我国目前还停留在零星的试点阶段。
3 p5 W0 B) T1 {  Z$ I9 l; K/ R3 |目前在国内，华电集团在分布式能源行业已经走在前列，中关村、广州大学城项目成为中国分布式能源的示范项目。目前华电新能源公司正加紧开展北京、天津、江浙沿海等经济发达、能源品质要求高的大中城市以及江西、四川等天然气供应有保障的内陆地区的分布式能源项目前期工作，与地方政府签订分布式能源项目开发协议10项，容量138万KW。计划到2020年，华电新能源公司将建成1000万KW分布式能源项目。
四、 分布式能源发展存在的问题和主要障碍
目前，我国分布式能源系统的发展还存在着不少问题和障碍，其中包括了技术、经济及市场等方面的障碍，但最主要的障碍还在制度和政策层面。
2 Y* c5 N- L1 U, u/ e- v; m以目前的技术，分布式能源在电网连接、电网安全、供电质量、能量储备、燃料供应等方面确实存在不少的问题，这也成为拖延乃至反对分布式能源发展的主要因素。但这些问题都是发展中的问题，更应从落后的电网不能适应分布式能源发展需要的角度来理解，由此也反映出智能电网对于分布式能源系统具有不可或缺的作用。而智能电网的核心就在于构建具备智能判断与自适应调节能力的分布式管理的智能化网络系统，并有强大高效的储能技术相配合，从而为各种分布式能源提供自由接入的动态平台、为节能和需求侧管理提供智能化控制管理平台。
在市场和经济方面，由于我国分布式能源系统还处于起步阶段，尚未形成经济化的产业规模，技术和装备也有待改进以进一步降低成本，因此尽管发展前景光明，但分布式能源系统在目前还离不开政府阶段性的扶持和政策倾斜。而电力上网困难且售价过低，相比现行未计入环境成本的电力价格缺乏足够的竞争力等，都是分布式能源系统所面临的现实问题。
5 Y' r2 V& U# ~在体制上，我国的发电由几家大的电力集团所主导，而电网更是被两家规模巨大的电网公司所强力垄断。出于利益考虑，这些垄断性集团也许并不热衷于分布式能源的发展，甚至可能借用技术、规范、标准等理由人为地拖延或者不作为，从而客观上阻碍了分布式能源系统的发展。相比于技术和市场方面的障碍，体制上的阻力更难突破，而且也难以通过发展取得“水到渠成”般的效果。
) ^% `! _* z+ O- J6 |在政策法规方面，相比于可再生能源领域，分布式能源系统的界定和鼓励政策并非太清晰。分布式能源系统和可再生能源有一定的重迭并常常关联在一起，但分布式能源系统更强调建立在用户侧，规模以小型为主，一般应具有热电或热电冷联供的方式，并且一次能源也常常是天然气或工业民用装置的余热等。对分布式能源系统的原则性鼓励规定多散布于《节约能源法》和《可再生能源法》等法规的相关章节内，并不系统且更主要的是缺乏具可操作性的实施细则、技术标准和配套政策。此外，相关产业严格和繁复的项目审批制度，更是扼杀了许许多多现实的或者潜在的分布式能源发展项目。事实上，政策法规方面的滞后是分布式能源系统难以获得快速发展的最根本的原因。
分布式能源的发展在中国存在着并网与售电的困难。分布式能源系统设计的一般原则是以热定电，这样才能保证较高的系统能效。但这样设计的结果可能会出现余电或缺电现象，因此分布式能源就需要借助公共电网来吸收余电或是补充缺电，以最终确保系统的高能效，同时，也需要把电网作为备用电源。然而，电力部门却以电源质量不稳为由，阻挠分布式能源系统的并网，国家在分布式能源并网问题上，也没有明确的支持政策(上海除外)。而据了解，全世界绝大部分分布式能源系统都在并网运行，我国现有的几十个分布式能源系统中有很多都被允许并网，但不许上网，也就是说用户只许从网上买电，不得上网售电，多余的电可以免费送给电网公司。中国最大的分布式能源项目-广州大学城项目经过努力，最终与当地电力部门达成协议：广州大学城将所发电力全部以"有一定利润的价格"售给电力部门，同时，按市价从电力部门购入其所需电力。电力部门的"仁慈"说明， 这些障碍都是"人为的"和"观念性的"，经过努力是完全可以逾越的。
) d& H2 q$ O6 e五、 分布式能源产业政策与发展规划
今年4月，国家能源局下发了《国家能源局关于对〈发展天然气分布式能源的指导意见〉征求意见的函》，明确提出：到2011年拟建设1000个天然气分布式能源项目;到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，并拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。
3 ?5 `: P) y0 K国家能源局油气司司长张玉清在 “2010中国分布式能源研讨会”上表示：“要通过分布式能源示范工程，政府和企业共同努力打破行业界限，逐步完善行业标准规范，出台鼓励政策，为天然气分布式能源发展创造良好环境。”
. ^! B: @3 v$ d/ f除此之外，国家还将在财税和金融等方面专门出台相关的扶持政策，并考虑在电价补贴、接入系统投资、节能奖励等方面给予优惠政策，制定和完善行业技术标准和并网运行管理体系，从而推动智能电网建设。
同时，我国推动分布式能源发展的相关配套条件正不断完善：西气东输、川气东送、中缅油气管道、煤制天然气等工程推进;国家电网公司在对分布式电源接入电网的相关技术进行研究的基础上，制定了分布式电源接入电网技术规定初稿，2010年8月2日，国家电网公司正式颁布了《分布式电源接入电网技术规定》。
近期出台的“新兴能源产业发展规划”规划期(2011年-2020年)将累计直接增加投资高达5万亿元。规划对洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用提出了政策指导。
& Z8 `6 [/ z% W随着有关扶持政策的有序推出，可以预见我国的分布式能源即将进入规模实施阶段。
2 m% m5 \8 T' w7 R六、 不可预测因素和可能存在的风险
5 g" O; Y0 T$ Q1、天然气供气量
  V4 H7 r; n% M, S7 a$ F  V2 Y据《2010-2015年中国燃气行业现状分析及市场发展趋势调研报告》预测， 2015年，全国天然气需求量达1600亿立方米，按国内提供1200亿立方米计算，缺口达400亿立方米，2020年国内需求缺口可能要达到800亿立方米。
# y9 x: v0 {) o& \- C# v根据以上数据 ，我国天然气缺口巨大，大力发展分布式燃气能源项目，可能加大天然气供应缺口。目前国内燃气发电项目很多处于“无米下锅”状态，分布式燃气能源如果无序发展，也有重蹈覆辙的可能。“气荒”状态下气价必然上升，影响到项目收益。
2、分布式能源并网和售电问题目前还没有明确的政策。
6 l' i( \9 X2 s8 c6 ]+ b2 b3、地方政府对分布式能源的支持力度和补贴力度不同，也影响到项目的投资回报。
9 _  n) }; ~, n) Z$ n! X  z% J4、电价、气价、供热价格由地方政府调控，存在不确定性。
5、分布式能源快速大规模发展带来的设备价格上升，项目投资大幅提高的风险。
8 A  O( U& p+ K- {9 u七、 在烟台地区建设分布式能源的初步设想
8 p/ ?. k: ?7 m( M5 _8 q近几年，烟台市经济高速发展，2010年GDP迈上4000亿元台阶，预计达到4355亿元，是2005年的两倍，年均增长14.9%。进入2010中国最具竞争力城市100强第18名。
根据分布式能源的用户特点，经初步分析，在烟台市六区(芝罘区、福山区、开发区、牟平区、莱山区、高新区)具备建设分布式能源的地域条件。
! X' ~& N1 o( D9 D/ E芝罘区：人口密集区，旧城改造是未来重点。在未来的3-5年，只楚区片将建成拥有20万人口的超大规模商住区;万科地产进军烟台，大疃项目规划面积近60万平方米;世茂地产进军建设海湾一号，建筑面积30万平方米，集5A级写字楼、酒店式公寓以及国际品牌五星级酒店为一体。这些新建或规划中的大型商住区是分布式能源项目的优质用户。
8 T% k5 B( b8 {1 Z8 K/ r# L' `莱山区：烟台市行政中心、文化中心，以行政办公区、大学城、体育中心、展览中心、商务中心和大型高档住宅区为主，是分布式能源项目的优质用户。目前莱山区仅有清泉热电及一些小锅炉供热。
高新区：一个全新的行政区，是建设分布式能源的最理想选址。在规划阶段就对分布式能源进行同步设计，可节约大量的投资。
6 @$ t/ D/ k" ^& i& V开发区：有45家世界五百强企业落户，集中了富士康、东岳汽车、大宇重工、三星、LG、正海集团、烟台氨纶等大型企业，仅富士康就有8万多名员工，市场潜力巨大。
6 {6 s! e& s9 s; D5 A福山区：夹河岛规划面积3平方公里，打造滨水休闲娱乐中心、高档商住中心。建设居民小区，集中安置4548户居民。
牟平区： 养马岛及周边区域规划为养马岛、商务区、全景区、颐养区四大功能区域，打造“中国北方商务休闲第一岛”，吸引了万科、龙湖、南山等一线开发商投入巨资开发。
莱山区、高新区、牟平区沿海一线是烟台市新兴区域，发展潜力巨大，可作重点关注。
  a6 s! R* _& ]# q; ]3 [. R作为能源消费大省，山东省能源消费结构以原煤和原油为主，天然气消费仅占一次能源消费总量的1%左右，对清洁能源需求十分迫切。山东省天然气供应一直比较紧张，成为开发分布式能源的瓶颈。
据有关权威机构预测，山东省将成为全国前列的LNG市场。近几年各大石化巨头争先抢滩山东市场，将大大缓解山东省天然气紧缺局面，为未来建设分布式能源项目提供充足的气源。
1、 中石化第一个LNG项目已在青岛开工，项目一期工程年计划接转液化天然气300万吨，预计于2013年11月投产运行，二期工程建设规模和投产时间将根据资源落实和天然气市场开发情况确定。
/ T9 i# K6 B$ L6 D/ t' Z; P. z5 ]2、 中石油山东天然气管网建设项目，属西气东输规划的一部分，总投资约91亿元，已于2009年开工，管网以泰安—青岛—威海天然气管线为主干线，利用陕京二线和西气东输二线气源，总长度为1024.74公里，沿途可辐射济南、青岛、淄博、枣庄、烟台、潍坊、泰安、威海、日照、莱芜、临沂11个城市。
3、 2010年7月，山东省与中石油再度签署《战略合作框架协议》，中石油将发挥央企优势，进一步推动威海LNG项目建设。预计该项目年接收LNG能力至少在1000万吨左右。
4、 目前中海油也在筹划青岛LNG项目，省政府表态要加快推动。
八、小结
分布式能源作为高效、环保的能源利用方式，有利于调整山东省能源结构，有利于国家实现节能减排目标，是符合科学发展观的，从国家出台的有关政策来看，今后几年必然进入一个快速发展期。
9 Z& Q: x2 Y8 `% P! C虽然分布式能源发展在中国还存在一些障碍，但随着有关扶持政策的陆续推出，规模的扩大，很多问题都可以在发展中解决。试想五年前的风力发电，与分布式能源同样存在并网、造价高等方面的问题。经过大规模发展和设备国产化水平的提高，单位造价以每年近1000元/KW的速度下降，现在的风电机组造价比五年前降低了一半，成为高投资回报率的行业。
# C0 t& @0 c- I# i我们应该认真学习分布式能源相关知识，积极跟踪国家产业政策和行业发展信息，做好研究和项目储备工作。
附案例：
广州大学城分布式能源项目：
广州大学城分布式能源站位于广州大学城二期，占地面积11万平方米，是广州大学城配套建设项目，为广州大学城一期18平方公里区域内的10所大学提供冷、热、电能三联供，是目前全国最大的分布式能源站。由华电新能源公司投资建设，规划建设4台78MW燃气-蒸汽联合循环机组，一期工程建设规模为2×78MW，于2008年7月28日正式开工建设，两套机组分别于2009年10月13日和2009年10月20日通过72小时和“72+24”小时试运行，满足并网运行条件，正式投入商业运营，这也是目前国内投产发电的最大的分布式能源项目。荣获“中国分布式能源十年标志性项目”称号。
能源站采用高效的燃气一蒸汽联合循环发电，以溴化锂蒸汽制冷，利用烟气余热制备生活热水，设计能源梯级利用效率为80%。项目投产后，可替代同等容量的小火电机组，每年可减少温室气体二氧化碳的排放 24 万吨，减少二氧化硫排放 6000 吨。
本工程燃气轮机发电机组为美国普惠公司的FT8-3 Swift Pac双联机组(60MW);余热锅炉为中国船舶重工集团公司第七○三研究所生产的两台中压和低压蒸汽带自除氧、尾部制热水、卧式自然循环、无补燃型、露天布置的余热锅炉;蒸汽轮机发电机组供货商为中国长江动力公司(集团)，分别选用一套带调整抽汽的抽汽凝汽式蒸汽轮机发电机组和一套双压补汽式蒸汽轮机发电机组，配套18MW 和25MW 发电机各一台。
" b( [! y* A4 X; W; s- T0 A锅炉补给水采用RO膜+EDI(电去离子)系统制水，无强酸性、强碱性废水产生，生产、生活产生的废水经过处理后用于厂区内清洗、浇灌等，实现废水零排放。
11月26日，华电广州大学城分布式能源站CDM项目成功获得联合国EB批准注册，开辟了国内分布式能源项目成功注册CDM的先河。
广州大学城分布式能源项目作为试点得到了时任广东省委书记张德江的专门批示和省经贸委的大力支持，剩余电量不仅可以上网，而且上网电价考虑了环保效益和社会效益，给予了一定的补贴。项目享受减免税政策，用地由政府划拨，有关冷、热管网由市政投资等一系列优惠政策。
国家主席胡锦涛、国家发改委副主任、能源局局长张国宝都曾实地调研过该项目。
* L* S' x3 I; s9 ^* q- p9 i: p附图：

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