分布式能源：未来能源清洁高效利用的新方向
2017第六届新能源发电系统技术创新大会
中国电工技术学会主办，2017年6月21-24日在河北省张北县举办，大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请关注微信号“电气技术”。
《电气技术》杂志访中国大唐集团科学技术研究院新能源技术研究所所长王虎
当前，化石能源仍是人类生产和生活的主要能量来源，但化石能源的非可再生属性以及化石燃料燃烧造成的环境污染问题，使社会发展并不能长期依赖于它们。为了实现可持续发展，提高人类生活质量，发展可再生能源势在必行。
近年来，我国可再生能源发电取得飞跃式发展，光伏、风电、水电装机均稳居世界第一，不仅为我国节能减排、经济增长作出了突出贡献，也对全球能源变革产生了重大影响。据国家能源局统计，“十二五”期间，我国水电、风电、太阳能发电装机规模分别增长1.4倍、4倍和168倍，直接带动非化石能源消费比重提高了2.6个百分点。
中国大唐集团科学技术研究院新能源技术研究所所长王虎指出，“在我国可再生能源发展大潮中，大唐集团扮演了非常重要的角色。大唐集团为应对当前不断变化的能源形势，掌握能源发展核心技术，在2013年成立科学技术研究院有限公司，下属三个专业研究所，火力发电研究所、能源技术经济研究所、新能源技术研究所，其中新能源技术研究所是我们新组建的，为集团新能源发电事业的发展提供技术服务和技术支持。”
王虎表示，“《关于建立可再生能源开发利用目标引导制度的指导意见》中提出了可再生能源的配额，规定非水电可再生能源电量最低比重指标，明确可再生能源电力接入、输送和消纳责任。以五大发电集团为首的大型发电企业，须承担一定的配额任务，至2020年各燃煤发电企业承担的非水可再生能源发电量配额与火电发电量的比重应达到15%以上。自从这个政策出台后，大唐集团一直在努力提高可再生能源的发电比例。从目前大唐集团的发电现状来看，风电、光伏装机量占比目前为10%左右，距15%的配额目标仍有缺口，因此投资可再生能源仍有大量的内在的需求。”
为了积极应对新能源的发展并占据主导权，大唐集团科学技术研究院新能源技术研究所制定了三个发展方向，成立了三个研究中心，分别是：致力于光伏发电的技术研发的无锡太阳能技术研究中心；致力于风电项目领域前期的风资源探测，风场选址、设计及研发的云南风电设计研究中心；以及致力于分布式发电方案设计及研发的北京分布式多能互补研究中心。
在我国新能源发电经历了萌芽期、快速发展期、领跑期的当下，以风电、光伏为代表的新能源发电将面临哪些新的问题和挑战，其新的发展方向又在哪呢？
对此，王虎指出，我国风电经过十年的快速发展，取得成绩的同时也发现了一些问题：一方面在源侧，现在可被开发的优质风资源地区已经很少，甚至没有了；另一方面在消纳侧，我国现役风电机组因无法消纳而造成弃风率最多可达30%。因此风电的发展出路在于发展山地风电、海上风电，扩大风电装机区域以及有针对性的构建电网网架，提升疏解风电输送能力。
具体来说，在发展山地风电过程中，微观选址是关键，就是在宏观选址中选定的小区域中精细化确定机组具体位置，使整个风电场具有更好的经济效益。而海上风电则要考虑从近海至深海如何打桩，腐蚀问题、吊装问题，以及平台的搭建等，目前我国海上风电还是以技术引进为主，国产化的产品还有待进一步发展。
王虎表示，“我们的风电设计研究中心按照‘小型分散化、设备可靠化、远程控制化、运维专业化’的要求开展风电项目的前期工作，在风电项目的微观选址、设计优化、控制策略优化等方面具有较深厚的技术储备。光伏的发展，也面临着与风电同样的问题，因此未来光伏的发展方向应更多采用分布式光伏，如屋顶光伏、园区光伏、薄膜光伏、光伏幕墙等。”
我国“十二五”时期开展的新能源发电项目大都是集中式的、规模大的，且远离负荷中心，这对我国电网、配网、输送及消纳等都带去了严峻挑战。王虎指出，我国风电项目主要分布在东北、西北、华北地区，基本都是大型集中式的，光伏项目也是如此，该地区均为经济欠发达地区，电能消纳能力不强，造成弃风、弃光严重。此外还有个突出的问题，我国用电负荷具有明显的季节波动特性，以当前全国的装机容量看，完全能够满足全国的用电需求，但一到冬季供暖季或是夏季用电高峰期，集中式风电、光伏出现了弃风、弃光，而某些燃煤发电机组又需超负荷运行，而为了满足峰期用户的用电需求，则必须面临大容量机组的用电谷期低负荷运行，不仅给发电企业带来了技术难题，同时也是资源配置的严重浪费。
在煤炭、电力去产能政策的持续推行，国家放缓电力建设步伐，以及电厂机组灵活性改造等背景下，面临着如何提高供电的可靠性、怎样避免或减少输配电成本并增加设备利用小时数，如何既能满足特殊区域用电需求又能保护环境，电厂机组、电网又该怎样更加合理科学地调峰等问题。而解决这些问题的最好办法应是分布式供能。
与常规的集中式供电电站相比，分布式发电能够同时满足冷、热、电的需求，通过能源的梯级利用，提高能源的综合利用效率；由于分布式能源采用就地生产、就近消纳的形式，提升了用户用能可靠性；另外，分布式能源灵活多样，可实现多能互补，为可再生能源的利用开辟了新的方向。
王虎认为，从政策角度看，进一步深化电力体制改革中提出允许拥有分布式电源的用户和微网参与电力交易，供给侧结构性改革中提出的电力行业先行，实际上都是为了放开配网市场，还有“十三五”规划中提到的建设现代能源体系，推动化石能源清洁高效利用，大力发展分布式能源等，这些政策都为分布式能源的发展提供了足够强大的政策支持。
“而从技术方面看，发展分布式能源对五大发电集团来说是有优势的，我们的集中式火电、风电、光伏能够为分布式能源的发展提供稳定支撑，同时多年的火电运营经验，能够为分布式能源的开发、调试、运行提供强有力的技术保障。燃机、储能、光伏、风电等技术和产品都比较成熟，”他指出，“现在需要解决突破的是商业模式的问题，目前为止还没有一个成型、规范的分布式能源商业化运营模式，尤其是多能互补与智慧能源方面，大家都刚刚起步，都在面对相同的问题。目前运行的一些分布式能源项目经济效益并不乐观，怎样突破实用性、经济性现状，并完善其商业模式和技术模式是我们现在需要关注的重点。”
王虎进一步表示，“当前的分布式能源中一次能源一般以天然气为主，新能源技术研究所也一直未放松对燃气分布式能源技术路线的研究，但考虑到我国资源禀赋、用能成本和能源安全，我个人认为以燃气内燃机和燃气轮机为主要动力设备的分布式能源系统并不是目前最为理想的分布式能源技术路线。我国资源禀赋富煤、贫油、少气，因此在中国完全使用天然气进行分布式供能是不现实的，用气成本高昂且制约国家能源安全。煤炭的清洁高效利用应是我们努力的方向。”
“以小型超低排放锅炉系统和背压机为动力设备的煤基分布式能源更应得到我们的关注，采用超低排放锅炉可使其污染物排放水平达到燃气分布式的排放水平。通过对燃料进行集中研磨，以罐车进行配送，运输环节无污染且更加灵活；煤炭资源丰富、价格低廉，相对天然气分布式能源，煤基分布式能源的成本优势立显。”王虎最后强调，“另外，煤基分布式的高热电比与我国电力供应充足、而热力供应不足的国情相适应，因此这是我们目前着力研究、也是今后具有发展潜力的分布式能源系统。”
（《电气技术》杂志记者刘星）