容摘要：從20世紀80年代末開始，世界電力工業已出現了一個由傳統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。分布式電源具有節能、環保、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，有必要加快發展分布式電源，優化供電模式，保障供電安全。 ? 關鍵詞：供電模式　　分布式電源　　熱電冷聯產 ?? 　　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“停產避峰”，甚至“拉閘限電”加以應對，造成了很大的經濟損失。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、加強電網建設的同時，還必須大力發展分布式電源，優化整體供電模式。目前，國際上以熱、電、冷聯產為主要實現形式的分布式電源已成為發展趨勢，打破了傳統“小就不經濟”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，把發展分布式電源作為電力規劃的一個重要部分。? 　　一、分布式電源：特點及前景? 　　分布式電源是一種與傳統集中供電模式完全不同的新型供電系統。它以分散的方式布置在用戶附近，功率一般在數千瓦至50MW之間，與公共電網相對獨立，以天然氣、沼氣、生物質氣和輕油等作為燃料，實現熱、電、冷三聯供。與傳統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絡中，無需通過電網輸送，而是利用管網和電纜系統向特定區域內同時直供電力、蒸汽、熱水和冷氣。? 　　分布式電源在節能、環保、投資、電力安全和滿足用戶的多樣化需求等方面都能發揮較大的優勢。? 　　1.節能效果好。分布式電源不是單純發電的“小火電”、“小機組”，而是通過優質能源的綜合利用，同時提供熱、冷、電多種能源的發電模式，能源利用率可以達到80%以上，超過常規燃煤火電機組一倍（趙之一、李名遠等：“天然氣的梯級利用”，《分布式能源熱電冷聯產研討會論文集》，P38。）? 　　2.環境負面影響小。分布式電源以天然氣、輕油、可再生能源等清潔能源為燃料，具有良好的環保性能。一般來說，與常規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%（數據來源：2003年分布式能源熱電聯產研討會會議紀要。） 　　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模135MW的燃煤火電機組投資高達7億多元（華賁、賴元楷：“優化利用天然氣資源，大力建設分布式能源站”，《能源政策研究》2003，5，P40~46。）? 　　4.節省管網和輸配電投資。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：“積極發展燃氣輪機發電行業”，《分布式能源熱電冷聯產研討會論文集》，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，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，負荷調節靈活，且各電站相互獨立，便于用戶自行控制，不會發生大規模的供電事故。? 　　分布式電源適宜于為商業中心、居民區、工業園區、賓館、學校、機場和地鐵站提供電力、供熱與制冷。按照發達國家的經驗，公共電網系統和分布式電源相結合是節省投資，降低能耗，提高系統安全性和靈活性的主要方法。日本的經驗是分布式電源的發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。），剩余部分由電網補充，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%的現有建筑改用分布式電源（華賁、賴元楷：“優化利用天然氣資源”，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濟、有效 　　分布式電源與大電廠、電網不是對立關系，而是互補關系，它是對電網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，可以同大電網并網，使其具有良好的互補性和安全性。? 　　依靠建設大型發電機組和電網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，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轉移和分散出去，同時又使分布式電源與電網協同、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，參與運行的系統少，啟停快速，所以安全可靠性比較高，可以彌補大電網安全穩定性的不足。 ? 　　可見，分布式電源與公共電網并網運行，互為備用，提高了電力供應的穩定性和可靠性。日本在總結北美大停電時也得出同樣的結論：發展分布式電源比通過改造電網加強安全更加簡單、快捷。? 　　（二）分布式電源是電力“需求側管理”的一項重要措施 　　“需求側管理”是為緩解供電緊張和節約能源消耗，在用戶側采取的包括負荷管理和推廣節電技術的一系列措施。如同發、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。? 　　與常規的燃煤機組和聯合循環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，可顯著減小電網的峰谷差，減小夏天和冬天空調負荷增加給城市電網造成的壓力。據美國電力監管的專家估計，改造美國東北部電網所需投資高達500億美元，而改造后的電網并不能徹底解決電網安全問題，如果發展分布式電源，這筆費用至少可以解決約1億千瓦的發電容量，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供電，因此還可以自下而上地托起電網的安全（岳永魁、華賁等：“我國分布式能源站發展前景、問題及對策建議”，《分布式能源熱電冷聯產研討會論文集》，P230。） 　　對于燃氣公司來說，發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濟效益。? 　　三、我國目前快速發展分布式電源的時機已經成熟 　　（一）天然氣供應增加，但單純用于發電或熱電聯產并不經濟 　　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。以熱電冷聯產為實現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。如果將天然氣大規模用于單純發電或熱電聯產，既不經濟又不現實。首先，發電成本高。按照北京市的規定，發電用天然氣價格為1.4元/立方米，測算10～30萬千瓦熱電聯產機組的含稅上網電價為每千瓦時0.45～0.55元（數據來源：中國電機工程學會熱電專業委員會調研。），而國家發展和改革委員會最新推行的京津唐電網已安裝脫硫環保設施的新投產燃煤機組含稅上網電價僅為每千瓦時0.32元。其次，節能效果欠佳。天然氣熱電聯產的能源利用率低于熱電冷聯產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產研討會論文集》，P38。）。最后，會產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（數據來源：中國電機工程學會熱電專業委員會調研。） 　　相比之下，分布式電源則不一樣。分布式電源實現了部分或者全部電力自給，用戶可以減少從電力系統的購電量。盡管受資源約束，發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，因而遠比電力系統的售價要低。另外，燃料結構變化的同時也否定了發電機組“小就不經濟”的傳統電源觀念。燃煤火電機組確實是越大經濟效益越好，但隨著分布式電源技術的不斷進步，對于燃氣的熱電冷聯產機組來說，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、機動靈活的優點，因而容易被大量采用。? 　　（二）電力負荷峰谷差越來越大、波形越來越陡 　　從20世紀90年代初到現在，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帶來最大的影響是負荷變化。空調負荷隨氣溫變化，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展前景分析”，《分布式能源熱電冷聯產研討會論文集》，P31。）。從根源上分析，廣東出現電力持續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的安全運行構成了極大的安全隱患。僅僅依靠擴大電網的裝機容量或向外部電網購電是不夠的，它既不經濟又不可靠，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。）? 　　（三）用戶對能源的多樣化需求越來越顯著? 　　不僅是工業生產過程中有冷、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成為了中國大部分城鎮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。? 　　（四）電力體制改革為發展分布式電源帶來了契機 　　我國能源資源不足且利用率低，急需大力發展高能效的多能源聯產技術。國家一直鼓勵熱電聯產技術，但成效并不顯著。究其原因，最主要是受傳統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“廠網分開、競價上網”，引入市場機制，這為加快發展分布式電源創造了良好的外部條件。? 　　四、促進分布式電源發展的政策建議? 　　1.將分布式電源建設納入國家能源規劃。建立以高效率、大容量發電廠組成的電網提供基礎負荷，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的一個發展戰略。在發展大火電、大水電實現“西電東送、南北互供、全國聯網”戰略的同時，積極調整供電模式，鼓勵在天然氣輸氣管網附近、熱電冷負荷穩定的區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發展分布式電源的政策。我國目前的電力發展政策是鼓勵大容量、高效率的公用發電機組。這是單純從能源使用效率出發，為提高發電設備利用率出臺的政策。當前，電力供需形勢發生了逆轉，能源供應已成為了中國未來經濟發展的一個瓶頸，從能源利用的整體優化考慮，應積極鼓勵分布式電源發展。對大企業或開發區等企業集中的區域采用分布式電源給予扶持，從稅收優惠、申請和審批費用、設備進口、天然氣供應等環節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建設和電網運行規劃。支持分布式電源的電力市場準入，允許分布式電源與電網并網運行，優化公共發電機組與分布式電源的運行方式，以取得最佳技術經濟效益。制定系統聯網技術要求準則，制定電網公司購買分布式電源剩余電力的規則，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劃。分布式電源的經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，以及對電網和環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低于純發電的燃氣電廠。? 　　5.為企業、科研機構研究和應用分布式電源提供直接的資金支持。可以選擇在北京、長珠三角洲等一些第三產業和電力峰谷差比較集中，又有天然氣供應的地區，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.加快發電用燃氣輪機國產化生產。我國現有發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展。2002年，科技部已將燃氣輪機研發列入“十五”863計劃重大專項。沈陽黎明航空發動機承擔了該項目，已聯合清華大學等科研機構共同開發有自主知識產權的小型發電燃氣機。在此基礎上，我國還應盡快制定相關政策，鼓勵更多的企業參與投入，采取自行研制與引進技術、合作生產與自主開發相結合，以合作生產方式盡快占領市場，以自主開發實現持續發展的戰略。