根据世界能源理事会(World Energy Counsil)的预测,为了满足能源需求和环境保护的要求,到2050 年全球能源结构至少将由8 种能源(即煤、油、气、生物质、风能与太阳能) 组成,其中任何一种能源的比例都不会超过30 %。因此,电力生产成为实现这种多元化能源结构的重要手段。
随着电脑、电子设备的普及应用,当今社会对电力的需求量不断增加。国际能源署( IEA) 分析,在经济合作发展组织(OECD) 成员国中,电力占能源市场的份额可能从1970 年的24 %上升到2020年的40 %。
电力不仅是当今社会最重要的战略基础设施,而且未来的重要性将更加突出。但是,大电厂、大电网的不断建设依旧未解决当今电力危机中存在的两大根本问题:
(1) 电力供应总是无法满足峰荷需求;
(2) 已建成的输配系统容量总是小于用户电力需求的总量。近年来,欧美地区发生的大面积停电事故,使人们对电力供应的可靠性、安全性提出了更高的要求,而分布式能源是解决上述问题的有效途径。
电力工业重组以及电力市场的逐步开放使人们对电力工业有了一种全新的认识:即在电力的批发、零售市场中引入竞争。尽管在不远的将来,电力公司还将继续营运配电网,但长远来看,电力生产、经营与销售、电网服务等将在统一的电力市场中形成竞争关系。
这就意味着传统的电力输配网将向双向的、统一的电力供应网络发展。这是一种新的电网概念,将为分布式能源发展提供巨大的潜在空间。
现代电子自动控制技术、信息技术及通讯技术为中小规模的、高效新型的可再生能源发电的并网提供了技术支撑。分布式能源被认为是一种新的电力系统,使千百万的用户能够拥有自己的发电设备,他们既是电力消费者又是生产者。
这就对电力配送方式提出新的要求,即建立双向的、智能化的电网,实现各种分布式能源系统的并网。可以说,分布式能源的发展不仅与各种发电技术、能源储存技术、电力电子控制装置的开发密切相关,而且还将面临政策、法律、监管等方面的挑战。
研究与探讨1 分布式能源发展的驱动力分布式能源是小型的、模块式的、以高效的热电冷联产或可再生能源发电技术为主、靠近用户(负荷) 端的能源系统。分布式能源不仅能够节约能源、减少CO2 排放,几乎不需远距离输送,大大降低了输配损失以及输配线路的投资成本(其约占电力成本的30 %以上) 。
在欧美国家,分布式能源系统不断得到开发和利用,其所涵盖的技术也从热电冷联产机组向可再生能源发电技术(如太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电、太阳能热发电等) 、以及燃料电池及氢能等方面展。发展分布式能源的驱动力主要有以下几点,这些发展动力在不同的国家又诠释成各种激励措施和税收政策。
(1) 提高能源效率。从上个世纪80 年代开始,电力工业出现一种变化趋势,即发电机组平均单机容量从百万千瓦级向如今的十万千瓦级发展。
这是因为靠近用户端的热电联产设备能源总效率往往高于80 % ,而大型发电设备(既使不考虑输电损失,也只有约50 %的效率) 。用户根据自身的电力需求和经济原因,开始更多地选择分布式热电冷系统。
另外,大型发电厂选址难度的增加、审批时间加长也促进了分布式能源系统的推广。
(2) 环境保护的要求。全球气候变暖的严峻形势促使世界各国积极寻求减少温室气体排放的各种途径。
例如,欧盟为了履行京都议定书的减碳承诺,提出了到2010 年可再生能源份额达到12 %、热电联产发电达到总发电量18 %的目标。热电冷联产、可再生能源等是公认的减少CO2 排放、实现低碳及无碳排放的能源技术。
值得注意的是,更严格的污染排放标准及环保条例的执行也促进了分布式能源系统的推广。
(3) 电力市场的开放为中小投资者、开发商进入市场、参与竞争创造了条件,让电力用户能够选择供应商。欧盟各成员国将在2005 年完成电力市场的开放,这为欧洲国家的分布式能源发展提供了有利的条件。
(4) 能源资源的多样化及能源自给率。分布式能源技术可利用多种能源资源,减少了对化石能源的需求,即减少对进口石油的依赖,提高能源自供能力。
(5) 另外,电力公司也鼓励发展分布式能源,因为在夏季,他们往往无法增加发电设备以保证峰荷需求,电力公司必须为此承担相应的法律责任,