关于分布式能源系统,近年来在国际上开始应用较多,研究文章亦不少;在国内也有相应的趋势,宣传者日多,具体建设项目纷纷筹备上马。在此对分布式能源系统进行一些思索,以供领导、工程师、动力与经济学方面的学者、厂家们参考。
1 什么是分布式能源系统 分布式能源系统,是相对于能源集中生产(主要代表形式是大电厂加大电网)而言的。 电在已知的二次能源中最为有用,且占有绝对优势。
如果没有电,就没有了绝大多数的先进生产力。一切高新技术的研发、应用都要在电力运行的基础上进行。
所以,保证充足、安全、有效的电力供应是非常重要的事情。然而,在目前,我国只有大电厂加大电网才能够比较好地完成此任务。
估计这种状态在较长一段时间内不会改变。 分布式能源与上述比较集中的大电厂加大电网正好相反,它是把二次能源供能点分散到很多企业、社区、大厦、医院、学校、写字楼...,甚至到个别家庭住宅中去。
由于分散,所以每个系统的出力都不会太大,需根据用户的具体要求而定,一般在成百上千kW以下。正如上述,电是最主要的二次能源,所以目前通称的分布式能源系统都至少有电力输出;而只出热、出冷的简单小型供能系统,如仅供热的小锅炉装置、仅供冷的独立空调设备,是极少有人称之为分布式能源系统的。
但是,最大多数的分布式能源系统,是除了供电之外,还同时供热及/或供冷,是多联产系统。当然,也许还可能是多功能系统(意指除多联产输出外,输入的能源也是多种的,例如可以同时有化石能源与可再生能源输入)。
2 分布式能源系统的优点和缺点 由于大电厂加大电网将会长期存在因此有必要将其与分布式能源系统作一比较; 而对分布式能源系统优缺点的分析,可以帮助我们更好地理解集中与分散式能源系统各自的优劣势和适用范围。 2.1 分布式能源系统的优点 我们认为,分布式能源系统的最主要的优点是用在冷热电联产中。
联产符合吴仲华先生提出的总能系统的“温度对口、梯级利用”的准则,会得到很好的能源利用率,具有很大的发展前景。但是热,尤其是冷,不像电能那样可以较长距离有效地输送。
所以,除非事先特殊设计、安排好,否则,难以达到输送冷、热能的目的。因为大电厂设址有其自身的要求,一般来说,附近难以有足够大量的、合适的冷、热能用户,无法进行有效的联产。
分布式能源系统却正好相反,按需就近设置,可以尽可能与用户配合好,也没有远距离输送冷、热能的问题,大电网的输电损失问题也不存在了。所以,虽然分布式能源系统纯动力装置本身效率低、价钱贵,但可以充分发挥其联产的优点,体现出它的优越之处。
为了保证使用单位的各种二次能源能够充分供应,分布式能源系统还可以让使用单位本身有较大的调节、控制与保证能力。这也是一个很重要的优点。
2.2 分布式能源系统的缺点 分布式能源系统的主要不足在于,由于它是分散供能,单机功率很小,比起最大电厂单机功率有百万kW 以上、单厂功率近千万kW 而言,发电效率显然比不上后者。这是因为现有动力设备都是机组越大,效率越高。
40万kW的、以燃气轮机为主的联合循环装置效率比40kW回热燃气轮机的效率要高1倍。“麻雀虽小,五脏俱全”,因此大机组单位功率的售价相比小机组要低得多,相差近几倍。
大机组集中在一起,有专门高级技工运行维护,安全性、工作寿命都应该更有保证。所以,要对纯发电成本和单位kW初投资作比较,分布式能源系统的经费投入肯定要大大高于现在的大电力系统。
另外, 分布式能源系统对当地使用单位的技术要求要比简单使用大电网供电来得高,要有相应的技术人员与适合的文化环境。 3 分布式能源系统适用的设备与系统 正如前述,分布式能源系统首先得有一台动力设备。
经典蒸汽动力装置不适合用于出力较小的情况,所以一般不用。现在文献上提到的有燃气轮机、活塞式内燃机、燃料电池与斯特林发动机等。
其中燃料电池与斯特林发动机在工程应用上严格说都还不够成熟,未达到广泛商业实用的程度,只可作为示范中试装置。燃料电池适合用于小机组,且变工况性能也好。
但比较成熟的技术对燃料要求较高,正在研制中的高温燃料电池则要与热机联合才能获得较高效率。目前,实际广泛应用的是广义的内燃机- 叶轮机械式(燃气轮机)与活