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对新能源分布式发展的几点建议

2017-10-12 14:31:58 中国电力企业管理   作者: 高志博  

在国际能源转型升级和国内能源形势日益严峻的背景下,能源消费、供给、技术、体制革命和国际能源合作将成为我国“十三五”以及未来相当一段时期内能源发展的指导思想,其核心是推动我国能源转型,建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系,保障国家能源安全,确保经济社会发展、能源消费和生态环境三者良性互动,新能源、分布式逐步成为电力行业发展的重点,成为未来推动我国能源结构转型升级、落实能源革命的重要抓手。

1 智能化新能源是能源革命的主战场

能源消费革命确立为能源革命首位。目前我国GDP单位能耗是全球平均水平的1.38倍,能源消费革命的重点是能源综合、高效、合理利用,主要通过全民节能、强制节能、能源梯级合理利用、用能多元化、用能清洁化、需求侧管理等方式实现(见图1)。

能源供给革命直接影响电力行业。能源消费革命影响能源供给革命,推动传统电力系统逐步转向新电力系统。新电力供应体系主要特征为:一是大电网远距离输送与区域微网就地消纳相结合;二是集中式电站与分布式电源相结合;三是可再生能源消纳比重不断提升。

能源技术革命在能源革命中起决定性作用。目前风电、光伏发电等新能源技术已实现工业化、规模化,平价上网逐步成为现实,市场竞争力增强。同时信息与通信技术的发展推动“互联网+智慧能源”的落地,促进新能源业务模式创新,如虚拟电厂、智慧风场等。

能源体制革命是能源革命的关键。目前电力体制改革、天然气市场化改革不断深入,随着多能互补、“互联网+智慧能源”、新能源微电网、分布式发电市场化交易、增量配电业务等试点示范的推进,能源体制革命将打通分布式能源发展“最后一公里”,并网、上网等体制机制问题逐步得到解决。

“未来新能源、分布式、多能互补应该是一个完整的概念,都是新能源发展领域,新能源的缺陷需要通过多能互补方式来解决,新能源分布式应突破传统思维模式和发展方式,谋求创新发展。”

“十三五”期间,规模风电、规模太阳能发电市场空间有限,特别是中东部和南方地区,分布式光伏、分散式风电的创新发展将是今后新能源开发的重点,小型化、智能化、综合化、模块化、专业化是其发展的主要趋势。

小型化。以分散方式多点接入低电压配电系统,不以装机容量大小作为衡量项目是否发展的评价指标。小型化具有投资少、占地少、对电网干扰小等特点,需结合区域特性,因地制宜选择中小型低碳清洁高效发电技术,推进新能源小型化发展。一般认为楼宇式天然气分布式单机容量不超过1万千瓦,区域式天然气分布式原动机单机容量不大于5万千瓦,分布式光伏电站单个项目容量不超过2万千瓦。

智能化。推动分布式能源系统与信息、通信技术的深度融合,实现“一键启动、无人值守”的系统智能化运行。主要体现在:一是智能化监控。通过对分布式能源系统发电、配电、售电等环节进行信息采集、处理、存储和应用,建立统一管控平台,实现对区域内多个分布式能源系统的远程监控。二是智能化运维。运用大数据及云平台进行电站故障诊断、运维管理和资产管理,提高运维效率、优化运行成本、提升发电量。

综合化。新能源的发展不排除化石能源的清洁利用,需因地制宜实现化石能源、可再生能源多能互补,为用户提供热电冷水等综合能源服务。一是可再生能源具有绿色、低碳、环保等特性,并且其波动性和间歇性等特点可通过多能互补来解决。二是考虑到我国资源禀赋,煤基分布式用能价格相对较低,经济相对落后地区用得起,热电比较高,供热效果突出,整体效率不低于75%,煤基分布式应与气基分布式、可再生能源分布式相互补充,解决工业、居民采暖用散烧煤替代问题(见图2)。

模块化。主要体现为功能的模块化和容量的模块化两个维度。一是功能模块化。将分布式能源系统按功能进行模块化分解,如风光燃机多能互补分布式可分解为风电模块、光伏模块、燃机模块、储能模块等,实现模块标准化,提高系统设计与开发效率。二是容量的模块化。按照终端用能需求大小对多能互补模块化构件进行组装,如2台6000千瓦的背压机机组可满足北方2万人口小城镇供热,6台6000千瓦机组基本可满足5万人口城镇供热需求。

专业化。整合专业技术人才,打造区域专业化运维团队、区域远程监控中心和“少人值守、无人值班”三位一体的分布式能源系统区域运维体系。现阶段大多分布式能源项目存在独立管理、规模小、配置人员少、技术人员较弱等问题,通过打造区域控制中心,设置区域专业运维团队,形成区域控制中心、区域专业化运维团队,以及“少人值守、无人值班”协同互助的分布式能源项目管控运维模式。

目前我国推进的分布式项目以天然气分布式为主,主要分布在京津冀等电价承受力较强的经济发达地区;可再生能源分布式以分布式光伏为主,侧重光伏扶贫、“光伏+”等模式;而煤基分布式由于其自身特性,在工业园区和北方冬季供暖散烧煤替代中有较大应用空间(见表)。

煤基分布式发展必要性

资源禀赋:我国富煤、贫油、少气,煤炭在未来仍保持基础能源的作用,2020年我国煤炭消费占比58%。

价格优势:研究显示考虑污染物排放、碳排放等全生命周期综合成本,我国现阶段清洁煤电综合成本平均值0.3290元/千瓦时,高于水电,低于核电、风电、光伏发电、天然气发电,2020年,清洁煤电综合成本将与风电持平,2030年,有可能高于风电,但仍低于光伏发电、天然气发电水平。煤基分布式供能成本较低,能够满足经济相对落后区域用能需求。

侧重供热:煤基背压机,热电比大约在5%左右,适合北方地区居民采暖及工业供热,如京津冀及周边传输通道“2+26”城市等。

高效环保:锅炉效率92%,整体效率不低于75%。由于燃气机组的热电比较低,在满足相同热/冷量负荷需求条件下,燃气内燃机组的NOx和CO2的年排放总量均高于煤基背压式汽轮机组。

煤基分布式创新发展

发展原则:简化背压机系统、以热定电多联供、配套热网工程一体化、区域能量平衡、提高系统能源综合利用效率。

主要技术方案:煤基分布式的基本方案为煤直接燃烧集成高效背压机的冷热电联供,其次为气化加直接燃烧的冷热电联供,第三种为燃气—蒸汽联合循环(IGCC),即把煤气化技术与燃气—蒸汽联合循环发电系统结合起来,兼具高发电效率和环保性能,但目前以气化为基础的IGCC经济性较低。

3创新发展高效清洁煤基分布式

新能源分布式发展建议

一是智能化新能源是能源革命的主战场,中东部和南方地区是新能源发展的重点。根据风电发展“十三五”规划,到2020年,中东部和南方地区陆上风电新增并网装机容量4200万千瓦以上,高于“三北”地区3500万千瓦左右,中东部、南方地区低风速、分散式风电成为开发重点。根据电力发展“十三五”规划,2020年我国太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上,其中分布式光伏0.6亿千瓦,据统计2015年底我国光伏发电装机0.43亿千瓦,其中分布式0.05亿千瓦,光伏发电新增部分主要集中在分布式光伏上。

二是推动新能源分布式“小型化、智能化、综合化、模块化、专业化”发展。进入2015年以来,发改委、能源局陆续出台新能源微电网、多能互补集成优化、“互联网+智慧能源”、增量配电业务、分布式发电市场化交易等试点示范,未来新能源、分布式、多能互补应该是一个完整的概念,都是新能源发展领域,新能源的缺陷需要通过多能互补方式来解决,新能源分布式应突破传统思维模式和发展方式,谋求创新发展。

三是北方中小城镇居民采暖、工业园区用热需求宜采用煤基分布式创新模式。2016年发改委等五部门出台《热电联产管理办法》,背压机成为热电联产发展的重点,明确燃煤背压机建设容量不受国家燃煤电站总量控制目标限制,中小城镇居民采暖采用背压机组,京津冀、长三角、珠三角区域工业燃煤热电项目必须采用背压机组。2017年河北省发改委下发《关于支持民生采暖型背压机组建设的若干意见》,明确支持民生采暖背压机,对土地、规划、环保、热网等给予政策支持,对其他区域有一定示范引导作用。

四是分布式技术各具特色,但都有局限性,在推进新能源发展过程中,需结合区域及自身特点,坚持“不唯容量、不唯规模、因地制宜、滚动发展”,选择合理的技术方案和商业模式。