2021中國(guó)分布式能源前景展望

中國(guó)分布式能源前景展望2021中國(guó)分布式能源前景展望中國(guó)分布式能源前景展望中國(guó)分布式能源前景展望中國(guó)分布式能源前景展望目錄Page|VII執(zhí)行摘要 1第一章 分布式能源的核心價(jià)值與發(fā)展趨勢(shì) 5背景 5關(guān)于本報(bào)告 6一、分布式能源系統(tǒng)的定義 7（一）分布式能源的發(fā)展動(dòng)力 8（二）分布式能源在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的角色 10二、分布式能源的核心價(jià)值 11（一）接近客戶端 11（二）高能效 13（三）低碳清潔 16三、分布式能源的發(fā)展趨勢(shì) 18（一）體現(xiàn)客戶訴求 18（二）能源服務(wù)化 18（三）業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化 20Page|VIII

第二章 分布式能源技術(shù)和商業(yè)模式 25一、技術(shù) 25（一）發(fā)電技術(shù) 25（二）系統(tǒng)耦合技術(shù) 34（三）促進(jìn)智能運(yùn)行和連接的技術(shù) 42二、分布式能源系統(tǒng)商業(yè)模式 45（一）生產(chǎn)型消費(fèi)者 46（二）能源服務(wù)公司模式 50（三）互聯(lián)網(wǎng)化的模式 52參考文獻(xiàn) 59第三章 中國(guó)分布式能源發(fā)展?fàn)顩r 65一、分布式能源歷史和現(xiàn)狀 65（一）分布式能源在中國(guó)的歷史 65（二）天然氣分布式能源的發(fā)展現(xiàn)狀 68（三）分布式可再生能源的發(fā)展現(xiàn)狀 70二、發(fā)展?jié)摿?75（一）天然氣分布式能源的發(fā)展?jié)摿?75（二）分布式可再生能源發(fā)展?jié)摿?79三、分布式能源其他方面的發(fā)展現(xiàn)狀和潛力 82（一）電池儲(chǔ)能 82（二）電動(dòng)汽車 83（三）氫能和燃料電池 84（四）多能互補(bǔ)及微網(wǎng) 86四、面臨的挑戰(zhàn) 8888 Page|IX（二）體制挑戰(zhàn) 90（三）市場(chǎng)挑戰(zhàn) 92參考文獻(xiàn) 94第四章 政策分析 97一、能源發(fā)展規(guī)劃和分布式能源政策 98（一）能源發(fā)展規(guī)劃 98（二）分布式能源產(chǎn)業(yè)政策 100（三）分布式能源并網(wǎng)政策 101（四）天然氣分布式能源價(jià)格機(jī)制 102二、相關(guān)領(lǐng)域改革 103（一）電力體制改革 103（二）油氣體制改革 106（三）碳交易市場(chǎng)及可再生能源配額和綠證制度 107三、地方政府的角色及作用 109（一）城市發(fā)展的規(guī)劃者 109（二）能源發(fā)展的推動(dòng)者 109（三）能源市場(chǎng)的監(jiān)督者 111（四）公共消費(fèi)者 112四、政府監(jiān)管和服務(wù) 112（一）推動(dòng)完善分布式能源投融資和審批體制 113（二）推動(dòng)能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)公開 114Page|X

（三）加強(qiáng)分布式能源標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè) 116（四）有效應(yīng)對(duì)分布式能源安全風(fēng)險(xiǎn) 117（五）鼓勵(lì)支持分布式能源技術(shù)創(chuàng)新 118五、加強(qiáng)國(guó)際交流 118參考文獻(xiàn) 119縮寫和簡(jiǎn)稱 122圖列表圖1.1·部分國(guó)家風(fēng)電和光伏裝機(jī)占比和預(yù)測(cè) 9圖2.1·近年來(lái)全球光伏發(fā)電裝機(jī)情況 28圖2.2·2012—2016年全球風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)情況 31圖2.3·陸上風(fēng)電發(fā)電成本差異和平均發(fā)電成本情況 31圖2.4·生物質(zhì)和廢棄物發(fā)電量增長(zhǎng)和預(yù)測(cè)，2012—2022年 33圖2.5·不同生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的投資和平均發(fā)電成本 34圖2.6·2009—2015年中國(guó)城市區(qū)域供暖裝機(jī)增長(zhǎng)情況 35圖2.7·電網(wǎng)級(jí)電池增長(zhǎng)情況 38圖2.8·2011—2016年電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)電池容量增長(zhǎng)情況 41圖2.9·電動(dòng)汽車平均價(jià)格和續(xù)航里程 41圖2.10·區(qū)塊鏈交易示意圖 55圖2.11·EnOS?平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 58圖2.12·分布式能源系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)、發(fā)展趨勢(shì)和商業(yè)模式關(guān)系圖 58圖3.1·2015年天然氣分布式能源不同類型項(xiàng)目裝機(jī)容量占比圖 69圖3.2·2015年不同區(qū)域天然氣分布式能源項(xiàng)目數(shù)量和裝機(jī) 70圖3.3·中國(guó)光伏裝機(jī)增長(zhǎng)情況，2010—2016年 7171 Page|XI圖3.5·2016年中國(guó)各省風(fēng)電裝機(jī)情況 72圖3.6·新奧泛能網(wǎng)示意圖 74圖3.7·2009—2016年累計(jì)安裝臺(tái)數(shù)、單臺(tái)價(jià)格和單臺(tái)補(bǔ)貼 79圖3.8·電制氣的主要應(yīng)用 85圖3.9·協(xié)鑫能源微網(wǎng)示意圖 87圖4.1·AREMI顯示不同地區(qū)光照強(qiáng)度 115表列表表3.1·中國(guó)分布式能源有關(guān)政策 67表4.1·中國(guó)有關(guān)能源發(fā)展規(guī)劃中分布式能源的發(fā)展要求和目標(biāo) 98專欄列表專欄1.1·分布式能源對(duì)提高系統(tǒng)恢復(fù)能力的貢獻(xiàn) 12專欄1.2·上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目，上海 13專欄1.3·上海迪士尼樂(lè)園分布式能源站，上海 14專欄1.4·貴安多能互補(bǔ)項(xiàng)目，貴州 15專欄1.5·美國(guó)能源部——分布式能源資源項(xiàng)目 17專欄1.6·南方電網(wǎng)智慧能源綜合示范小區(qū)，廣州，廣東 19專欄2.1·電動(dòng)汽車無(wú)線電力傳輸技術(shù)簡(jiǎn)介 39專欄2.2·荷蘭前沿建筑 44專欄2.3·美國(guó)薩克拉門托市政事業(yè)部分布式能源規(guī)劃 48專欄2.4·合同能源管理的應(yīng)用，江蘇蘇州 51專欄2.5·PPP模式 51 專欄2.6·LO3Energy基于區(qū)塊鏈的分布式能源交易平臺(tái) 56Page|XII專欄2.7·遠(yuǎn)景能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)EnOS? 57專欄3.1·多能互補(bǔ)項(xiàng)目：中德生態(tài)園泛能網(wǎng)項(xiàng)目，青島，山東 74專欄3.2·日本基于城市燃?xì)獾淖≌剂想姵叵到y(tǒng) 78專欄3.3·德國(guó)電制氣的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 84專欄3.4·協(xié)鑫工業(yè)研究院能源微網(wǎng)項(xiàng)目 86專欄4.1·電力體制改革內(nèi)容及進(jìn)展 104專欄4.2·中國(guó)油氣體制改革內(nèi)容 107專欄4.3·歐盟排放權(quán)交易機(jī)制 108專欄4.4·地方政策案例——上海 110專欄4.5·能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享經(jīng)驗(yàn) 115執(zhí)行摘要Page|1中國(guó)能源轉(zhuǎn)型與分布式能源系統(tǒng)當(dāng)前，中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，但與此同時(shí)也不得不面對(duì)諸如空氣污染等日益嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)這樣的雙重目標(biāo)，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，以更高效和智能的方式來(lái)升級(jí)能源供應(yīng)和消費(fèi)，至關(guān)重要。這種經(jīng)濟(jì)和能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)型，伴隨著分布式能源相關(guān)成本的降低和能源系統(tǒng)的數(shù)字化進(jìn)程，為中國(guó)分布式能源發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。在這種背景下，本報(bào)告將現(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)定義為：為提高能源服務(wù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將本地能源供應(yīng)和需求以智能的方式聯(lián)系在一起，并通過(guò)使用高效和低碳技術(shù)來(lái)減少環(huán)境影響的能源系統(tǒng)?，F(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)使用先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，可將能效、可再生能源和清潔化石能源等資源進(jìn)行優(yōu)化組合。本報(bào)告的分析顯示，為充分抓住本次經(jīng)濟(jì)和能源環(huán)境雙重轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)，發(fā)展分布式能源需要一種更加系統(tǒng)化的方式。本報(bào)告將多方面內(nèi)容進(jìn)行綜合分析，形成了一種更為全面的分布式能源視角：（1）對(duì)分布式能源的技術(shù)組成和商業(yè)模式的綜述；（2）系統(tǒng)評(píng)估當(dāng)前分布式能源在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)障礙；（3）突出可能的政策選擇，用于增強(qiáng)政策和監(jiān)管的有效性。本報(bào)告包括了眾多中國(guó)和國(guó)際上的分布式能源案例分析。中國(guó)分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和主要障礙Page|2

中國(guó)很早就認(rèn)識(shí)到了分布式能源的眾多優(yōu)勢(shì)，比如通過(guò)使用熱電聯(lián)供提高效率等。但是在“十二五”時(shí)期，預(yù)想中的分布式能源快速發(fā)展并沒有發(fā)生；分布式能源，特別是天然氣分布式能源在中國(guó)的發(fā)展一直步履維艱。截至2015年，中國(guó)大約有分布式天然氣項(xiàng)目121個(gè)，總裝機(jī)容量只有140萬(wàn)千瓦左右，遠(yuǎn)落后于中國(guó)政府設(shè)定的目標(biāo)。由于存在的一系列經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和監(jiān)管挑戰(zhàn)，分布式能源系統(tǒng)市場(chǎng)在過(guò)去并不十分成熟。在經(jīng)濟(jì)方面，清潔能源依然比煤炭更為昂貴；技術(shù)方面，分布式能源項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)需準(zhǔn)確確定不同能源服務(wù)（熱、電、冷）的需求，裝機(jī)和負(fù)荷的不匹配會(huì)影響項(xiàng)目建成后的利用率和經(jīng)濟(jì)性；監(jiān)管方面，有效地接入和使用電、氣和區(qū)域供暖（供冷）網(wǎng)絡(luò)是常見的障礙。網(wǎng)絡(luò)接入在兩方面與分布式能源有關(guān)：首先是獲得燃料的途徑（特別是天然氣），其次是銷售電力和其他能源服務(wù)的渠道。在實(shí)際中，分布式能源項(xiàng)目很難通過(guò)向電網(wǎng)售電獲得合理的收益，電網(wǎng)公司和分布式項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)商的定位和職責(zé)也不清晰。由于分布式能源要將多種能源結(jié)合在一起，因此針對(duì)不同能源品種和能源供需政策之間的協(xié)調(diào)至關(guān)重要，不同層級(jí)政府間以及不同分布式能源技術(shù)部門之間的協(xié)調(diào)也很重要。這也給分布式能源的發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)。雖然還存在諸多挑戰(zhàn)，但最新的發(fā)展則鼓舞人心，包括天然氣供應(yīng)的改善、能源價(jià)格改革和設(shè)備價(jià)格的降低等。分布式光伏裝機(jī)也在過(guò)去兩年經(jīng)歷了創(chuàng)紀(jì)錄的增長(zhǎng)。中國(guó)分布式能源前景眾多因素正在重塑中國(guó)分布式能源的未來(lái)。如果能輔以合適的政策、市場(chǎng)和監(jiān)管框架，這些因素可以加快現(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用：中國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)能源需求的影響有利于分布式能源的推廣。更加依賴商業(yè)和服務(wù)業(yè)的經(jīng)濟(jì)意味著更為分散的能源需求，大型集中式負(fù)荷 Page|3（重工業(yè)部門）的比重不斷降低，而分布式負(fù)荷（辦公和小型工業(yè)設(shè)施）的比重則不斷提高。分布式能源有助于緩解當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，包括空氣質(zhì)量問(wèn)題和溫室氣體排放。與以煤炭為基礎(chǔ)的集中式能源系統(tǒng)相比，分布式能源可以大幅減少SO2、氮氧化物和顆粒物的排放，因?yàn)樘烊粴獍l(fā)電的排放要低得多，而分布式光伏等可再生能源技術(shù)在當(dāng)?shù)貏t是零排放。通過(guò)使用低碳或零碳能源，分布式能源可以減少CO2排放。促進(jìn)供暖和制冷的碳減排也是分布式能源的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)：供熱占全球能源相關(guān)CO2排放的30%，而其中的一半來(lái)自建筑部門。新的商業(yè)模式使得技術(shù)得以轉(zhuǎn)化為商機(jī)。在中國(guó)和世界各地，新的分布式能源商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)。正如本報(bào)告案例分析顯示，將多種供應(yīng)和需求技術(shù)協(xié)調(diào)整合在一起，可以為客戶提供更優(yōu)化的能源服務(wù)。這些商業(yè)模式的中心從提供能源商品轉(zhuǎn)向提供綜合能源服務(wù)。政府目標(biāo)釋放出強(qiáng)烈的政策信號(hào)。中國(guó)能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃為分布式能源設(shè)置了眾多目標(biāo)。到2020年，在1.1億千瓦天然氣發(fā)電裝機(jī)中，分布式天然氣占1500萬(wàn)千瓦。光伏將是分布式可再生能源在“十三五”期間的主體，到2020年裝機(jī)將達(dá)到6000萬(wàn)千瓦。為應(yīng)對(duì)空氣污染和提高能源系統(tǒng)效 Page|4

率，許多地方政府也發(fā)布了關(guān)于分布式能源的支持政策?？偠灾@些因素都預(yù)示著中國(guó)分布式能源的廣闊前景：一種綜合、清潔的能源供應(yīng)方式，以高效和創(chuàng)新的方式滿足能源服務(wù)需求。但是，光憑這些有利因素并不足以克服前面提到的諸多挑戰(zhàn)。要實(shí)現(xiàn)這樣的廣闊前景，需要以一種綜合、協(xié)調(diào)的方式來(lái)發(fā)展分布式能源。支持中國(guó)分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的建議為實(shí)現(xiàn)能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃確定的目標(biāo)，推動(dòng)中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型，需要考慮一系列系統(tǒng)性的改革和支持政策。就短期而言，支持分布式能源公平地接入相關(guān)能源基礎(chǔ)設(shè)施（氣、電）以及透明、公開和可預(yù)期的上網(wǎng)電價(jià)是重點(diǎn)。另外，政府可以考慮制定明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保證能源數(shù)據(jù)的獲取，以推動(dòng)分布式能源的發(fā)展。這些政策可以增強(qiáng)投資者的信心，促進(jìn)市場(chǎng)加快成熟。長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，推動(dòng)電力、油氣和碳交易等相關(guān)領(lǐng)域的改革，將為分布式能源提供更公平的發(fā)展空間，進(jìn)一步發(fā)揮其對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的推動(dòng)作用。由于分布式能源本地化的特征，地方政府在其發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。地方政府有許多職責(zé)均與分布式能源相關(guān)：作為城市規(guī)劃者，地方政府可以將分布式能源融入到城市和能源發(fā)展規(guī)劃中；作為能源發(fā)展的推動(dòng)者，地方政府可以在中央政府政策基礎(chǔ)上，結(jié)合地方特點(diǎn)，有針對(duì)性地出臺(tái)支持政策；考慮到分布式能源低污染或零污染的特征，地方政府可以通過(guò)價(jià)格和政策機(jī)制促進(jìn)分布式能源進(jìn)入城市供熱及供冷網(wǎng)絡(luò)；作為能源監(jiān)管者，地方政府可以在監(jiān)管體系方面進(jìn)行創(chuàng)新，以更好地適應(yīng)分布式能源的需求；此外，作為能源消費(fèi)者，地方政府可以通過(guò)公共工程示范項(xiàng)目，來(lái)顯示分布式能源的優(yōu)勢(shì)并推動(dòng)其應(yīng)用。最后，有利的社會(huì)環(huán)境和政府服務(wù)、金融支持、技術(shù)研發(fā)和國(guó)際合作在分布式能源發(fā)展中也都十分重要。第一章分布式能源的核心價(jià)值與發(fā)展趨勢(shì)背景目前，中國(guó)正在加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源需求多元化進(jìn)程。中國(guó)近幾十年來(lái)能源需求的高速增長(zhǎng)主要源自鋼鐵和水泥等能源密集型工業(yè)部門，但是根據(jù)國(guó)際能源署的情景模擬來(lái)看，目前這些行業(yè)的能源需求很有可能已經(jīng)過(guò)了歷史高點(diǎn)，并將在2040年之前持續(xù)下降，進(jìn)一步降低中國(guó)的工業(yè)煤炭消費(fèi)（IEA,2016a）。在向內(nèi)需和服務(wù)主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，清潔能源將在能源體系中發(fā)揮更關(guān)鍵的作用，這一轉(zhuǎn)型也為分布式能源的發(fā)展創(chuàng)造了更大機(jī)會(huì)。在較大的資源環(huán)境約束和碳減排壓力下，中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將持續(xù)優(yōu)化。根據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)[1]，未來(lái)中國(guó)能源需求總量增速將放緩，煤炭將更多被天然氣和可再生能源等清潔能源替代。中國(guó)《能源“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出通過(guò)創(chuàng)新供給結(jié)構(gòu)，來(lái)引導(dǎo)能源需求結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級(jí)，在適度擴(kuò)大總需求的同時(shí)，在供給側(cè)去產(chǎn)能、去庫(kù)存、去杠桿、降成本、補(bǔ)短板，加強(qiáng)能源優(yōu)質(zhì)供給，擴(kuò)大清潔及可再生能源的有效供給。為確保2020年煤電裝機(jī)不超過(guò)11億千瓦，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等16部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革防范化解煤電產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)的意見》，提出2016—2020年間全國(guó)停建和緩建煤電1.5億千瓦（NDRC，NEAetal.，2017）。到2020年，非煤發(fā)電裝機(jī)將占中國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的45%以上，其中

Page|5水電占19%，風(fēng)電10.5%，太陽(yáng)能和天然氣各占5.5%，核電占2.9%（NDRCand NEA，2016a）。Page|6對(duì)能源企業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)家控煤、能效指標(biāo)等措施使得企業(yè)不得不考慮新的發(fā)展方向，發(fā)展分布式能源已成為企業(yè)生存發(fā)展內(nèi)在的現(xiàn)實(shí)需求。例如，國(guó)家電力投資集團(tuán)提出以清潔能源和綜合智慧能源為重點(diǎn)，積極推進(jìn)天然氣分布式能源、光伏發(fā)電等計(jì)劃；華電集團(tuán)提出嚴(yán)控常規(guī)煤電，大力推動(dòng)以重點(diǎn)能源替代為主要功能的分布式能源發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。在這種背景下，本報(bào)告討論分布式能源對(duì)于21世紀(jì)能源系統(tǒng)的意義，以及當(dāng)前在中國(guó)的發(fā)展情況和未來(lái)前景。關(guān)于本報(bào)告本報(bào)告是國(guó)際能源署和中國(guó)國(guó)家能源局開展更進(jìn)一步深入合作以來(lái)的第一個(gè)聯(lián)合報(bào)告性質(zhì)的成果。在過(guò)去的一年中，來(lái)自國(guó)際能源署和中國(guó)的專家精誠(chéng)合作，召開了五次研討會(huì)和兩次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，就中國(guó)分布式能源發(fā)展進(jìn)行了深入的研究和討論。接下來(lái)，國(guó)際能源署還將發(fā)布一系列相關(guān)報(bào)告，包括《世界能源展望2017》（包含中國(guó)特別報(bào)告），以及關(guān)于數(shù)字化、智能電網(wǎng)路線圖和中國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)等話題的報(bào)告。分布式能源是一個(gè)充滿活力且一直處于變化中的話題，關(guān)于其未來(lái)的發(fā)展依然有許多問(wèn)題有待更深入的研究。但這并沒有影響個(gè)人消費(fèi)者、企業(yè)以及大型公共事業(yè)機(jī)構(gòu)開始采取實(shí)際行動(dòng)推動(dòng)分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展。本報(bào)告的目的在于進(jìn)一步推動(dòng)關(guān)于分布式能源的研究和討論，并提供關(guān)于最新進(jìn)展的信息；希望在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)分布式能源發(fā)展的趨勢(shì)，突出未來(lái)的發(fā)展?jié)摿Γ⑻峁┮恍╆P(guān)于如何實(shí)現(xiàn)這一潛力的建議。正如一位專家指出，分布式能源的課題從現(xiàn)在開始做三十年也不會(huì)過(guò)時(shí)，本報(bào)告可被視為這一進(jìn)程的開始。本報(bào)告主要分為四個(gè)部分。本章主要給出了我們關(guān)于分布式能源系統(tǒng)的工作定義，并介紹了分布式能源系統(tǒng)及其核心價(jià)值。第二章介紹了構(gòu)成分布式 Page|7能源的主要技術(shù)和將這些技術(shù)結(jié)合在一起的商業(yè)模式。第三章集中論述了分布式能源在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)可能的發(fā)展前景，并探討了進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。第四章做了總結(jié)，并提出了關(guān)于加快分布式能源發(fā)展的可能的政策選擇和建議。一、分布式能源系統(tǒng)的定義分布式能源的主要優(yōu)勢(shì)是可以通過(guò)現(xiàn)代信息和通信技術(shù)（InformationandCommunicationTechnology，ICT），將當(dāng)?shù)氐牟煌茉淳C合到一起，來(lái)更好地滿足消費(fèi)者需求，提供清潔、可靠和可承受的能源。因此，我們把分布式能源系統(tǒng)（DistributedEnergySystems，DES）定義為：在靠近消費(fèi)側(cè)對(duì)分布式能源資源（DistributedEnergyResources，DERs）進(jìn)行智能組合，增加能源服務(wù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并降低環(huán)境影響的能源系統(tǒng)。在這種定義下，一些傳統(tǒng)的分布式能源并沒有包括其中。比如，備用柴油發(fā)電機(jī)或者效率一般且污染嚴(yán)重的區(qū)域供熱系統(tǒng)，在本報(bào)告中并不認(rèn)為屬于分布式能源。至于分布式能源的具體形式，本報(bào)告中包括：接入配電網(wǎng)或位于負(fù)荷中心附近的天然氣分布式能源、分布式可再生能源，以及分布式儲(chǔ)能、需求側(cè)響應(yīng)和能效技術(shù)等。關(guān)于分布式能源資源還有很多其他的定義。分布式能源系統(tǒng)的許多定義明確了接入的配電網(wǎng)的電壓等級(jí)，但是這些量化的電壓等級(jí)往往是為了配合具體管理措施和政策的要求。例如，得克薩斯州電力可靠性委員會(huì)（ElectricReliabilityCouncilofTexas，ERCOT）將其定義為接入60千伏及以下電壓等級(jí)。更寬泛的定義還包括熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（CombinedHeatandPower，CHP）等與配電網(wǎng)相連的其他資源，由于蒸汽和熱水的經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離短，因此熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也必須靠近需求側(cè)。紐約獨(dú)立系統(tǒng)交易運(yùn)行機(jī)構(gòu)（NewYorkIndependentSystem Operator，NYISO）采用更具體的定義：位于計(jì)量表之后近客戶端的資源。一Page|8些分布式能源資源的定義則比較關(guān)注能源生產(chǎn)技術(shù)，比如北美電力可靠性公司（NorthAmericanElectricReliabilityCorporation，NERC）的定義：“分布式能源資源，是指接入配電系統(tǒng)、而不接入NERC大電網(wǎng)、可生產(chǎn)電力的任意資源。”這一定義包括了分布式發(fā)電（DistributedGeneration，DG）和分布式儲(chǔ)能（DistributedStorage，DS）。也有人將定義進(jìn)一步拓展到包括需求側(cè)響應(yīng)（DemandResponse，DR），比如Burger提到，包括“對(duì)電力需求更加靈活且對(duì)價(jià)格有響應(yīng)的管理”（BurgerandLuke，2016）。智能電力聯(lián)盟（SmartElectricPowerAlliance，SEPA）的定義更為寬泛，既包括需求側(cè)響應(yīng)，也包括能效技術(shù)（SEPAandBlack&Veatch，2017a）。（一）分布式能源的發(fā)展動(dòng)力從電力的商業(yè)化供應(yīng)開始，人們一直在推動(dòng)和發(fā)展大型集中式發(fā)電設(shè)施，并通過(guò)輸配電網(wǎng)絡(luò)將其與終端用戶相連。得益于規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益和系統(tǒng)互聯(lián)帶來(lái)的可靠性，集中式系統(tǒng)一直處于主流地位。盡管如此，分布式發(fā)電也一直是電力系統(tǒng)的重要組成部分。分布式發(fā)電最初是應(yīng)用在醫(yī)院等關(guān)鍵區(qū)域，用來(lái)提供具有更高可靠性的備用電源。燃料多樣性和本地化也對(duì)分布式發(fā)電具有推動(dòng)作用，如利用當(dāng)?shù)氐恼託赓Y源，或者是與供熱、供冷等結(jié)合，提高綜合能源效率。另外，在一些人口密度較低的偏遠(yuǎn)地區(qū)，建立長(zhǎng)距離輸配電基礎(chǔ)設(shè)施的成本過(guò)高，分布式能源是最經(jīng)濟(jì)的選擇。最后，在允許自供的地區(qū)，大型能源用戶使用分布式發(fā)電來(lái)進(jìn)行價(jià)格對(duì)沖（系統(tǒng)電價(jià)高時(shí)使用分布式發(fā)電來(lái)代替）。政策和技術(shù)進(jìn)步為分布式能源發(fā)展創(chuàng)造了新的動(dòng)力。為應(yīng)對(duì)空氣污染、氣候變化及能源安全，各國(guó)都不斷提高可再生能源的發(fā)展目標(biāo)，這也往往促進(jìn)了分布式能源裝機(jī)的增加。政策的變化推動(dòng)了可再生能源裝機(jī)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，并且這一趨勢(shì)還將繼續(xù)（圖1.1）。而成本的下降，使得可再生能源已經(jīng)成為發(fā)電投資的主要方向，占過(guò)去五年全球發(fā)電投資的2/3左右（IEA，2017a）。一些國(guó)家針對(duì)分布式可再生能源的支持政策也推動(dòng)了分布式光伏等分布式可再生 Page|9能源的快速發(fā)展。近年來(lái)，支持熱電聯(lián)產(chǎn)的政策越來(lái)越多：美國(guó)支持工業(yè)水平的多聯(lián)產(chǎn)；中國(guó)計(jì)劃在2020年建成1500萬(wàn)千瓦的天然氣分布式多聯(lián)產(chǎn)（NDRCandNEA，2016a）；日本計(jì)劃到2030年使熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)達(dá)到1690萬(wàn)千瓦（METI2016）。圖1.1·部分國(guó)家風(fēng)電和光伏裝機(jī)占比和預(yù)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)·可再生能源在許多國(guó)家占比不斷提高資料來(lái)源:IEA(2017b),MarketReportSeries-Renewables2017,AnalysisandForecastto2022技術(shù)方面，一些重要發(fā)展趨勢(shì)正在改變分布式能源的格局。第一，由于光伏的模塊化特性，大型光伏系統(tǒng)的技術(shù)學(xué)習(xí)效應(yīng)在小型系統(tǒng)上也能體現(xiàn)：因?yàn)樗麄兪鞘褂猛瑯拥墓夥姘?。這在發(fā)電領(lǐng)域是不同尋常的，也是光伏成本快速下降的原因之一。第二，電池儲(chǔ)能技術(shù)在過(guò)去五年也同樣經(jīng)歷了成本的快速下降，與太陽(yáng)能光伏或其他分布式發(fā)電組合，提高了使用分布式能源的可能。第三，交通領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變也是一個(gè)關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車成本的不斷下降和主要汽車制造商雄心勃勃的計(jì)劃，正在轉(zhuǎn)變成不斷提高的電動(dòng)汽車保有量。2016年，全球新增電動(dòng)汽車數(shù)量達(dá)到了前所未有的75萬(wàn)輛（IEA，2017c）。對(duì)于電力需求增長(zhǎng)處于停滯或者下降的地區(qū)，這可能會(huì)推動(dòng)電能需求重新開始增長(zhǎng)。反過(guò)來(lái)，電動(dòng)汽車的發(fā)展使得智能充電和電網(wǎng)管理變得更加重要。第四，熱電聯(lián)產(chǎn) 和熱泵技術(shù)的發(fā)展，加深了電力和供熱需求之間的聯(lián)系。在高寒地區(qū)，將熱泵Page|10與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，可以提高余熱利用的效率。第五，信息和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展也深刻影響電力系統(tǒng)不同部門之間的聯(lián)系。先進(jìn)計(jì)量設(shè)施（AdvancedMeteringInfrastructure，AMI）的出現(xiàn)，使需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)成為可能，并可能徹底改變能源供應(yīng)者和用戶之間的聯(lián)系和商業(yè)模式。雖然不是必備條件，但先進(jìn)計(jì)量設(shè)施確實(shí)能加快需求側(cè)響應(yīng)的實(shí)施。家庭級(jí)、商業(yè)級(jí)和社區(qū)級(jí)能源管理技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了更高效與可靠的系統(tǒng)操作，為提供新的能源服務(wù)創(chuàng)造了可能。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用使得我們可以更好地理解客戶行為，也促進(jìn)了分布式能源服務(wù)水平的提高。這些技術(shù)趨勢(shì)與我們前面提到的分布式能源定義相吻合：通過(guò)不同資源的優(yōu)化組合，來(lái)提供能源服務(wù)。我們可以將分布式能源系統(tǒng)視為一個(gè)以客戶能源服務(wù)為中心的能源供應(yīng)系統(tǒng)，該能源供應(yīng)系統(tǒng)對(duì)多種能源供給方式進(jìn)行整合，提供最佳的整體解決方案，從而形成各種能源資源和業(yè)務(wù)模式的集成優(yōu)化。（二）分布式能源在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的角色分布式能源系統(tǒng)有望在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中扮演關(guān)鍵角色（IEA，2017d）。以服務(wù)為導(dǎo)向的綜合供能方式有助于提高系統(tǒng)效率，也能改變終端用戶和服務(wù)供應(yīng)商之間的關(guān)系。技術(shù)方面，分布式能源系統(tǒng)既給區(qū)域配電網(wǎng)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，也帶來(lái)了機(jī)遇。如果管理不當(dāng)，高比例的分布式光伏、分布式儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)升級(jí)的需求。但是如果將這些資源和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)使用智能配電系統(tǒng)，則能夠提高收益，在減少電網(wǎng)投資需求的同時(shí)還具有提供系統(tǒng)服務(wù)能力，比如無(wú)功支撐、調(diào)峰和輔助服務(wù)。另外，結(jié)合了智能設(shè)備和能源管理系統(tǒng)的先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施，能對(duì)用戶需求作出快速響應(yīng)，可以在不影響服務(wù)質(zhì)量的前提下接納大量可再生能源并網(wǎng)（RahimiandIpakchi，2016）。從經(jīng)濟(jì)性的角度講，分布式能源系統(tǒng)創(chuàng)造了新的價(jià)值鏈，并可能創(chuàng)造不同于傳統(tǒng)公共服務(wù)公司的新的商業(yè)模式和盈利增長(zhǎng)點(diǎn)。這對(duì)于現(xiàn)有的市場(chǎng)參與者 Page|11來(lái)說(shuō)，不僅帶來(lái)了機(jī)會(huì)，也有挑戰(zhàn)。通常，分布式能源系統(tǒng)將會(huì)引入新的參與者，比如第三方集成商和能源服務(wù)公司（EnergyServiceCompanies，ESCOs），在電力、供熱及儲(chǔ)能方面都可以增加市場(chǎng)的選擇。傳統(tǒng)上，這些市場(chǎng)大多具有自然壟斷性質(zhì)，競(jìng)爭(zhēng)有限。但需要在政策和監(jiān)管上做出一系列的改變，以提供一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，比如關(guān)于（系統(tǒng)）接入費(fèi)、體現(xiàn)成本的系統(tǒng)收費(fèi)以及對(duì)輔助服務(wù)的激勵(lì)等（Cossent，GóMezandFrías，2009）。在制度層面，分布式能源系統(tǒng)同樣帶來(lái)挑戰(zhàn)與機(jī)遇。以前，傳統(tǒng)監(jiān)管方式是分布式能源發(fā)展面臨的一大阻力（IEA，2002）。由于缺乏供暖和制冷基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略規(guī)劃，再加上當(dāng)?shù)啬茉磧r(jià)格無(wú)法完全反映生產(chǎn)成本，熱電聯(lián)產(chǎn)也面臨著挑戰(zhàn)（IEA，2014a）。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)要求建立合理的責(zé)任機(jī)制，促進(jìn)新商業(yè)模式的出現(xiàn)。受管制的電價(jià)制度也是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。必須對(duì)電價(jià)制度進(jìn)行評(píng)估，考慮供電公司和消費(fèi)者之間的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)，從而保證定價(jià)公平合理，既能激勵(lì)消費(fèi)者，又能激勵(lì)能源服務(wù)供應(yīng)商。二、分布式能源的核心價(jià)值本部分將重點(diǎn)介紹分布式能源可能帶來(lái)的一系列價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)分布式能源的價(jià)值，需要一個(gè)良好的政策和監(jiān)管環(huán)境，以及分布式能源和大型、集中式能源之間的智能結(jié)合。（一）接近客戶端根據(jù)分布式能源的定義，它們都接近客戶端，這不僅是其區(qū)別于傳統(tǒng)集中式系統(tǒng)的最基本特點(diǎn)，也帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)。 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充分利用當(dāng)?shù)刭Y源。分布式能源可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源稟賦、氣候條件、地理格局等因素，對(duì)天然氣、風(fēng)、光、地?zé)?、生物質(zhì)、工業(yè)余熱余壓等不同資源進(jìn)行就地轉(zhuǎn)化，形成符合當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)的能源生產(chǎn)與供應(yīng)系統(tǒng)，降低對(duì)外部能源的依賴，提高能源安全保障。而且，分布式能源系統(tǒng)還有利于用戶在能源供應(yīng)中發(fā)揮積極作用，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)能源系統(tǒng)的所有權(quán)感。因此，這也會(huì)給大型公共事業(yè)公司的傳統(tǒng)商業(yè)模式帶來(lái)挑戰(zhàn)。專欄1.1·分布式能源對(duì)提高系統(tǒng)恢復(fù)能力的貢獻(xiàn)自然災(zāi)害是能源基礎(chǔ)設(shè)施的重要威脅之一。電力系統(tǒng)的復(fù)雜度和整體性，使得大規(guī)模集中式電力系統(tǒng)面對(duì)自然災(zāi)害的脆弱性也充分顯現(xiàn)。例如2012年10月29日晚，颶風(fēng)“桑迪”在新澤西州登陸，造成美國(guó)東部地區(qū)共有17個(gè)州810萬(wàn)戶停電，最西波及密歇根州。而電力化和信息化的不斷加強(qiáng)，使得人類經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生活越來(lái)越依賴于電力。大面積斷電一旦發(fā)生，將對(duì)社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)和居民生活帶來(lái)巨大影響，尤其是對(duì)于生產(chǎn)、生活中特別重要的負(fù)荷，比如銀行、證券和醫(yī)院等。與集中式電力系統(tǒng)相比，分布式能源系統(tǒng)可以以一種相對(duì)獨(dú)立的方式運(yùn)行，為提高電力系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力提供了另外一種選擇。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生而造成電網(wǎng)斷電時(shí)，這些系統(tǒng)可以迅速啟動(dòng)發(fā)電，確保醫(yī)院、通信、媒體等重要用戶的供電。颶風(fēng)“桑迪”襲擊時(shí)，紐約大學(xué)的分布式能源系統(tǒng)展示了出色的可靠性，不僅為校園提供了不間斷的電力、制熱和制冷，也成為紐約市政府緊急救災(zāi)指揮所和災(zāi)民安置點(diǎn)。其次，分布式能源可以通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速拆裝，在道路損壞等情況下，便于搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中攜帶組裝，根據(jù)險(xiǎn)情需要將移動(dòng)電源和重要負(fù)荷動(dòng)態(tài)連接。而且，在災(zāi)后恢復(fù)中，各種重建工作的開展離不開電力的支持，短期內(nèi)會(huì)帶來(lái)電力負(fù)荷的增加。分布式能源系統(tǒng)也可以作為集中式系統(tǒng)在大負(fù)荷下的補(bǔ)充，分散其負(fù)擔(dān)。資料來(lái)源:TIME(2012),HurricaneSandyBytheNumbers;ScientificAmerican2013,AreMicrogridstheAnswertoCity-DisruptingDisasters?降低能源輸送成本。輸配電成本是電力系統(tǒng)成本的重要部分，大約占電力總成本的30%（IEA，2014b）。在電力供給和需求本地平衡的情況下，分 Page|13布式發(fā)電通過(guò)讓供給接近需求、減少輸電和配電網(wǎng)的使用，節(jié)省了遠(yuǎn)距離傳輸配送系統(tǒng)建設(shè)、維護(hù)、升級(jí)換代等帶來(lái)的人力、物力及時(shí)間成本投入。但是，分布式能源的增加會(huì)影響大型基礎(chǔ)設(shè)施的收益，因此電網(wǎng)收費(fèi)的設(shè)定應(yīng)準(zhǔn)確反映分布式能源對(duì)系統(tǒng)的價(jià)值。提供定制化能源供應(yīng)。分布式能源可以圍繞用戶的需求進(jìn)行個(gè)性化定制，針對(duì)工業(yè)園區(qū)、商業(yè)中心、數(shù)據(jù)中心、大型綜合體、辦公設(shè)施、醫(yī)療設(shè)施、交通樞紐、文體設(shè)施等不同用戶的能源消費(fèi)特征，包括用戶的冷熱負(fù)荷、負(fù)荷穩(wěn)定性、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間等，為客戶量身配置與定制各種能源。專欄1.2·上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目，上海上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目建設(shè)2臺(tái)1165千瓦的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組+2臺(tái)1047千瓦的熱水型溴化鋰制冷機(jī)組、2臺(tái)1368千瓦的板式熱水換熱器和配套輔助系統(tǒng)，與上海中心市政電網(wǎng)、冰蓄冷、鍋爐、電制冷機(jī)組等共同構(gòu)成大廈的能源中心，為大廈地下5層至地上7層提供天然氣冷、熱、電能源供應(yīng)服務(wù)，供能總面積27.97萬(wàn)平方米。上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目建設(shè)2臺(tái)1165千瓦的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組+2臺(tái)1047千瓦的熱水型溴化鋰制冷機(jī)組、2臺(tái)1368千瓦的板式熱水換熱器和配套輔助系統(tǒng)，與上海中心市政電網(wǎng)、冰蓄冷、鍋爐、電制冷機(jī)組等共同構(gòu)成大廈的能源中心，為大廈地下5層至地上7層提供天然氣冷、熱、電能源供應(yīng)服務(wù)，供能總面積27.97萬(wàn)平方米。在一年供熱期中，1月份熱負(fù)荷最大，為10.0兆瓦；12月份熱負(fù)荷最小，為6.1兆瓦。在一年供冷期中，7月份冷負(fù)荷最大，為12.9兆瓦；3月份冷負(fù)荷最小，為0.9兆瓦。按照基礎(chǔ)冷負(fù)荷滿足運(yùn)行小時(shí)在3920小時(shí)以上，年設(shè)計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)不低于5360小時(shí)，年發(fā)電量12488.8兆瓦時(shí)，年供熱量16651吉焦，年供冷量31729吉焦。資料來(lái)源：中國(guó)能源網(wǎng)（2016），上海中心大廈天然氣分布式能源項(xiàng)目介紹。（二）高能效高能效是分布式能源的顯著特征，也是分布式能源持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。高能效主要通過(guò)以下四種方式實(shí)現(xiàn)。 ? 多聯(lián)供和能源梯級(jí)利用。能源的梯級(jí)利用是指將發(fā)電廢熱進(jìn)一步用于發(fā)電Page|14或制冷和供熱服務(wù)，綜合能源利用效率可達(dá)70%～90%。因?yàn)槔?、熱等能源更適合短距離輸送，分布式能源非常適合實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。專欄1.3·上海迪士尼樂(lè)園分布式能源站，上海上海迪士尼樂(lè)園占地116公頃，近百座建筑物，是全球首個(gè)采用分布式能源系統(tǒng)的迪士尼樂(lè)園。集供冷、熱、電和壓縮空氣（用于過(guò)山車等游戲設(shè)施）為一體的四聯(lián)供分布式能源站，以高效能和環(huán)保的方式滿足園區(qū)的制冷、制熱、生活熱水及壓縮空氣動(dòng)力的需求，同時(shí)改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)和調(diào)峰性能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與綠色效益共贏。按照傳統(tǒng)模式，這四種能源產(chǎn)品需要建設(shè)不同的能源供給站。但是，四聯(lián)供分布式能源中心可以肩負(fù)一個(gè)“綜合能源加工廠”的功能，通過(guò)消耗單一類型的能源天然氣，一站式解決園區(qū)的能源供應(yīng)。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)10×4.4兆瓦燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組，一期建設(shè)規(guī)模為5×4.4兆瓦燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組，余熱利用設(shè)備采用5臺(tái)煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組，單機(jī)制冷、制熱量分別為3490千瓦、3478千瓦。同時(shí)，采用了4臺(tái)離心式冷水機(jī)組、3臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t及與水9.894138萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米；發(fā)電效率45.4%，電冷比、電熱比均為1.12，一次能源綜合利用效率達(dá)到85.9%?；谥悄軆?yōu)化控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目可以更為準(zhǔn)確地將能源生產(chǎn)與能源需求相匹配。通過(guò)溫度傳感器、壓力傳感器和超聲波流量計(jì)接收裝置，對(duì)總管網(wǎng)水溫、水壓變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊锌刂葡到y(tǒng)。進(jìn)而，基于這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式能源站的各種不同設(shè)備進(jìn)行集中控制和優(yōu)化協(xié)調(diào)，對(duì)園區(qū)能源需求變化做出及時(shí)響應(yīng)。此外，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，還能提前預(yù)測(cè)園區(qū)的能源需求，給出各主要設(shè)備的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與需求的最優(yōu)匹配。資料來(lái)源：新華網(wǎng)（2017），中國(guó)能源網(wǎng)管網(wǎng)水溫、水壓變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊锌刂葡到y(tǒng)。進(jìn)而，基于這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式能源站的各種不同設(shè)備進(jìn)行集中控制和優(yōu)化協(xié)調(diào)，對(duì)園區(qū)能源需求變化做出及時(shí)響應(yīng)。此外，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，還能提前預(yù)測(cè)園區(qū)的能源需求，給出各主要設(shè)備的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與需求的最優(yōu)匹配。資料來(lái)源：新華網(wǎng)（2017），中國(guó)能源網(wǎng)多能互補(bǔ)。分布式能源可以根據(jù)用戶的地理位置、資源稟賦、消費(fèi)特征等，將風(fēng)能、太陽(yáng)能、天然氣、氫能、生物質(zhì)能等不同類型的能源進(jìn)行優(yōu)化組合，提高能源系統(tǒng)的綜合利用效率。專欄1.4·貴安多能互補(bǔ)項(xiàng)目，貴州貴州省貴安云谷多能互補(bǔ)項(xiàng)目采用1種清潔能源+3種再生能源，即天然氣熱電冷三聯(lián)供和水源熱泵、太陽(yáng)能光熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等4種能源，按照“以熱定電”“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的原則，為總建筑面積約50萬(wàn)平方米的建筑物提供夏季制冷、冬季制熱、全年生活熱水以及電力等能源需求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷15165.4千瓦，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷13303.9千瓦，總發(fā)電功率2.8兆瓦。與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)、鍋爐供熱系統(tǒng)相比，制冷總裝機(jī)容量減少約45%～55%，電力裝機(jī)容量減少約30兆瓦，與設(shè)置分體空調(diào)相比可減少電力裝機(jī)容量約70兆瓦。根據(jù)計(jì)劃，到“十三五”末，貴安將建設(shè)完成10座多能互補(bǔ)分布式能源站和一個(gè)智慧能源管理中心，滿足43平方千米的科技新城多種能源需求。貴州省貴安云谷多能互補(bǔ)項(xiàng)目采用1種清潔能源+3種再生能源，即天然氣熱電冷三聯(lián)供和水源熱泵、太陽(yáng)能光熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等4種能源，按照“以熱定電”“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的原則，為總建筑面積約50萬(wàn)平方米的建筑物提供夏季制冷、冬季制熱、全年生活熱水以及電力等能源需求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷15165.4千瓦，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷13303.9千瓦，總發(fā)電功率2.8兆瓦。與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)、鍋爐供熱系統(tǒng)相比，制冷總裝機(jī)容量減少約45%～55%，電力裝機(jī)容量減少約30兆瓦，與設(shè)置分體空調(diào)相比可減少電力裝機(jī)容量約70兆瓦。根據(jù)計(jì)劃，到“十三五”末，貴安將建設(shè)完成10座多能互補(bǔ)分布式能源站和一個(gè)智慧能源管理中心，滿足43平方千米的科技新城多種能源需求。資料來(lái)源：人民網(wǎng)（2017），貴安新區(qū)建設(shè)國(guó)內(nèi)首座“1+3”多能互補(bǔ)分布式智慧能源站余熱余壓利用。鋼鐵、有色金屬、化工、水泥、陶瓷等行業(yè)存在大量的副產(chǎn)熱能和壓差資源，包括焦?fàn)t氣、高爐氣、轉(zhuǎn)爐氣、煙氣、高爐爐頂壓差 Page|16

等。比如碳素廠煅燒爐排出的大量高溫?zé)煔?，溫度約850～900攝氏度。通過(guò)廢熱和余壓利用，為生產(chǎn)及生活供熱、供電、制冷，既能減少能源的消耗、提高能源利用效率，也能減少污染物排放，是工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的重要舉措。（三）低碳清潔分布式能源可以促進(jìn)從以化石能源為主的集中式能源系統(tǒng)向更清潔、更多元化的能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，包括使用風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等可再生能源以及天然氣等低碳能源。這能帶來(lái)很多好處，既有直接的，比如提供了一種清潔的發(fā)電方式；也有可能是間接的，比如為可再生能源并網(wǎng)提供靈活性[2]。降低空氣污染物排放。與以煤為主的集中式電力系統(tǒng)相比，分布式能源可以大幅減少SO2、NOX和粉塵的排放。因?yàn)樘烊粴獍l(fā)電的排放要低得多，而風(fēng)電和太陽(yáng)能在當(dāng)?shù)貏t是零排放。比如，上海中心大廈項(xiàng)目每年減少SO2排放38噸；貴州貴安智慧能源項(xiàng)目每年減少SO2排放498噸，粉塵249噸?，F(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)還可以避免傳統(tǒng)生物質(zhì)燃料使用帶來(lái)的顆粒物排放問(wèn)題（REN21，2016）。減少碳排放。通過(guò)使用低碳或零碳燃料，分布式能源可以減少CO2以減少供熱和制冷的碳排放也是分布式能源的眾多優(yōu)勢(shì)之一：供熱占全球能源有關(guān)CO2排放的30%，這其中的一半熱量用于建筑（IEA，2014c）。通過(guò)使用天然氣（沼氣、生物質(zhì)氣）熱電聯(lián)供或低碳電力，可以有效減少熱能需求引起的碳排放。例如，上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目、貴州貴安多能互補(bǔ)項(xiàng)目和上海迪士尼樂(lè)園分布式能源站每年分別可以減少CO2排放4855噸、61464噸和75542噸。減少化石能源的消耗。通過(guò)使用可再生能源和清潔能源，分布式能源可以減少化石能源的消費(fèi)，也減少了由于化石能源開采、運(yùn)輸?shù)葞?lái)的生態(tài) Page|17環(huán)境破壞和能源消耗。例如，上海中心大廈分布式能源項(xiàng)目、貴州貴安多能互補(bǔ)項(xiàng)目和上海迪士尼樂(lè)園分布式能源站每年分別可節(jié)約標(biāo)煤1890噸、24884噸和21883噸。專欄1.5·美國(guó)能源部——分布式能源資源項(xiàng)目2001年，美國(guó)能源部啟動(dòng)了一項(xiàng)分布式能源資源項(xiàng)目。該項(xiàng)目的目標(biāo)是開發(fā)并促進(jìn)住宅和工業(yè)領(lǐng)域采用多種成本競(jìng)爭(zhēng)的綜合分布式發(fā)電和熱能技術(shù)，提高發(fā)電、交付和使用效率，提高電力可靠性，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該項(xiàng)目進(jìn)行了研究，改進(jìn)了微型渦輪機(jī)、先進(jìn)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)渦輪機(jī)以及先進(jìn)的熱技術(shù)。該項(xiàng)目的重點(diǎn)是提高設(shè)備的效率和集成度。該項(xiàng)目建立了制造商、能源服務(wù)供應(yīng)商、項(xiàng)目開發(fā)人員、州及聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、利益集團(tuán)和消費(fèi)者之間的伙伴關(guān)系。研發(fā)工作集中在兩個(gè)主要領(lǐng)域：技術(shù)開發(fā)，以及終端使用系統(tǒng)和集成。此外，該項(xiàng)目還涉及分銷部門的數(shù)字化和需求側(cè)管理。這個(gè)項(xiàng)目取得的成就包括：低排放渦輪機(jī)的最終設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；三個(gè)能效比為1.4的可逆式熱泵的安裝；一個(gè)先進(jìn)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率提高了6%；一個(gè)全功能CHP系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，該CHP系統(tǒng)包含一個(gè)渦輪，一個(gè)吸收式制冷機(jī)和一個(gè)控制系統(tǒng)。資料來(lái)源:NREL(2001)DistributedEnergyResourcesProgramPage|18

三、分布式能源的發(fā)展趨勢(shì)（一）體現(xiàn)客戶訴求為完全實(shí)現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的全部潛力，不能光從技術(shù)的角度考慮分布式能源可以提供的服務(wù)，采取什么技術(shù)很少僅僅通過(guò)成本—收益分析來(lái)決定。創(chuàng)新性產(chǎn)品的吸引力往往是其迅速推廣的潛力，汽車或移動(dòng)電話就是例子。盡管技術(shù)能直接提供的服務(wù)是關(guān)鍵部分，但技術(shù)選擇也是消費(fèi)者表達(dá)個(gè)人愛好、價(jià)值觀和身份的一種方式。這是將分布式能源系統(tǒng)和集中式能源系統(tǒng)區(qū)分開的一個(gè)重要特征。一個(gè)普通家庭永遠(yuǎn)不可能擁有一座燃煤電廠，也不可能感覺到他們參加到了燃煤電廠建設(shè)的決策過(guò)程；從電網(wǎng)購(gòu)電無(wú)法控制電的來(lái)源。相反，消費(fèi)者對(duì)于能源消費(fèi)裝置擁有很大的選擇權(quán)，包括電器、大部分的供熱系統(tǒng)和汽車等。通過(guò)分布式能源，消費(fèi)者有機(jī)會(huì)在不同層面上參與進(jìn)來(lái)，他們可以擁有自己的發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能裝置以及智能設(shè)備。這與所有的利益相關(guān)者都有關(guān)：越來(lái)越多的房屋擁有者，或大或小的企業(yè)主，以及諸如地方政府之類的機(jī)構(gòu)，都可以參與到分布式能源解決方案中來(lái)，作為一種表達(dá)他們價(jià)值觀的方式，無(wú)論是出于顯示應(yīng)對(duì)氣候變化的決心，還是參與到最新的智能化趨勢(shì)中。盡管很難量化這種驅(qū)動(dòng)因素，但這很可能影響分布式能源的未來(lái)，至少?gòu)亩ㄐ越嵌瓤词沁@樣的。分布式能源的這一屬性使得預(yù)測(cè)其發(fā)展變得更有挑戰(zhàn)性。大型公共事業(yè)公司都有一套類似的、基于利益最大化的決策過(guò)程。相反，終端消費(fèi)者在決策時(shí)受經(jīng)濟(jì)和非經(jīng)濟(jì)因素共同影響，使得他們決策的出發(fā)點(diǎn)有很大的分化和不同，最終使得預(yù)測(cè)分布式能源的發(fā)展方式變得更難。（二）能源服務(wù)化分布式能源企業(yè)不僅可以通過(guò)銷售電力和其他能源產(chǎn)品來(lái)獲取收益，還可以通過(guò)提供其他服務(wù)，比如智能負(fù)荷和分布式能源系統(tǒng)的靈活性潛力。通過(guò)將分布式能源系統(tǒng)、集中式能源系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、用戶終端 Page|19系統(tǒng)等進(jìn)行深度集成，可以提供一系列的創(chuàng)新性服務(wù)。最終，不僅電力和能源服務(wù)可以帶來(lái)收益，能源使用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也能帶來(lái)收益。面向終端客戶的能源優(yōu)化服務(wù)。通過(guò)智能計(jì)量技術(shù)，可以對(duì)終端用戶的熱、氣、電等不同能源的生產(chǎn)與消耗進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量、記錄、存儲(chǔ)和讀取，為優(yōu)化客戶的能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式提供信息基礎(chǔ)?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)對(duì)用戶的能源消費(fèi)與生產(chǎn)記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、分析、診斷，深刻理解用戶的能源消費(fèi)模式和特點(diǎn)。比如，可以為客戶提供最經(jīng)濟(jì)的能源組合選擇，包括什么時(shí)候使用公共電網(wǎng)的電，什么時(shí)候使用自發(fā)電，光伏或天然氣發(fā)電的出力多少，如何實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，如何選擇合適大小的熱泵，等等；進(jìn)而結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)與家用電器、電動(dòng)汽車、充電設(shè)施等用戶終端電器設(shè)施的相互通信與深度融合，提供集成化的需求側(cè)管理和能源優(yōu)化服務(wù)。能源服務(wù)公司可以通過(guò)使用能源管理合同的方式來(lái)分享分布式能源系統(tǒng)流程優(yōu)化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益。有效整合和配置各種能源類型的能力很大程度上取決于這種服務(wù)的質(zhì)量。專欄1.6·南方電網(wǎng)智慧能源綜合示范小區(qū)，廣州，廣東2017年3月28日，南方電網(wǎng)在廣州中新知識(shí)城建成南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)首個(gè)基于四網(wǎng)融合的“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源綜合示范小區(qū)”項(xiàng)目，小區(qū)內(nèi)共有21棟樓，合計(jì)約1450戶。電力光纖入戶是整個(gè)項(xiàng)目的物理基礎(chǔ)。光纖復(fù)合低壓電纜將光纜與電纜合二為一，通過(guò)對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)接入，將電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、電話網(wǎng)融合為一張網(wǎng)，為電力、能源數(shù)據(jù)及智能家居控制數(shù)據(jù)等不同類型能源流和信息流的傳輸與互通提供了可能。電表、水表和氣表智能化改造是整個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵。電、水、氣三表數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一的集中采集設(shè)備和小區(qū)專用光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)量表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳2017年3月28日，南方電網(wǎng)在廣州中新知識(shí)城建成南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)首個(gè)基于四網(wǎng)融合的“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源綜合示范小區(qū)”項(xiàng)目，小區(qū)內(nèi)共有21棟樓，合計(jì)約1450戶。電力光纖入戶是整個(gè)項(xiàng)目的物理基礎(chǔ)。光纖復(fù)合低壓電纜將光纜與電纜合二為一，通過(guò)對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)接入，將電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、電話網(wǎng)融合為一張網(wǎng)，為電力、能源數(shù)據(jù)及智能家居控制數(shù)據(jù)等不同類型能源流和信息流的傳輸與互通提供了可能。電表、水表和氣表智能化改造是整個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵。電、水、氣三表數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一的集中采集設(shè)備和小區(qū)專用光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)量表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳Page|20

抄表，只需10秒即完成對(duì)一棟樓所有用戶的抄表工作，有效提高準(zhǔn)確度和工作效率。同時(shí)，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和故障診斷，分析系統(tǒng)損耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表、水表、氣表等的“抄、算、管、控”一體化、智能化管理。系統(tǒng)記錄的電量可以精確到每個(gè)電器在不同時(shí)間段的情況。如每一天不同時(shí)段燈光、冰箱、電視、空調(diào)等電器的分別電量，為通過(guò)大數(shù)據(jù)分析深入了解用戶需求提供了基礎(chǔ)。進(jìn)而，在四網(wǎng)融合和三表集抄的基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式能源、充電設(shè)施、智能家居、智能小區(qū)綜合管理系統(tǒng)等其他模塊，將能源與信息深度融合，形成電量、水量與燃?xì)饬肯M(fèi)的海量數(shù)據(jù)，充分了解用戶的能源消費(fèi)習(xí)慣、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)特點(diǎn)，合理優(yōu)化用戶的電力、水、燃?xì)獾鹊南M(fèi)支出。以此為切入點(diǎn)，結(jié)合具有不同場(chǎng)景模式的智慧家庭等技術(shù)，可以將這一項(xiàng)目升級(jí)推廣到其他社區(qū)。而且，也可以將其應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域。比如，在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，每臺(tái)用電設(shè)備的能耗高低、能耗結(jié)構(gòu)、能耗時(shí)段，滿足不同倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施溫度和濕度要求的能耗結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。資料來(lái)源：中華網(wǎng)（2017），廣州建成南方五省區(qū)內(nèi)首個(gè)四網(wǎng)融合智能小區(qū)項(xiàng)目面向能源系統(tǒng)的增值服務(wù)。除了少數(shù)離網(wǎng)運(yùn)行的分布式能源系統(tǒng)，大多數(shù)分布式能源系統(tǒng)都接入配電網(wǎng)，從而產(chǎn)生了與集中式能源系統(tǒng)的能源和信息交互。分布式能源可以為集中式能源系統(tǒng)提供增值服務(wù)，包括調(diào)峰、調(diào)頻、系統(tǒng)備用和改善電能質(zhì)量等。如果配合儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)的話，這些功能還能進(jìn)一步增強(qiáng)。（三）業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化正如我們已經(jīng)指出的，分布式能源系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行定制。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要協(xié)調(diào)很多分散的系統(tǒng)組成部分的運(yùn)行。只有通過(guò)使用信息和通信技術(shù)才能快速和高效地將這些部分綜合在一起，比如數(shù)字傳感器和控制系統(tǒng)、智能計(jì)量等。而大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算等技術(shù)的使用還可以進(jìn)一步帶來(lái)其他收益。因此，分布式能源可以促進(jìn)新的、數(shù)字化的方式出現(xiàn)，比如虛擬電廠和智能微電網(wǎng)。這也增強(qiáng)了能源系統(tǒng)的數(shù)字化，提高了終端用戶裝置的一體化程度。在傳統(tǒng)的集中式能源系統(tǒng)中，價(jià)值鏈上的不同部分，比如發(fā)電廠、輸電線路、配電網(wǎng)和終端用戶，或者發(fā)電廠、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲(chǔ)能之間是涇渭分明的，而在分布式能源系統(tǒng)中他們則會(huì)趨向于重合。這使得分布式能源系統(tǒng)可以將能源系統(tǒng)的不同部分以智能化的方式聯(lián)系起來(lái)，包括：分布式能源之間的時(shí)間耦合。分布式能源在時(shí)間軸的耦合體現(xiàn)兩個(gè)方面。第一是通過(guò)對(duì)風(fēng)、光、氣等不同分布式能源發(fā)電時(shí)間的耦合，實(shí)現(xiàn)能源供給的最優(yōu)化，降低能源系統(tǒng)的供給成本。第二是結(jié)合需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，將能源的供給在時(shí)間軸上與能源的需求相耦合，實(shí)現(xiàn)能源使用成本的最低。分布式能源之間的空間耦合。不同區(qū)域的分布式能源，比如不同的家庭、建筑、社區(qū)或工業(yè)園區(qū)，由于能源供給與需求的非同步性，可以通過(guò)優(yōu)化相互之間的空間拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能源交易，實(shí)現(xiàn)分布式能源之間的空間耦合。分布式能源與集中式能源的時(shí)間耦合。以儲(chǔ)能系統(tǒng)和需求側(cè)響應(yīng)為支撐，結(jié)合虛擬電廠和智能微網(wǎng)等模式，分布式能源可以與集中式能源優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的最優(yōu)化。分布式能源與集中式能源的空間耦合。在大電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)、農(nóng)牧地區(qū)，可以實(shí)施獨(dú)立運(yùn)行的能源島項(xiàng)目，大幅降低輸配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，通過(guò)空間耦合，實(shí)現(xiàn)分布式能源與集中式能源在整體能源系統(tǒng)中的優(yōu)化組合。隨著信息和通信、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等創(chuàng)新性技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)字化滲透到能源系統(tǒng)的每一個(gè)部分。同時(shí)，分布式數(shù)字交易技術(shù)（區(qū)塊鏈技術(shù)）的

Page|21發(fā)展和應(yīng)用使得未來(lái)分布式能源有可能無(wú)需通過(guò)集中式交易系統(tǒng)，這將為能源 在城市或社區(qū)層面進(jìn)行交易提供基礎(chǔ)。Page|22本章在討論分布式能源定義和概述分布式能源系統(tǒng)如何與能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型大背景相吻合的基礎(chǔ)上，提供了關(guān)于分布式能源系統(tǒng)的簡(jiǎn)要介紹。同時(shí)介紹了分布式能源系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的主要價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素?？偟膩?lái)說(shuō)，分布式能源可以同時(shí)優(yōu)化從能源供應(yīng)到需求的一系列過(guò)程，更好地滿足特定的能源服務(wù)需求；從系統(tǒng)的角度，最大化了能源供應(yīng)效率。同時(shí)，分布式能源系統(tǒng)還有助于形成一個(gè)更穩(wěn)定、可靠和清潔的能源系統(tǒng)。本章最后討論的三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是基于不同的技術(shù)：分布式能源系統(tǒng)依賴更小規(guī)模的資源，使得消費(fèi)者有機(jī)會(huì)直接參與到能源系統(tǒng)中；分布式能源使用的技術(shù)可以將不同的能源部門聯(lián)系在一起并提供更好的能源服務(wù)；智能控制和數(shù)字技術(shù)對(duì)分布式能源業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化的發(fā)展有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。第二章分布式能源技術(shù)和商業(yè)模式上一章介紹了分布式能源系統(tǒng)的定義、主要價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素和發(fā)展趨勢(shì)，本章致力于從兩方面提供更深入的分析：第一部分討論構(gòu)成分布式能源系統(tǒng)的技術(shù)；第二部分重點(diǎn)介紹幾種商業(yè)模式，探討技術(shù)如何與商業(yè)相結(jié)合。一、技術(shù)（一）發(fā)電技術(shù)

Page|2511熱電聯(lián)產(chǎn)（CombinedHeatandPower，CHP）是一種通過(guò)在發(fā)電同時(shí)提供熱能以實(shí)現(xiàn)更高效率的發(fā)電系統(tǒng)。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組有不同的規(guī)模，從千瓦級(jí)到幾百兆瓦級(jí)的發(fā)電廠（用于區(qū)域供暖）。工業(yè)和大型建筑是熱電聯(lián)產(chǎn)的主要用戶（GIZ，2016）。熱電冷多聯(lián)產(chǎn)（CombinedCooling，HeatandPower，CCHP）通過(guò)廢熱制冷來(lái)達(dá)到更高的效率。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主要配置包括：一個(gè)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如燃?xì)廨啓C(jī)；一臺(tái)發(fā)電機(jī)；一套熱量回收系統(tǒng)；和一套控制系統(tǒng)（IEA，2008）。熱電冷多聯(lián)產(chǎn)機(jī)組除了包含與熱電聯(lián)產(chǎn)相同的配置，外加一套熱制冷系統(tǒng)，最常用的是吸收式制冷裝置。燃?xì)廨啓C(jī)（包括開式和聯(lián)合循環(huán)）是目前天然氣發(fā)電的主流技術(shù)。燃?xì)廨啓C(jī)是一種成熟技術(shù)，有從微型級(jí)到幾百兆瓦級(jí)的不同規(guī)模。熱量回收系統(tǒng)。熱量回收系統(tǒng)使得熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電冷多聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可以利用 廢熱的能量，一般基于一個(gè)換熱器，使得熱量能夠高效地從一種媒介傳到另一Page|26種。對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，常見的換熱系統(tǒng)將廢氣的熱量傳到余熱鍋爐，以產(chǎn)生蒸汽。蒸汽可以用于過(guò)程供熱、區(qū)域供暖或驅(qū)動(dòng)吸收式制冷（后面將有詳細(xì)說(shuō)明）。對(duì)于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，余熱回收產(chǎn)生的蒸汽則用來(lái)驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)并進(jìn)一步帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。在聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，蒸汽輪機(jī)的廢熱被進(jìn)一步在第二個(gè)換熱器利用（Moussawi,FardounandLouahlia-Gualous,2016）。對(duì)于世界各地的民用、商業(yè)及公共建筑而言，發(fā)電、供熱和供冷是構(gòu)成其能源消耗的三大主體。在當(dāng)今社會(huì)，能源需求量及燃料成本不斷增長(zhǎng)，三部分獨(dú)立發(fā)電會(huì)產(chǎn)生更高的能耗。熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)利用廢熱，使得熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)比純發(fā)電機(jī)組更高的綜合效率。全球熱電聯(lián)產(chǎn)的平均效率是58%，相比之下火電廠效率只有36%（IEA，2014a）。吸收式制冷機(jī)。吸收式制冷機(jī)使得廢熱可以用于制冷，其原理與壓縮式熱泵類似，利用壓力差來(lái)移動(dòng)熱量。這與自然熱量流動(dòng)方向相反，也就是將熱量從更冷的物體移到更熱的物體上。吸收式制冷機(jī)，是通過(guò)化學(xué)吸收來(lái)產(chǎn)生壓力差。吸收式制冷機(jī)的大小覆蓋幾百千瓦到幾兆瓦的范圍，有些特殊的能低到5千瓦或高到20兆瓦，甚至更高（GIZ，2016）。天然氣是目前熱電聯(lián)產(chǎn)的主要燃料，但其他燃料，包括城市固廢和生物質(zhì)也很常見（IEA，2008）。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組通常根據(jù)熱需求確定裝機(jī)規(guī)模，因?yàn)閭鬏旊娏Ρ葌鬏敓崃?jīng)濟(jì)得多。在許多國(guó)家，工業(yè)是熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷多聯(lián)產(chǎn)最大的市場(chǎng)，同時(shí)供熱也是一個(gè)很大的需求。熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷多聯(lián)產(chǎn)能同時(shí)為大型建筑提供熱水和空間供熱或制冷（GIZ，2016）?？偟膩?lái)說(shuō)，熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電冷多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用更廣泛（Moussawi，F(xiàn)ardounandLouahlia，2017）。使用經(jīng)濟(jì)、高效的熱電聯(lián)產(chǎn)是降低電力和熱力生產(chǎn)的排放強(qiáng)度的重要途徑。自2000年以來(lái)，全球熱電聯(lián)產(chǎn)的電力和熱力產(chǎn)量年均增加1.2%，在全球發(fā)電量的份額從2000年的11%下降到2013年的9%（IEA，2016b）。2015年，熱電聯(lián)產(chǎn)占中國(guó)發(fā)電量的20%左右（Euroheat&Power，2017a）?？紤]到熱電聯(lián)產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的局限性，現(xiàn)在很難說(shuō)大型熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展是否還有進(jìn)一步發(fā)展的空 Page|27間。另外，熱電聯(lián)產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展還取決于向區(qū)域熱網(wǎng)售熱的能力和北方地區(qū)的供暖季情況。雖然熱電聯(lián)產(chǎn)具有較高的效率，但也伴隨著比純發(fā)電機(jī)組更高的成本（IRENA，2012）。不同熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的技術(shù)和設(shè)計(jì)不同，成本也很難直接比較。熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的總體經(jīng)濟(jì)性高度依賴燃料和電力的價(jià)格，由于設(shè)備更為復(fù)雜，熱電冷多聯(lián)產(chǎn)的成本總體來(lái)說(shuō)比熱電聯(lián)產(chǎn)高（Moussawi，F(xiàn)ardounandLouahlia，2017）。監(jiān)管障礙和缺乏明確的價(jià)格形成機(jī)制是中國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵障礙。此外，需要進(jìn)口部分零件以及雇傭外國(guó)專家來(lái)進(jìn)行機(jī)組大修和維護(hù)，也是投資和維護(hù)成本增加的原因（Yanetal.，2016）。一項(xiàng)對(duì)歐盟國(guó)家的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，燃料價(jià)格是最常提及的障礙，焦點(diǎn)就是天然氣的價(jià)格波動(dòng)。高氣價(jià)和低電價(jià)使得熱電聯(lián)產(chǎn)難以有競(jìng)爭(zhēng)力。規(guī)模、冷熱負(fù)荷需求的可預(yù)見性是第二個(gè)常提到的障礙，此外還有法律和監(jiān)管復(fù)雜性。其他障礙還包括缺乏支持政策、并網(wǎng)、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、燃料獲取以及缺乏財(cái)務(wù)資源等（Moya，2013）。22太陽(yáng)能光伏（Photovoltaic，PV）系統(tǒng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。市面上有售的光伏組件容量大概在5～350瓦的范圍（RenSMART，2017）。多個(gè)光伏組件與逆變器和支架等其他部件相連，可以形成一個(gè)PV系統(tǒng)。光伏系統(tǒng)容量覆蓋了從瓦特級(jí)到兆瓦級(jí)規(guī)模，不同規(guī)模的系統(tǒng)靈活地應(yīng)用在家庭、建筑和社區(qū)等不同場(chǎng)所（IEA，2011b）。太陽(yáng)能光伏在當(dāng)?shù)靥峁┠茉吹臐摿υ诓煌貐^(qū)之間差異巨大，取決于太陽(yáng)能資源和土地利用密度。2015年，全球城市屋頂光伏的技術(shù)潛力超過(guò)每年5500太瓦時(shí)，各地占需求的比例則大不相同，從中國(guó)的11%到非洲的97%（IEA，2016b）。太陽(yáng)能光伏裝置最初是由家庭和住宅規(guī)模的系統(tǒng)主導(dǎo)的。公用事業(yè)規(guī)模的 市場(chǎng)最近開始主導(dǎo)新的建設(shè)（圖2.1），但在未來(lái)5年，住宅和商業(yè)領(lǐng)域的分布Page|28式光伏仍將占重要地位（IEA，2017b）。這些光伏發(fā)電系統(tǒng)絕大多數(shù)都是并網(wǎng)的，相比之下離網(wǎng)型的市場(chǎng)規(guī)模仍然很小。2016年，中國(guó)有340萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)，其中90%以上是公用事業(yè)規(guī)模，剩余的主要為商業(yè)領(lǐng)域光伏（IEA，2017）。圖2.1·近年來(lái)全球光伏發(fā)電裝機(jī)情況要點(diǎn)·公共事業(yè)規(guī)模依然是裝機(jī)增長(zhǎng)的最大部分，但商業(yè)規(guī)模等其他光伏也占很大比重資料來(lái)源:IEA(2017a),MarketReportSeries-Renewables20172016年，受產(chǎn)能增加和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的影響，全球太陽(yáng)能光伏組件平均價(jià)格降低了20%。2016年居民屋頂光伏系統(tǒng)成本大致為1200美元/千瓦（印度）、1300美元/千瓦（中國(guó)）到4000美元/千瓦（美國(guó)）。商業(yè)模式、監(jiān)管環(huán)境和融資情況的差異是導(dǎo)致各國(guó)成本不同的重要原因。另外，與集中式光伏相比，系統(tǒng)平衡和安裝成本占分布式光伏成本的比重要高得多，并且在不同國(guó)家，甚至不同省都有很大不同。接下來(lái)五年，受組件以及系統(tǒng)集成成本降低的影響，系統(tǒng)成本還有望繼續(xù)降低（IEA，2017a；IRENA，2017）。分布式光伏面臨著一系列的技術(shù)、財(cái)務(wù)和機(jī)制挑戰(zhàn)。技術(shù)挑戰(zhàn)包括有限的合適場(chǎng)地、有限的太陽(yáng)能資源以及一系列并網(wǎng)挑戰(zhàn)。當(dāng)?shù)仉妷汉投氯麊?wèn)題可能 Page|29導(dǎo)致配電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)型光伏的發(fā)展進(jìn)行限制，約束其在某些地區(qū)的進(jìn)一步開發(fā)。從財(cái)務(wù)角度，諸如光伏上網(wǎng)電價(jià)之類的支持性機(jī)制是促進(jìn)分布式光伏市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。過(guò)去十年安裝成本的快速降低使得分布式光伏在補(bǔ)貼取消的市場(chǎng)也能繼續(xù)發(fā)展。但是，電力行業(yè)還在努力發(fā)展一個(gè)合適的機(jī)制來(lái)確定光伏提供的能源的價(jià)值。最后，許可程序經(jīng)常是光伏開發(fā)者面臨的障礙（EC，2012），在有些市場(chǎng)還可能是關(guān)鍵的障礙。比如，中國(guó)的商業(yè)和工業(yè)部門的分布式光伏項(xiàng)目都面臨著法律和財(cái)務(wù)方面的挑戰(zhàn)（IEA，2016b）。33太陽(yáng)能熱利用包括從小規(guī)模的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)到大型區(qū)域供暖和工業(yè)應(yīng)用等一系列范圍的技術(shù)。這些技術(shù)都使用集熱裝置吸收太陽(yáng)能的熱量，并包含一個(gè)具有液體循環(huán)的傳熱系統(tǒng)。液體循環(huán)可以采用通過(guò)無(wú)需動(dòng)力的熱虹吸系統(tǒng)推動(dòng)，也可以采用泵來(lái)推動(dòng)。由于真空管集熱器在中國(guó)比較流行，所以占全球市場(chǎng)份額的主流，而在歐洲平板集熱器更為普遍（Weiss,Sp?rk-DürandMauthner,2017）。目前，全球已有的太陽(yáng)能熱利用裝置主要是小型系統(tǒng)，用于提供生活熱水，但是大型系統(tǒng)的應(yīng)用也在不斷增加，包括用于商業(yè)熱水、空間和水加熱、工業(yè)過(guò)程供熱和區(qū)域供暖等（IEA，2017a）。太陽(yáng)能熱利用可以在接近負(fù)荷中心的地區(qū)提供清潔、基于可再生能源的熱能，在電價(jià)高和日照條件好的地區(qū)具有很大的吸引力（IEA，2016b）。上一年減少8%。中國(guó)占全球市場(chǎng)的75%，而且中國(guó)市場(chǎng)年安裝量的減少是全球減少的主要原因（IEA，2017a）。截至2016年，全球累計(jì)利用規(guī)模為456吉瓦熱能，其中中國(guó)占比超過(guò)70%。2017—2022增長(zhǎng)超過(guò)1/3，并將繼續(xù)由中國(guó)主導(dǎo)，雖然中國(guó)每年的增長(zhǎng)較以前有所降低。建 筑是增長(zhǎng)的主要領(lǐng)域，并逐步從內(nèi)部熱水系統(tǒng)轉(zhuǎn)向大型系統(tǒng)（IEA，2017a）。Page|30太陽(yáng)能熱利用的成本范圍較廣，從175美元/千瓦熱能到小型內(nèi)部熱水系統(tǒng)的2794美元/千瓦熱能。成本較低的系統(tǒng)主要采用無(wú)需泵的熱虹吸系統(tǒng)，成本范圍在175美元/千瓦熱能到1476美元/千瓦熱能間。影響成本的另一個(gè)重要因素是采用閉式還是開式系統(tǒng)，開式系統(tǒng)成本較低，但是只適用于氣候合適、很少結(jié)冰的地區(qū)。既能供熱也能提供生活熱水的系統(tǒng)更為復(fù)雜，成本也更高（IEA，2016a）。影響太陽(yáng)能熱利用推廣的原因包括人們對(duì)該技術(shù)了解較少、缺少供應(yīng)商和適用于大型系統(tǒng)的商業(yè)模式等。較高的投資也是一個(gè)障礙，特別是對(duì)于那些復(fù)雜的系統(tǒng)。政府支持政策的減少是近年來(lái)中國(guó)應(yīng)用減少的主要原因（IEA，2016b）。4.量看，全球100千瓦以下的小型機(jī)組只占不到0.2%（GWEC，2017；PitteloudandGs?nger，2017），而且由于成本和資源潛力的影響，未來(lái)很有可能繼續(xù)占非常還可以給偏遠(yuǎn)地區(qū)提供經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)會(huì)，給本地社區(qū)參與直接選擇電力來(lái)源的機(jī)2016年，全球新增陸上風(fēng)電裝機(jī)約為50吉瓦，較上一年有所降低（圖2.2），陸上風(fēng)電占年新能源裝機(jī)增加的1/3左右。中國(guó)是世界上最大的市場(chǎng)，（IEA，2017a）。圖2.2·2012—2016年全球風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)情況Page|31要點(diǎn)·陸上風(fēng)電是風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)的主要部分資料來(lái)源:IEA(2017a),MarketReportSeries-Renewables20172016年，全球典型陸上風(fēng)電項(xiàng)目投資成本大約在1050美元/千瓦到2000美元/千瓦之間，其中中國(guó)和印度的成本最低。中國(guó)風(fēng)機(jī)價(jià)格保持了基本穩(wěn)定，更多大直徑風(fēng)機(jī)獲得核準(zhǔn)抵消了需求降低的影響。到2022年，得益于經(jīng)驗(yàn)的積累和制造商對(duì)大型項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)，平均投資成本預(yù)計(jì)將降低約7%（IEA，2017a）。根據(jù)風(fēng)資源的不同，不同地區(qū)的風(fēng)電成本也不相同（圖2.3）。圖2.3·陸上風(fēng)電發(fā)電成本差異和平均發(fā)電成本情況要點(diǎn)·決定風(fēng)電成本的關(guān)鍵因素是風(fēng)速和資本成本注意·成本范圍反映了資本支出假設(shè)的影響（從1100美元/千瓦到2200美元/千瓦）資料來(lái)源:basedonIEA(2016b),RenewableenergyMarketReport2016-updatedcapitalcostassumptions就單位容量成本來(lái)說(shuō)，小型風(fēng)電成本在不同市場(chǎng)間的差異巨大，但一直比 大型風(fēng)機(jī)高。2013年，中國(guó)的平均安裝成本是1900美元/千瓦，英國(guó)為5873美Page|32元/千瓦，美國(guó)是6940美元/千瓦（Gs?ngerandPitteloud，2015）。雖然缺乏關(guān)于小型風(fēng)電平均發(fā)電成本（LevelisedCostofEnergy，LCOE）的數(shù)據(jù)，但由于小型風(fēng)電的利用率更低，所以其發(fā)電成本會(huì)較大型風(fēng)電高許多（相較于成本提高的比例）（Shawetal.，2008；Encraft，2009）。對(duì)于諸如社區(qū)風(fēng)電場(chǎng)之類的小規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)，許可程序是一個(gè)重要的障礙。復(fù)雜的許可程序有利于大型開發(fā)商，因?yàn)樗麄兛梢詫⒊杀痉謹(jǐn)偟酱笮晚?xiàng)目中。分布式風(fēng)電的另一個(gè)關(guān)鍵障礙是電力采購(gòu)政策，這些政策沒有根據(jù)電力系統(tǒng)特點(diǎn)考慮風(fēng)電的地域價(jià)值。單純基于能量的電價(jià)會(huì)有利于促進(jìn)風(fēng)電在風(fēng)資源好的地區(qū)集中開發(fā)，這可能導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)電比例較高。這也會(huì)對(duì)小型風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展不利，雖然這些小型項(xiàng)目一般都更接近負(fù)荷中心，而且在考慮輸配電成本的情況下，對(duì)系統(tǒng)的價(jià)值也更高。55生物質(zhì)和廢棄物發(fā)電包括了一系列燃料和發(fā)電技術(shù)。在現(xiàn)有的電廠中將固體生物質(zhì)和煤混燃是最經(jīng)濟(jì)的生物質(zhì)發(fā)電方式之一，雖然一般認(rèn)為這并不屬于分布式發(fā)電。專門的生物質(zhì)發(fā)電廠將生物質(zhì)在鍋爐中直接燃燒，并利用蒸汽輪機(jī)產(chǎn)生電力（IEA，2011），其他生物質(zhì)利用技術(shù)包括氣化和厭氧發(fā)酵。生物質(zhì)燃料可以包括農(nóng)業(yè)殘留物、動(dòng)物糞便、林業(yè)和工業(yè)的木材廢料、食品和造紙工業(yè)的殘余物、城市的綠色廢物、污水污泥、專用能源作物、樹枝、草和糖、淀粉和油料作物（IEA，2007）。因?yàn)槟芰棵芏雀?，生物質(zhì)原料運(yùn)輸成本一般比煤炭等化石燃料高。雖然生物能源的生產(chǎn)確實(shí)能從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益，但位置與燃料生產(chǎn)地點(diǎn)的一致性是使生物質(zhì)能源發(fā)電保持較小規(guī)模的一個(gè)重要因素。因?yàn)樵线\(yùn)輸成本會(huì)抵消規(guī)模經(jīng)濟(jì)的效益。當(dāng)原料地點(diǎn)也接近于熱需求時(shí)，基于生物質(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)可以同時(shí)降低燃料成本并使產(chǎn)出效率最大化，這將有利于項(xiàng)目開發(fā)。另一方面，在廢棄物處理渠道缺乏或成本高的地區(qū)，廢棄物發(fā)電的主要?jiǎng)恿κ抢? Page|33理，發(fā)電只是協(xié)同收益。2016年全球生物質(zhì)能裝機(jī)為110吉瓦，其中大部分是大型項(xiàng)目。過(guò)去五年全球生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)穩(wěn)定，年新增裝機(jī)在5.7～7吉瓦之間，伴隨了發(fā)電量的不斷增長(zhǎng)（圖2.4）。在接下來(lái)的幾年，裝機(jī)的增長(zhǎng)依然將保持相對(duì)穩(wěn)定（IEA，2017a）。2016年，中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)了1.8吉瓦，達(dá)12吉瓦，有望在2022年達(dá)到20吉瓦（IEA，2017a）。中國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)電主要來(lái)自廢棄物和農(nóng)業(yè)殘留物（IEA，2016b）。圖2.4·生物質(zhì)和廢棄物發(fā)電量增長(zhǎng)和預(yù)測(cè)，2012—2022年要點(diǎn)·過(guò)去五年，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)穩(wěn)定增長(zhǎng)，并將持續(xù)到2022年資料來(lái)源:IEA(2017),MarketReportSeries-Renewables2017無(wú)論是否采用相同的技術(shù)，生物能源電廠投資成本和平準(zhǔn)化度電成本變化都比較大。影響成本的因素包括規(guī)模、技術(shù)復(fù)雜度、資金成本、監(jiān)管成本和原材料成本。投資成本最高的大多是垃圾發(fā)電，低比例混燃生物質(zhì)發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電和煤改生物質(zhì)發(fā)電的投資成本最低（圖2.5）。生物質(zhì)發(fā)電的投資成本處于中游水平，但由于燃料成本高，其平均度電成本卻相對(duì)較高?？傮w來(lái)說(shuō)，中國(guó)和泰國(guó)的成本較低，而歐洲和日本的較高（IEA，2017a）。Page|34

圖2.5·不同生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的投資和平均發(fā)電成本要點(diǎn)·不同生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)間投資和平均發(fā)電成本差異巨大資料來(lái)源:IEA(2017a),Renewableenergymarketreport2017資源的可獲取性限制了低成本生物能源發(fā)電的潛力（Yaqoot,DiwanandKandpal，2016）。即使在印度等生物資源不構(gòu)成限制因素的地區(qū)，由于原料產(chǎn)生的季節(jié)性，仍需要儲(chǔ)存原料。還有原料收集和運(yùn)輸問(wèn)題，這些都是項(xiàng)目開發(fā)的挑戰(zhàn)（IEA，2016b）。與之競(jìng)爭(zhēng)的化石燃料技術(shù)相比，更高的發(fā)電成本也是更大規(guī)模推廣的障礙。因此，生物能源需要碳排放控制才能有競(jìng)爭(zhēng)力（Huietal.，2017）。在印度尼西亞，獲取融資、計(jì)劃和監(jiān)管合規(guī)要求都限制了工業(yè)化生物天然氣的推廣（IEA，2016b）。負(fù)面的公眾形象也是一個(gè)問(wèn)題，比如在泰國(guó)，之前的項(xiàng)目沒有達(dá)到預(yù)期的表現(xiàn)（IEA，2016b）。（二）系統(tǒng)耦合技術(shù)11區(qū)域供暖（DistrictHeating，DH）網(wǎng)絡(luò)通過(guò)管道將集中產(chǎn)生或已有熱源的熱量輸配到消費(fèi)者（IEAETSAP，2013）。因?yàn)楦玫陌踩砸约案偷某杀荆瑹崴〈羝兂芍髁鹘橘|(zhì)。區(qū)域供暖的熱源包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組以及不同形式的鍋爐、工業(yè)廢熱、地?zé)岷蜔岜玫龋↖EAETSAP，2013），因此得以將不同的 Page|35能源部門結(jié)合在一起，如區(qū)域供暖使用的電鍋爐耦合了電力和供熱部門。由于可以利用廢熱，也能利用地?zé)岷涂稍偕鸁崃?，區(qū)域供暖可以節(jié)約大量能源（IEAETSAP，2013）。但是這些優(yōu)勢(shì)必須與熱量在輸配網(wǎng)絡(luò)的損耗進(jìn)行平衡。因此，區(qū)域能源系統(tǒng)的應(yīng)用高度依賴人口密度，也需要衡量不同生產(chǎn)方案及替代方案的成本。區(qū)域供冷系統(tǒng)的使用也遵循與區(qū)域供暖類似的原則，但是區(qū)域供冷應(yīng)用得要少很多。相比于區(qū)域供暖，區(qū)域供冷要求更特殊的條件和復(fù)雜的設(shè)計(jì)，才能取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和更高的能效（后面將進(jìn)一步討論）（Euroheat&Power，2017a）。除了效率和低碳因素，區(qū)域供暖和制冷網(wǎng)絡(luò)能幫助增加供暖和制冷需求的靈活性。區(qū)域供暖和制冷系統(tǒng)往往利用媒介（一般是冷、熱水）儲(chǔ)存能量，而熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電冷聯(lián)產(chǎn)同時(shí)也有熱水或冷水儲(chǔ)罐，因?yàn)槔?、熱需求通常與電需求并不同步（Moussawi，F(xiàn)ardounandLouahlia，2017）。這可以幫助降低尖峰需求，有助于提高系統(tǒng)的靈活性。圖2.6·2009—2015年中國(guó)城市區(qū)域供暖裝機(jī)增長(zhǎng)情況要點(diǎn)·中國(guó)區(qū)域供暖用能持續(xù)增長(zhǎng)，且以熱水為主要媒介資料來(lái)源:NBSC(2016),ChinaStatisticalYearbook由于區(qū)域供暖和制冷是一個(gè)本地化和碎片化的市場(chǎng)，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)存在困 難（Euroheat&Power，2017b），但我們還是獲得了一些數(shù)據(jù)，特別是關(guān)于中Page|36國(guó)和一些歐洲國(guó)家的數(shù)據(jù)。中國(guó)擁有世界上最大的區(qū)域供暖網(wǎng)絡(luò)，其主要集中在北方地區(qū)，覆蓋了北方地區(qū)90%以上的城市（IEAandTsinghuaUniversity，2015）。2015年，中國(guó)城市區(qū)域供暖裝機(jī)約為530吉瓦熱能，其中90%使用熱水來(lái)傳輸熱能（圖2.6）（NBSC，2016）。由于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題，農(nóng)村地區(qū)的區(qū)域供暖并沒有包括在相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)，但據(jù)估計(jì)不到城市數(shù)量的1/3。2011—2015年間，熱網(wǎng)（包括熱水和蒸汽）長(zhǎng)度增加了39%，超過(guò)20萬(wàn)公里，反映了供熱網(wǎng)規(guī)模的巨大（NBSC，2016）。輸熱和輸冷管網(wǎng)與設(shè)備投資是推廣區(qū)域供暖和制冷時(shí)要考慮的重要問(wèn)題。在中國(guó)，很大一部分區(qū)域供暖用煤做燃料（IEAETSAP，2013）。同時(shí)，缺乏關(guān)于區(qū)域供暖或制冷基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略性規(guī)劃也是影響其發(fā)展的原因之一。市場(chǎng)環(huán)境對(duì)區(qū)域供暖或制冷系統(tǒng)的效率也有影響，取決于價(jià)格能否準(zhǔn)確地反映電力和熱力或制冷能的成本（IEA，2014a）。中國(guó)大部分的區(qū)域供暖系統(tǒng)都基于煤炭，是空氣污染的重要原因。而更清潔的區(qū)域供暖系統(tǒng)的發(fā)展則受到天然氣供應(yīng)和價(jià)格問(wèn)題的制約。缺乏合適的技術(shù)將大規(guī)?？稍偕茉唇尤?yún)^(qū)域供暖系統(tǒng)，阻礙了更大范圍推廣使用基于可再生能源區(qū)域?yàn)楣┡到y(tǒng)（Euroheat&Power，2017a）。在歐洲，熱電聯(lián)產(chǎn)在區(qū)域供暖中占比很高（接近70%）。因?yàn)殡妰r(jià)較低，熱電聯(lián)產(chǎn)面臨較大的經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，也阻礙了區(qū)域供暖的擴(kuò)張（Euroheat&Power，2017b）。跟發(fā)電和輸配電基礎(chǔ)設(shè)施類似，區(qū)域供暖和制冷管網(wǎng)前期投資很高，當(dāng)未來(lái)需求不確定時(shí)會(huì)有投資風(fēng)險(xiǎn)。這就要求法律和政策的穩(wěn)定性，以及對(duì)區(qū)域供暖或制冷系統(tǒng)性的長(zhǎng)期規(guī)劃，這兩個(gè)要求都具有挑戰(zhàn)性（IEA，2014a）。22熱泵（HeatPump，HP）包含了一系列廣泛的技術(shù)，這些技術(shù)使用電力驅(qū)動(dòng)的制冷循環(huán)來(lái)將熱量從低溫處轉(zhuǎn)移到高溫處[3]。由于熱泵傳遞熱量而不是產(chǎn)生熱量，它們能夠達(dá)到100%以上的效率，即移動(dòng)比輸入能量更多的熱量。熱泵可以 Page|37用于建筑，以滿足供熱需求。建筑部門大約占全球供熱需求的一半。熱泵的另一溫差較低的地方效率較高，因此在極端寒冷的氣候條件下不太適用。隨著電網(wǎng)不斷減碳，熱泵有潛力滿足能源需求的同時(shí)減少碳排放。此外，通過(guò)利用空間供熱固有的熱儲(chǔ)存，輔以適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)，熱泵可以提供另外一種靈活性。2016年，全球熱泵銷售增長(zhǎng)了28%，超過(guò)300萬(wàn)臺(tái)，而投資則增長(zhǎng)了17%，較上一年7%的增長(zhǎng)有明顯提高（BSRIA，2017）。2016年，中國(guó)占全球熱泵市場(chǎng)的2/3和新增銷售的95%，這主要受益于各地的減排支持政策（IEA，2017b）。其余的市場(chǎng)中，日本和歐盟各占一半，主要用于居民消費(fèi)。在歐洲和中國(guó)，大約2/3的市場(chǎng)與新建筑相關(guān)，而日本的市場(chǎng)則主要是設(shè)備更換和升級(jí)（IEA，2017b）。不同國(guó)家的熱泵成本差異巨大，2016年單位成本最低的在中國(guó)，大約每單位8520美元，歐洲的成本大約在中國(guó)的兩倍到九倍之間。大部分國(guó)家的熱泵單位成本在2014年至2016年間都有所降低，幅度從幾個(gè)百分點(diǎn)到27%（BSRIA，2017）。投資成本可能是使用熱泵的主要障礙，因?yàn)樗鼈兺然剂咸娲?/p>