自20世纪80年代,热电联产作为分布式能源的雏形被引入中国,并在国家的支持下取得了长足的发展。但由于天然气供应不足和价格偏高等因素限制,中国的热电联产主要以燃煤为主。中国真正意义上的分布式能源是从2000年之后开始的,但在2010年之前中国并未针对分布式能源出台专门的产业政策。
进入“十二五”时期,以分布式天然气和分布式光伏为代表的分布式能源发展明显加快,有关分布式能源的产业政策也密集出台。2011年10月,国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(NDRC et al.,2011),首次提出了天然气分布式能源的发展目标和具体的政策措施。2013年7月,国家发展改革委印发了《分布式发电管理暂行办法》(NDRC,2013),首次对分布式发电进行了定义,并对分布式发电项目建设、电网接入、运行管理等提出要求。此外,国家发展改革委等部门还印发了关于分布式光伏、分散式风电、新能源微电网等一系列政策措施,有关地方政府也发布了相关配套文件。在此过程中,虽然并未直接使用“分布式能源”的说法,但相继提出了一系列以分布式为特征的能源利用方式,包括:
分布式发电:指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网,且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。
天然气分布式:利用天然气为燃料,通过热、电、冷三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。
分布式光伏:在用户所在场地或附近建设运行,以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。
分散式风电:位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。
新能源微电网:是基于局部配电网建设的,风、光、天然气等各类分布式能源多能互补,具备较高新能源电力接入比例,可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡,可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。
多能互补集成优化示范工程:一是面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求,因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源,优化布局建设一体化集成供能基础设施,通过天然气热、电、冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式,实现多能协同供应和能源综合梯级利用;二是利用大型综合能源基地的风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势,推进风光水火储多能互补系统建设运行。
天然气分布式能源的发展现状
自2003年前后,中国陆续开始建设天然气分布式能源站,先后建成了北京燃气大厦调度中心、上海浦东机场、上海黄浦区中心医院等项目。近十几年,中国政府一直在持续推动天然气分布式能源的发展。据国家能源局不完全统计,2015年底中国已建天然气分布式能源项目约121个,装机规模约140万千瓦。
随着中国电力体制改革的推进,包括政府职能与企业职能的分离、发电与输配电网分离以及电力交易市场化平台的建立,中国天然气分布式能源发展将进一步加速。中国政府相继出台了一系列支持天然气分布式能源发展的政策。根据中国的能源发展“十三五”规划(NDRC and NEA,2016a),中国将实施“天然气消费提升计划”,以民用、发电、交通和工业等领域为着力点,鼓励提高天然气消费。预计“十三五”期间,天然气消费将年均增长13%,2020年达3500亿立方米。根据国家统计局统计,2017年上半年全国天然气表观消费量1160亿立方米,同比增速达到13.5%。从气源供应方面看,目前中国国产气、进口管道气、液化天然气的供应格局基本形成,预计2020年和2030年天然气供应能力将分别达到3600亿立方米以上和6500亿立方米。
中国天然气分布式能源的主要用户为工业园区、综合商业体、数据中心、学校和办公楼、综合园区等,这些用户对冷、热、电存在较大且较稳定、连续的需求。为这些用户供能的项目约占行业总装机规模的97%,数量的72.5%,其中工业园区装机约占行业总装机规模的67.7%。中国的楼宇型、区域型天然气分布式能源项目在数量上几乎各占一半。各类园区、综合商业体等建筑由于具有比较稳定的电、冷、蒸汽需求,动力设备以燃气轮机、燃气—蒸汽联合循环为主,医院、学校、酒店、办公楼等楼宇型项目由于能源需求较小且波动较大,动力设备以燃气内燃机和微燃机为主。
分布式可再生能源的发展现状
2016年,中国新增光伏发电装机3422万千瓦,连续四年位居全球第一,其中地面电站3048万千瓦,分布式电站373万千瓦;累计装机容量达7742万千瓦,居全球第一,其中光伏电站6710万千瓦,分布式1032万千瓦;光伏全年发电量662亿千瓦时,占全年总发电量的1%(IEA,2017a)
就分布而言,光伏发电总体在向中东部地区转移。2016年全国新增光伏发电装机中,西北地区为974万千瓦,占全国的28%;西北以外地区为2480万千瓦,占全国的72%;中东部地区新增装机容量超过100万千瓦的省份达9个。就装机而言,分布式光伏发电装机增长比集中式光伏电站要快,2016年新增装机容量比2015年增长200%。中东部地区分布式光伏有较大增长,新增装机排名前5位的省份是浙江、山东、江苏、安徽和江西。
传统上,风电主要以大型风力发电机组为主,但是人们也一直在努力发展小型风机。在这里我们讨论风电的发展,是为了说明集中式开发所带来的挑战,以及分布式发电可以如何帮助化解这些挑战。在中国,风电的分布式发展指的是较小规模的机组,而不是那种装机几百兆瓦的大型风电基地。
2016年,中国风电市场在历经多年的快速增长后步入稳健发展期,全年新增装机2337万千瓦,同比下降24%;累计装机容量达到1.47亿千瓦(IEA,2017),继续保持全球风电装机容量第一的地位。截至2016年年底,中国有30个省、市、自治区(不含港、澳、台)有了自己的风电场,风电累计装机超过1吉瓦的省份超过11个,其中超过2吉瓦的省份9个(NEA,2017a)。虽然风电并网速度不断加快,但是并网困难问题依然存在,弃风成为风电发展的新难题。
近几年,中国太阳能热利用规模持续扩大,应用范围也不断拓展。太阳能热利用行业形成了从材料、产品、工艺、装备到制造的全产业链。截至2015年底,中国太阳能集热面积保有量达到4.4亿平方米,年生产能力和应用规模均占全球70%以上,多年保持全球太阳能热利用产品制造和应用规模最大国家的地位。太阳能供热、制冷及工农业等领域应用技术取得突破,应用范围由生活热水向多元化生产领域扩展。
作为分布式利用的一种形式,太阳能热利用的发展受到越来越多的重视和鼓励, 在采暖、制冷应用市场潜力巨大。《太阳能发展“十三五”规划》(NDRC and NEA, 2016b)明确将进一步推动太阳能热水利用。今后,结合新能源示范城市和新能源应用产业园区以及绿色能源示范县、区建设,开展太阳能干燥、工业热水、水产养殖、温室培育和种植、大棚恒温等工农业应用示范项目,太阳能热利用将有更大的发展空间。
