分布式开发、就近利用是可再生能源的重要发展模式之一,具有贴近用户、建设周期短、土地空间占用少、与其他产业复合开发度高、生态环境负效应低、产业成熟度较高和商业模式多样等优点,是我国新型电力系统的重要组成部分,对我国能源结构绿色低碳转型、实现“双碳”目标意义重大。
分布式能源系统已经提出多年,但概念一直模糊不清,以往用装机规模和接入负荷为衡量指标的评价标准不能合理划分出分布式能源与集中式能源的界限。近两年,随着双碳目标的提出,以及新型电力系统的推进,人们对能源系统有了更深刻的认识。
分布式能源是一种成熟的能源技术方向,欧洲、美国、日本等国家已经在分布式能源领域取得丰富的经验,其中德国是分布式能源发展的“领头羊”,在风电和储能高度发展的基础上,分布式能源已经成为德国能源系统的重要组成部分。
2022年4月28日,由博众智合能源转型论坛(Agora)、德国国际合作机构(GIZ)、中国能源研究会碳中和产业合作中心(CNICC)联合主办的“2022中欧分布式可再生能源研讨会”将于北京举办(线上),研讨会拟邀请国内外权威专家围绕中国和欧洲分布式可再生能源发展议题交流研讨,主要议题包括:分布式可再生能源相关市场机制与政策体系,分布式可再生能源与储能、需求侧资源等融合发展,分布式可再生能源发电与电网协调发展,分布式可再生能源创新发展等。
1、新型分布式能源概念阐述
中国能源研究会分布式能源专业委员会主任段洁仪提出,分布式能源系统是位于消费端,产销一体化的综合能源系统。而新型分布式能源系统在以往的概念上又衍生出新的特点,主要体现为以可再生能源为主、多能互补。
属性1:综合能源系统
综合能源系统是指在规划和建设运行过程中,协调与优化能源的生产、传输、分配、转换、储存、消费、交易等环节,最终形成产供销一体化的能源系统。由此可见,综合能源系统主要代表了新型分布式能源产销一体化的特征。
在传统的集中式能源系统中,能源流是单向的,从电源端经过网端单一的流向负荷端,而源端与负荷端存在很大壁垒,从能源利用的角度来看,综合能源系统更加强调了源侧、网侧和负荷侧的联系,通过能源的供需协调、互动,实现能源的高效利用,尽可能的追求能源供需的全局优化利用。
属性2:位于消费端
分布式能源系统的本质属性不是装机规模,而是系统的能源利用方式——是以自发自用为主,而非以上网供电为主。
在分布式能源系统中,是可以独立于大电网的微型能源系统,也就是我们常说的微网系统。分布式能源系统既是能源的生产侧又是能源的消费侧,可以减少新能源装机增长给电网带来的不稳定性。如果分布式能源系统所产生的电量以上网为主,那么该系统本身的用电仍然需要电网供给,如此分布式能源的发展更加加重了电网的负担。因此,准确认识分布式能源位于消费端的属性,才能发挥其最大的优势,缓解可再生能源增长对电网带来的冲击。
属性3:可再生能源为主、多能互补
我国已经明确将可再生能源作为未来的主体增量能源,以风电、光伏为主的可再生能源能量密度低,具有间歇、波动和随机的局限性,如风电全年平均利用小时数约在2000h左右,而光伏的利用小时数普遍低于风电,中长期储能大规模发展也无法弥补巨大的电力空缺。因此,大规模发展可再生能源必须要多能互补,因地制宜地利用水电、抽水蓄能、氢能、地热、生物质能等多种能源作为风光发电的补充,多能互补是发展风电、光伏的必要条件。
2、新型分布式能源系统的特点和优势
(1)能源品种多种多样,能源利用灵活多变,可以提高本地资源利用率,达到应用尽用。
分布式是“个性鲜明”的能源发展模式,可以根据不同地区的气候、地理、资源条件进行发展,高度整合风电、太阳能、氢能、地热能、生物质能,甚至是煤电、天然气、海洋能、工业余热等能源,最大限度的发掘当地资源禀赋,提高可再生能源利用水平。同时,能源的梯级利用,可以提升能源利用效率,例如天然气分布式利用,可以将分布式能源系统的能源利用效率提高到80%以上。
(2)新型分布式能源系统能够促进供需互动,强化需求侧管理,是满足电网、用户多方需求的平台型服务系统。
“十四五”时期我国能源呈现出需求持续增长、可再生能源比重增加、电气化水平提升等几大特点,电力系统对电网、用户提出了更多要求,也衍生出了更多需求。如可再生能源增长更加突出了源网荷储各环节协调互动的必要性,面对电力需求增长,提高供给侧的电源规模将会造成巨大的资源浪费,提高需求侧响应能力,是减少尖峰负荷非常有效的手段。
新型分布式能源的特点决定了其在促进供需互动、强化需求侧管理方面有着先天优势,在解决能源系统的痛点问题时,也能满足电网和用户的多方需求。
(3)新型分布式能源是保证能源安全的理想方案。
能源安全和保障供应是能源行业的首要任务,我国能源禀赋决定了油气对外高依存度,煤电是保证能源安全和供给的压舱石,与此同时,在极端情况下,大电网模式下的能源保障非常脆弱。在能源系统转型的过程中,可再生能源与分布式结合,可以提高绿色电力的占比,减少油气的对外依存度,而分布式能源是极端情况下保障能源供应的最佳模式。
4、新型分布式能源的城乡一体化发展
(1)乡村多能互补新型分布式综合能源系统
在乡村振兴的背景下,多能互补新型分布式能源系统可以与乡村发展高度契合,能够打造全新的乡村能源生态系统。
乡村分布式能源可以利用太阳能、风能等分布式电源为建筑供能,为家用汽车、农用机械充电;地热资源充足的地区可以利用热泵技术,满足采暖需求;利用储能设备进行储能,满足户用能源的安全可靠供应;在乡村以秸秆、畜禽粪便等农林废弃物为原料,发展生物质分布式能源,解决废物利用和环保问题。
(2)城市多能互补新型分布式综合能源系统
城市的新型分布式能源系统发展的落脚点为园区建设,园区占社会经济活动的70%左右,同时也是能耗大户,因此园区是实现双碳目标的一个重要落脚点。城市的新型分布式能源在源端可以将太阳能、风能、地热能等与建筑结合,进行可再生能源替代;也可以与工业余热、数据中心余热等结合,提高能源利用效率;在城市园区的分布式能源系统中,可以利用天然气、氢能、储能等措施,提高绿色能源的利用率,达到系统的高度自给。
(3)城乡一体化发展
分布式能源城乡一体化发展是未来理想的综合能源运营模式,需要在能源服务商投资、建设和运营方面进一步做出突破,在新型分布式能源发展过程中需要政府、企业和用户发挥各自的职责,政府要加强政策引导,企业承担投资建设、运维管理,用户则提高绿色能源消费理念。
5、新型分布式能源发展建议
(1)能源转型,体制先行。新型分布式能源发展需要进一步推进电力体制改革,明确以消纳可再生能源为主的增量配电网、微电网和分布式电源的市场主体地位。鼓励有条件的城市园区、乡村发展分布式能源,提升分布式能源的利用水平和保障能力。
(2)鼓励降本,提高经济性。在城乡分布式能源推进中,鼓励企业降低技术成本,政府降低非技术成本,通过减免容量电费、增值税返还等政策,解决经济性不足问题。同时,通过建立灵活的容量电价政策,因地制宜地开展分散式风电、光伏,探索统一规划、分散布局、农企合作、利益共存的分布式能源项目投资模式。
(3)加大绿色金融、绿色信贷、绿色保险对分布式能源项目的支持力度,按市场利率,解决融资难、融资贵的问题。
(4)推进全国统一现代市场体系建立,推动绿电交易、容量交易、辅助服务等全面进入市场。同步加快全国自愿减排市场建设,允许分布式能源项目按照区域或投资主体打包进行自愿减排量(CCER)的核证、交易,进一步释放其绿色减排价值。
原标题:新型分布式能源概念分析与发展建议