中国分布式能源发展现状及展望

■  中国工程院院士、中国船舶重工集团公司711研究所所长兼总工程师 金东寒

分布式能源从定义上来说，包括部分新能源，本文着重分析天然气的分布式能源。分布式能源在国外已经有30多年的发展历史，在美国、日本、德国、意大利、丹麦等国家都得到了大力推广。天然气分布式能源在国内只有10余年的发展历史，虽然在体系方面已日趋成熟，但在技术、经济、市场、管理等方面还存在一定的问题。未来十年将是我国天然气生产规模大幅度扩张的时期，将重点在能源负荷中心建设区域分布式能源系统和楼宇分布式能源系统。在“第五届中国能源科学家论坛”上，中国工程院院士、中国船舶重工集团公司711研究所所长兼总工程师金东寒就中国分布式能源发展现状、面临的压力以及在未来发展过程中需要注意的问题等展开深入探讨。

国内外分布式供能的发展现状

截至2009年，美国共有3600处使用分布式供能系统，总装机容量达到了8500万千瓦，占美国总装机容量的9%，但是发电量占12%，平均效率超过66%，年平均运行时间大概是5900小时，每年可以节省0.66亿吨标准煤，每年减排二氧化碳2.45亿吨，所以节能减排效果非常明显。美国的政策体系是比较完备的，除了联邦政府颁布了法律以外，各洲也都制定了相应的奖励政策。另外，美国的气价也比较低。据专家预测，美国到2030年分布式供能的容量要达到240GW，占总装机容量的20%，发电量要达到1.43万亿千瓦时，占总发电量的28%，这将带动2340亿美元的私人投资。美国不同分布式供能系统的装机的情况是这样的，小容量的大多都是内燃机的，所以内燃机的项目数量比较多，但是它的装机容量份额相对来说还是比较小的，但是总的来看，它的平均的、单向的装机容量大概在23兆瓦左右。

2010年，日本分布式供能的装机容量达到了944万千瓦，占日本电力装机容量的3.4%。日本的分布式供能系统发展是呈波浪式的，前端发展比较快， “3·11”大地震前，它的发展降下来了，“3·11”大地震以后，特别是福岛核事故以后，日本停止了全部核电站的运行，所以分布式供能系统就呈现出加速发展的态势，强大的需求甚至一度造成国际分布式供能发电设备的供货期延长了3个月左右。日本制定了相关的法定和优惠政策保证该项事业的发展，主要有两个方面：第一，允许分布式发电系统上网；第二，通过优惠的环保资金，支持分布式发电系统的建设，主要表现有两个方面：一方面是退税；另一方面是政府设立了专项资金来进行补助，达到一定的条件以后，它的补助可能达到项目总投资的三分之一，甚至是二分之一。所以，日本的分布式供能系统每年都是以10%的速度增长。

德国一直非常重视分布式能源的发展，尤其是2011年以后，德国的能源方针有了比较大的调整，调整为大力发展可再生资源和低碳能源，减少煤炭的消耗和逐步压缩核电，所以分布式能源得到了长足的发展。2005年，德国的分布式供能装机项目共计2938个，即2100万千瓦，占发电量的12.6%，占供热量的14%，每个项目的平均容量是6.6兆瓦。新的政策实施以后，有望到2020年CHP（热电联产）的发电量翻一番，达到25%，重点应用领域是宾馆、医院和商业。德国的发展还有一个特点，非常支持沼气CHP的发展。国际能源署预计，2030年德国CHP能够发电250T瓦时，它的主要政策措施首先是必须并网，其次是优先调度，此外还设了节能奖励，并加大电力环保税的力度，而CHP是免税的，新建的大楼强制性地使用分布式供能。

在意大利、丹麦、英国等国家的分布式电站的发展也比较快。

我国的分布式供能的市场潜力还是比较大的，据保守估计，仅用于宾馆、医院的燃气热电联供的市场容量就超过1000亿元，每年可节省1000万吨标准煤，减排二氧化碳约2500万吨。2011年全国的天然气分布式供能总装机容量还是比较低的，大概100万千瓦，在宾馆、医院、机场、学校、企业、商业区等各个领域都有应用的实例。截至2011年底，上海市共实施了26个项目，总装机容量是14000多千瓦，北京市已经建成投入运行的有11个项目，总装机容量是15000多千瓦，超过了上海市。最近分布式电源发展比较迅速，目前电网受理的申请已经达到2459户，252万千瓦，其他主要的绝大部分都是光伏发电。

下面有几个比较成功的案例：一是上海华夏宾馆的分布式供能系统，这是运行得比较成功的，2006年就投入了使用，年运行时间是5238小时，总能效率超过85%，每年节约动力费240万元，减排二氧化碳2400吨。还有一个是闵行区中心医院。再有就是浦东机场，浦东机场配置的比较大，是一台4000千瓦的燃气能机，它为机场提供四分之一的电力。上海市虹桥商务区分布式供能系统是国内第一个区供，这是上海市明确规划的第一个低碳商务区，分南、北两个区，它的能源站也是分南、北两个，每一个是5.6兆瓦，按以热定电、热电平衡原则进行设计，冷热电三连供，年节约标准煤8700多吨，年减排二氧化碳3.2万多吨，目前系统调试已调试完毕。这是上海市中心分布式供能系统，主要设备是两台1100千瓦的燃气内燃机，两台1000多千瓦的热水型溴化锂制冷技术。

根据国家能源局的规划，2015年，我国要建立1000个天然气分布式能源项目，到2020年，年全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量要达到5000万千瓦，电力总装机容量的比重由目前的不到1%上升到3%，这就意味着2020年前，将新产生超过4100亿元的基于气体发动机的能源装备市场和每年1200亿元的能源服务市场，所以市场潜力是非常大的。

中国政府非常支持分布式供能系统的发展，发改委和其他各个部委都制定了很多政策，尤其是2011年10月9日，国家发改委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局四部委联合下发了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》，指导思想是以提高能源综合利用效率为首要目标，以实现节能减排任务为工作抓手，重点在能源负荷中心建设区域分布式能源系统和楼宇分布式能源系统。包括城市工业园区、旅游集中服务区、生态园区、大型商业设施等，在条件具备的地方结合太阳能、风能、地源热泵等可再生能源进行综合利用。这个就是我们具体的、明确的任务目标。2013年还有一个好消息，国家电网公司印发了《关于分布式电源并网的相关意见和规范》的通知，文中明确承诺，将促进光伏、风电、天然气等分布式电源并入国家电网，并提供优惠的并网条件，加强配套并网建设，优化并网流程，简化并网手续，提高服务效率。

我国各地政府相继出台了一些鼓励政策，上海市的政策是最完备的，于2013年3月出台了《上海市天然气分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》。对分布式供能项目按照每千瓦时1000元的标准给予设备投资补贴，对年平均能源综合利用效率达到70%以上、且年利用时间在2000小时以上的分布式供能项目，再给予每千瓦时2000元的补贴。每个项目享受的补贴，最高金额不超过5000万元，另外对燃气分布式供能给予优惠气价。

北京市出台了《北京市鼓励发展天然气分布式能源系统的实施意见》，支持范围包括政府、机关、医院、宾馆、大型商场、商务楼宇、商业中心、大型交通枢纽、数据中心等，主要是通过资金奖励、优惠气价、电力并网等措施鼓励用户和专业化公司及社会资本投资建设运营分布式供能系统。

天津、陕西、广州等地也完成了“十二五”天然气分布式能源的发展规划，正在制定规划的有江苏、安徽、重庆等省、市，国家发改委批准的第一批4个示范项目已实施。

我国发展分布式供能的重要意义

全球一次性能源消费量现在是125亿吨油当量，主要是油、煤、气三分天下，附以水、电、核电和可再生资源。未来将会发生变化。2030年将形成油、煤、气和新能源四分天下的格局，也就是说，石油和煤炭的消耗都有所下降，但是天然气和水电、核电以及风电的消耗将会大幅度增加。

2012年，我国一次性能源消耗量是27亿吨油当量，能源消费结构呈现的是煤多、油少、气低的特点，绝大多数都是煤，然后是油，气不到5%。因此，我国的环境污染形势非常严峻，已经成为NOx和PM2.5等污染物排放量最高的地区之一。我国的二氧化碳排放量占世界总量的26%，成为第一排放大国，人均的二氧化碳排放量已经达到了6.7吨，尽管与美国相比是比较低的，但已远远高于世界的平均水平。

我国当前面临的主要压力有几个方面：第一，经济要可持续发展，预计未来10年来中国GDP的发展速度不会低于7%，有关权威机构包括世界银行都预计，中国的发展速度不会低于7%。第二，快速的城市化，预计每年要有超过1000万的人口从农村转移到城市，这就意味着城市人口的人均电消耗、能源消耗是农村人口的大概五倍。所以，这个从需求角度来说，一个是经济要发展，一个是我们要过好日子，那么对于能源的需求是刚性的，是不能减的。同时，我们还受到很大的约束，一方面是能源安全的约束，我国的能源储备跟国际的平均水平相比，相对来说，都是比较少的，所以我国的油一半以上是靠进口的；另一方面更为严重的是环境污染的约束。2013年，上海市重度污染有6天，污染指数超过了500。所以，我们的任务是必须要在保障能源供给适当增长的同时，重点提高能源的使用效率。

我国的能源战略有两个核心：一是节能优先，以广义节能为基础，以工业节能和石油节约为重点，依靠技术进步提高能源经济效率；二是新能源开发，在保证能源安全的前提下，调整和优化能源结构，加快西部能源开发，大力开发利用新能源和可再生资源。

分布式供能有几个特点。第一，排放的污染气体比较少；第二，无需扩容电网，因为是分布式的，减少了传输的损失，另外燃气和电力可以相互填补，还有大幅度提高的能效；第三，供能安全，它既可以与大电网并网运行，形成能源互联网，也可以作为后备电源，独立于大电网运行，也就是孤网运行。所以说，分布式供能系统是有效解决中国能源短缺和能效低问题的适用技术之一。

推广分布式供能系统的战略意义主要体现在以下几个方面：第一，大幅度提高了总能效率，可以节约能源和减排二氧化碳分别高达30%、38%，所以具有重大的节能和环保效益；第二，我国的市场容量巨大，可带动相关产业的发展，并吸引大量民间资本有效拉动内需；第三，实现相关利益方共赢——终端用户节省了能源费用，能源服务公司通过提供能源合同管理获得了服务收益，设备供应商通过销售设备获得了利润，政府获得了全产业链的税收，实现了节能减排，对全社会创造了资源环境效益。

分布式供能产业如何发展

分布式产业发展面临诸多问题，主要有以下几个方面：

首先，由于各种原因，业主的积极性不高，主要靠政府的推动。这个在上海特别明显，因为上海市政府该做的都做了，但是很多业主本身都拥有专业的能源服务公司，比如申能、华电。所以，这个机制就没有建立起来，业主不特别重视、不太在乎这个事，这是个很大的问题。第二，大多数地方政府还没有明确的、有效的鼓励措施。在这方面只有上海等几个大城市做得比较好，其他地方政府还都没有这种明确的鼓励措施。第三，并网问题一直是个瓶颈，但是国网的文一发，预期会对以后有一个很大的促进作用。还有一些小问题，比如说气体发动机等关键设备大部分还有赖于进口，所以尽管供应商比较多，竞争也很充分，但价格依然昂贵。另外，电力、热力、燃气等多头管理，所以做一个项目非常麻烦，成本非常高，造成很多鼓励政策很难落地。此外，现有能源服务公司，在专业化能力规模上，还有不尽人意之处。

所以，首先我呼吁各地方政府要积极落实国家规划，因地制宜制定地方专项规划，并加快制定鼓励政策。其次地方政府和行业协会，加大对宾馆、医院、学校等企事业单位节能减排的考核力度，促使其履行社会义务，重视节能改造。第三，要制定符合分布式供能特点的技术标准，规范评审程序，增加透明度，切实降低并网费用。第四，建议政府尽快研究鼓励电网公司和燃气公司参与分布式供能系统建设，应对上网定价形成以及燃气定价等重大机制的问题。第五，加快自主品牌的关键设备研发，降低系统的成本。对系统的关键设备，尽快制定相关标准，授权第三方进行独立的测试，政府应该加强行业的监管，提供公平、有序的市场环境，避免低质、低价的恶性竞争。第六，鼓励工程设计和工程总承包单位，进行技术创新，提高系统的集成水平。鼓励专业化能源服务公司，从事天然气分布式能源的开发建设、经营和管理，探索适合天然气分布式能源发展的商业运作模式，有效拉动内需。

结论

第一，分布式供能技术是解决中国能源安全、环境污染问题的适用技术之一，而且对促进我国经济转型发展具有重要意义，因此各级政府都应该加快落实鼓励政策，通过机制创新促进分布式能源技术的发展。

第二，系统集成技术不仅决定了分布式供能系统的可用性，还决定了该产业的市场接受度，因为做EPC（产品电子代码）的单位，需要结合国情，结合市场，不断开发系统集成技术，扩大分布式供能系统的应用领域。因为分布式供能最大的特点就是要把热和电统一地利用起来，只有达到一定的总能效率才行。

第三，合同能源管理为促进分布式供能产业发展提供了良好的商业模式，能源服务公司应不断打造自己的核心竞争力，有效整合产业链资源，使效益能够汇集整个产业链，以促进整个产业的协调发展。

编辑：谢兰凤