钟史明

(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)

相对于集中大型区域电力，分布式能源系统具有环境效益好、成本低、效率高、调峰性能好、操作灵活、调度简易、安全可靠等特点，历来受到发达国家乃至发展中国家的重视.自可再生能源电力系统投入运营以来，分布式能源发电一直是主要运营模式.仅光伏发电而言，截至2010年在全球范围内，分布式能源发电累计装机总容量达23.4 GW，占光伏发电累计装机总量的66.8%.其中，德国光伏装机总量17.32 GW，分布式发电14.9 GW，占86%;美国光伏装机容量2.09 GW，分布式发电1.72 GW，占82.47%;以色列光伏66.6 MW，全部为分布式发电.而同时期，我国分布式光伏发电总装机量为250 MW，仅占光伏发电总容量的32%.据国家统计显示，截至2013年9月底，国网共受理分布式电源报装业务1 300户，容量为2 090.5 MW，其中有351户分布式电源完成并网运行，总容量428.9 MW，累计发电量9 967.5万度，其中光伏424.48 MW，发电9 577.67万度，是我国分布式能源系统的主力军，而且发展进入稳定增长期.

2011年年底全球光伏装机约7 000万kW，预计2016年全年光伏装机2.1～3.4亿kW，2001—2011年年平均增长率58.6%，预计2012—2016年年均增长率22.0%.2012年全球光伏累计装机已超过100 GW，年增长率4%.2012年全球总装机30 GW，其中德国装机7.6 GW，中国装机3.5 GW，欧洲光伏装机16.8 GW，其他国家装机13.2 GW.中国装机3.5 GW，世界第二，累计装机7 GW，世界第四.分布式能源主要由政府政策引导，以社会力量广泛参与为主.政府已经非常重视分布式能源的建设，国网也积极配合欢迎并网.分布式能源开发利用模式取决于可再生能源天生具有的分散、分布化特点，必将为未来新型制造技术的发展带来机遇，促使生产模式和商业模式的分布式改变，促进新一轮能源变革的发展.

1 积极推进分布式能源系统的基本原因

我国能源资源分布不均，中东部地区如长三角、珠三角和沿海、经济较发达地区，缺乏能源资源，能源需求日益增加.而化石能源和水力资源较丰富地区，又都在我国偏远的西北、西南地区，经济欠发达，人口稀少.因此在能源发展方式转型时，在抓集中大型区域电力时也应积极推进分布式能源的方针，发展大型高效清洁发电机组，提高能源转换效率，开展节能降耗和减少污染物的排放.我国火电正在发展超超临界大型(1 000 MW单机容量)和大型水电机组(≥400 MW单机容量)、核电机组(≥1 000 MW单机容量)、风力发电机组(单机容量≥3 MW)和高压、超高压(800 kV)大型超大型跨区电网.这样，可减少能耗而且降低一次投资和物耗.把西南大型水电大型煤电基地的电能向经济较发达地区(东南沿海等地)输送和确保安全供应.同时，为了改善环境质量，减少污染物排放，改变能源生产与消费模式和经济社会发展方向“不协调、不平衡和不可持续”.必需改变以化石能源发展道路和模式，构建安全、经济、清洁为特征的新型能源体系时必须积极加快推进新能源为主的分布式能源系统的建设.

国家重视加快推进分布式能源建设，2011年国家四部委联合发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》到2012年国家发改委公布首批四个国家天然气分布式能源示范项目，再到2013年8月国家能源局提出《分布式光伏发电示范区工作方案》，国家电网公司于2012年10月26日公布了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》等一系列针对分布式能源调研及示范项目激励政策，在政策利好的形势下未来我国大力发展分布式能源势在必行，预计到2020年，我国各类分布式能源的发展总装机容量可达到1.3亿kW.

2 分布式发电系统分类优点与并网方式

2.1 分布式发电系统分类

分布式发电(Distributed Generation，DG)，通常是指发电功率在几千瓦至数十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户侧的就地消纳、非外送型的发电单元.其主要包括以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、热电联产机组、燃料电池发电系统、太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电等.分布式发电系统分类:①独立发电系统.单一用户离网发电系统，无独立配电网的发电系统.②多能互补微电网发电系统.与电网联网运行的微电网，独立微电网.③并网发电系统.低压配电网并网的发电系统和中压配电网的发电系统.

2.2 分布式发电系统的优点

1)安全可靠性高.

2)抗灾能力强.

3)非常适宜远离大电网的偏远农村，牧区、山区、海岛，哨所供电.

4)主要采用可再生能源发电，环境效益好.

5)不需要远距离输送电力，成本低，效率高.

6)可以满足特殊移动电源的需求.

7)调峰性能好.

8)操作简单，启动快速、便于实现灵活调度.

2.3 分布式发电并网方式

图1 分布式发电(光伏)连接并网方式

2.4 微电网发展简况

2.4.1 我国微电网的发展现况

微型电网(M icro Grid，MG)由多能源发电装置，储能装置，固定负荷和可调节负荷构成(见图2).一般条件下独立运行，也可以与大电网交换电量，对于大电网是可控单元.由于多能互补，能量的连续性大大提高，对于储能装置的要求则大大降低，很容易实现.

图2 微型电网

微网可以平抑可再生能源的负面影响，最大化接纳分布式电源，节能降耗，提高能效，提高抗灾能力及应急供电，满足电能质量需求，是智能电网的有机组成部分.“十二五”期间，国家能源局计划在全国开展30个微电网示范.2013年，新疆吐鲁番示范点已正式批准.国家科技部“863”项目和“金太阳”示范工程也已经开展了微电网工程示范.

2.4.2 微电网国内外研发现状与趋势

国外研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微网中得到验证，目前正推动微网向更高电压等级、更大容量发展，表1为微电网国外的几个研究项目.

表1 微电网国外研究项目

目前，国内的研究和示范尚处于起步探索阶段，但是随关键技术研发进度的加快，预计将进入快速发展期，其简况见图3、图4.

图3 微电网国内研究现状及趋势

图4 微网政策管理体系

3 我国分布式发电系统并网近况

3.1 分布式能源的并网

对于以分散、小型、不稳定为特征的可再生能源发电(风电、太阳能发电等)的发展，上网问题一直是阻碍其发展的拦路虎.因为可再生能源发电的上网对电网具有很大的冲击性，会影响到供电安全的，电网企业难于接纳，使分布式能源发展受到了很大阻力.

自2012年10月26日，国家电网公司公布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》，拉开了我国分布式电源并网序幕.2013年8月，南方电网公司出台《关于进一步支持光伏等新能源发展的指导意见》.经国家统计显示，截至2013年9月底，国网经营区域共受理分布式电源报装业务1 300户，209.05万kW，有351户分布式电源完成并网运行，发电容量42.89万kW，累计发电量9 967.57万kWh.其中光伏42.448万kW、累计发电量9 577.67万kWh.光伏发电主要集中在华东和华中地区，项目业主用电性质多为大工业用电和工商业用电，运营模式多采用自发自用模式，具体分以下几种:

1)按发电能源分类.在报装1 300户中，光伏1 256户、196.41万kW，生物质，风电、天然气等其他类型分布式电源44户、10.04万kW(资源综合利用18户，6.218 2万kW，生物质11户，1.69万kW，天然气8户，2.119 2万kW，风电及风光互补共计4户，0.420 8万kW，潮汐1户，0.031万kW，光热1户，0.15万kW，地热1户，0.069万kW).其中，分布式光伏项目占所有分布式电源项目的94.91%.

2)按电量消纳方式分类.在受理1 300户项目业务中，全部上网143户，25.75万kW，全部自用279户，61.29万kW;自发自用余额上网875户，121.15万kW;待定3户，0.86万kW.

3)按接入不同电网分类.在受理1300户项目业务中，接入内部电网1 168户，183.16万kW;接入公共电网128户，23.95万kW;待定4户，2.94万kW.由上可见，在受理的分布式项目中，以自发自用余电上网为主，占总报装容量的57.95%以接入用户内部电网为主，发电容量占比87.14%.这符合国网推动分布式电源并网的导向;鼓励自发自用，就地平衡.自发自用效率最高，投资和代价最低.

3.2 相关并网配套政策

2013年2 月，国网发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》后，在总结分布式光伏发电并网工作经验的基础上，出台了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》、《关于促进分布电源工作的意见》，将发电类型扩大到所有分布式电源，服务的对象扩大到自然人，增加了国家补贴结算服务等内容.

南方电网公司于2013年8月出台了《关于进一步支持光伏等新能源发展的指导意见》，从并网服务、购售电服务、并网调度管理等方面全面支持新能源的有序协调发展.国家有关部门也积极配合加快完善了相关政策.如财政部明确了国家对分布式光伏发电项目按电量给予补贴，国家发改委印发了《分布式发电管理暂行办法》.随着配套政策正不断完善、细化，分布式能源发展机制日渐成熟.

通过近一年来的摸索、积累，各地电网企业在通过解决电价补贴政策结算模式等焦点问题，结合当地情况，逐渐使并网配套服务规范化、标准化.如浙江兰溪市供电公司建立了长效跟踪机制，各台区客户服务经理向有关居民宣传解释国家有关政策及家庭、光伏并网动态，提供设备性能参数等技术指标，并帮助居民用户计算成本及回收年限，进而准确、高效为居民用户提供“一站式”的咨询服务.

3.3 各地电网积极应对并网的新变化

分布式电源接入电网后，电力的流向将是双向的，这对电网的信息采集、运行方式、保护装置、控制系统等都提出了新要求.为此，各地电网企业采取了多种措施积极应对.

1)并网后对主网及其他配网用户安全和用电质量的保障

分布式能源频繁、不稳定的电压负荷，使其并网后对主网及其他配网用户会产生一定影响，对此，河北省霸州市供电公司采用低压配电网瞬时故障重合闸等措施，以保证其他用户电质量不受影响，同时采取关键的电压控制，自动控制系统中的频率控制等，保证主网安全.

2)孤岛问题防止检修人员因并网后的反送电造成人身事故

孤岛问题是分布式光伏接入的典型问题，为此，浙江省富阳市供电公司开展低压光伏接入配电网适应性改造试点工作，做好低压反孤岛装置在分布式光伏接入配电系统中的应用及设备测试和数据采集、分析工作，防止检修人员因并网光伏反送电造成人身事故.

3.4 智能电网的研发建设

分布式电源并网后对原有电力管理系统带来的影响并未全部解决.增加备用线路和设施，投资增加问题和设备质检问题，智能化问题等难点正通过科技创新“智能电网”来解决，并建立以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的统一协调、安全经济、灵活可靠的坚强新型电网.自主创新研发建立新能源发电传输的数学模型、运行与控制技术、智能配用电关键技术与装备，局放基础理论、新型传感器、智能电器永磁操动机构、减少电器触头材料损耗方法等，为创造智能电网打下坚实理论和技术基础.

4 发展天然气冷热、电联供能源系统的意义

1)有利于优化电源结构

我国电源结构以煤电为主，占70%左右，水电开发不足，仅占25%，核电占2%，可再生能源发电占7%，而天然气属清洁能源发展天然气CCHP可优化电源结构，增加清洁能源发电比重，提高电源可持续发展.

2)有利于提高能源综合利用率

冷热电煤气能源站，类似1个小型热电站，通过几台燃气发电机产生热能用于发电，制冷、制热和热水.天然气被梯级利用，1 000℃以上高温热能用于发电，发电中产生的300℃～500℃中温热能驱动吸收式制冷机用于空调等制冷，200℃以下的低温热能用来供热和提供生活热水.这样的梯级利用，与传统供能系统相比，CCHP可把能耗降到最低，能源综合利用率高达80%以上，发电供电效率55%左右.

3)有利于改善环境净化空气质量

可减少有害气体及废料的排放，粉尘、固体废弃物、污水几乎为零，SO2减少一半以上，NOx减少80%，总悬浮物颗粒减少95%.就地供能，减少了高压输电线的电磁污染，节省了高压输电走廊和占地面积，也减少了对线路下树木的砍伐，从而减少占地面积60%，耗水量减少60%以上，实现了低碳绿色经济.

4)有利于保障电力供应的安全性和可靠性

分布式电源既可用作常规供电，又可承担应急备用电源，需要时还可用作电力调峰，与智能电网一起可以共同保障各种关键用户的电力安全供应.

5)有利于电力和天然气削峰填谷

天然气CCHP，它利用发电后的余热或汽轮机抽汽用作吸收式制冷和供热.不用电压缩制冷、供热.在夏天电网“迎峰渡夏”时，可顶替电压缩制冷空调进行“削峰”，晚间用电低谷时，可启动电蓄冷蓄热装置使电源做到“填谷”作用.民用天然气峰谷特别明显，天然气CCHP是天然气稳定用户，而且用量大，可以平稳天然气用量，使NG管网压力波动很小，做到平衡供气.

6)有利于无电地区特殊场地满足用电需求

我国边远地区中西部农牧地区，远离电网，难以向其供电，而分布能源系统非常适合而容易建成并向他们供电，如在农村、牧区、山区、海岛、发展中区域及商业区，用小规模天然气，沿气，秸杆气和其他工业可燃废气等资源用以小机发电、供热、供冷，可以满足这个地区的用热(冷)电需要.

7)有利于兼用各种能源

燃气CCHP能源系统除了利用NG，还可利用合成气，生物沼气、煤层气，也可兼用太阳能光伏发电，地热能、风能、水能等能源供热制冷.

5 几个天然气分布式能源系统示范项目

1)北京推进燃气发电等分布式能源站

2013年10月13 日北京燃气集团宣称，未来5年，北京市将建成百座不依赖外来热源，冷源甚至电源的独立“能源岛”实现大型公建、园区、医院交通场站自主制冷，供热并发电分布式能源站.

据悉，北京市将在大型楼宇、工业园区和开发区，大力发展太阳能、风能以及天然气热、电、冷三联供等分布式能源系统，截至2013年已落实10个项目.

北京市发改委表示，为做好冬季燃气供热运行保障工作，将强化燃气安全监管和供热管网运行监管工作，加强燃气供热基础工作，并逐步建立热电气联调联动机制.

2)江苏泰州天然气分布式楼宇型冷热电三联供

2013年四季度江苏省泰州市泰州医药城楼宇型天然气分布式能源站正紧张进行安装施工，预计年底并网运行.该项目是国家首批天然气分布式能源示范项目之一，项目总投资3 000余万元，年上网电量可达2 500万kWh，分布式能源年综合利用效率81%，年耗天然气约1 300万m3.

3)上海虹桥天然气分布式区域型冷热电三联供

2013年10月15 日上海虹桥商务区区域三联供(冷热电)分布式能源站一期工程竣工并投入试运行.该项目是全国首个区域冷热电三联供分布式能源站示范项目，其能源综合利用率达到80%以上，比传统供能利用率高出1倍以上，且商务区楼宇内无须自建能源系统.

与普通的供热锅炉不同，该项目在地下一层放置了发电机，一侧由煤气管道输入天然气进行发电，另一侧管道将发电后产生的尾气和余热收集起来.地下二层则放置了冷水机组用以制冷供冷.

据悉，上海虹桥商务区分布式能源系统规划“八站两网”覆盖约7平方公里，将为约1 000万m2的建筑群集中供应热、电、冷.建成后预计每年节标煤3万t，减排8万t CO2及200多t NOx，相当于营造240公顷森林的效果.

6 继续完善发展分布式能源系统的配套政策

据国网总公司领导在推进分布式光伏发电应用座谈会表示:“下一步，国网将适时出台《可再生能源补助资金管理暂行办法》，配合国家能源局开展2014年分布式光伏发电示范区选取工作，及时做好100个分布式光伏发电规模化应用示范区，1 000个光伏发电应用示范小镇及示范村项目并网工作”.

7 结语

我国的粗放型能源发展，付出了严重的生态环境代价，来自应对气候变化和能源供应安全压力不断加大，以化石能源为主的发展模式难以为继，构建以安全、经济、清洁为特征的新型能源体系，已成为国民经济可持续发展，建设美丽中国的必然选择.积极推进新能源和可再生能源，提高它们的比重已刻不容缓.这些分布能源上网问题，始终是发展分布式能源的瓶颈.国网公司积极应对开展“智能电网”研发与欢迎分布式能源并网服务并做好并网工作，为推进能源变革做出了贡献.

［1］ 王旭辉.分布式破冰周年－发电量达1亿度［M］.中国能源报，2013－10－21(81).

［2］ 胡芳.国内首个区域三联供项目试运行［N］.中国电力报，2013－12－22(4).

［3］ 钟史明.发展天然气分布式能源冷热电三联供CCHP的节能计算的商确［J］.区域供热，2013(6):13－18.

［4］ 王斯成.分布式光伏发电政策现策及发展趋势［J］.太阳能，2013(8):8－19.