分布式能源發展態勢與新產業變革契機

2013-1-15 9:52:17

科技專論

近年來，以分布式、間歇式能源利用為核心特征的新能源產業發展方興未艾。新能源產業突破了傳統大型火力發電機組與大范圍電網系統所構架的集中式的能源供應模式，很可能成為引發新一輪產業變革的&ldquo火種&rdquo。

分布式能源具有技術選擇多樣性的特點，對傳統集中式供電產業形成替代或者補充

分布式能源是以小型發電技術為核心,集成了智能電網技術、儲能技術等形成的一種主要分布于用戶側的小型電力系統。分布式能源的突出特征在于技術選擇的多樣性。從一次能源的來源來看，既可以利用天然氣（含煤層氣、沼氣）這種清潔的化石能源，也可以利用太陽能、生物質能、風能、氫能、小型水電等可再生能源；從供能模式來看，可以用于發電、制熱、制冷單雙或者多聯供；從運行模式來看，既可以獨立運行、也可以并網運行；從發電技術來看，可以使用燃氣輪機、內燃機、微燃機發電技術，也可以使用光伏發電、燃料電池發電、生物質發電和風力發電技術等；從儲能技術來看，可以使用蓄電池、超級電容、飛輪儲能、蓄冷蓄熱儲能、移動儲能等多種技術形式。分布式能源這種技術選擇的多樣性，能夠滿足多種需求并提供差異化的供電服務。電力用戶可以充分根據自身的資源稟賦、基礎設施、土地空間、資金條件等選擇適宜的技術集成模式，實現相應的經濟收益、能源收益和環境收益。從經濟收益來看，分布式能源發展可以有效降低需求側的能源使用成本、甚至形成增量的售電收益。從能源收益來看，可以大規模推進可再生能源利用的規模，提高能源消費的清潔性、穩定性。從環境收益來看，則可以有效降低化石能源轉換所導致的污染物、溫室氣體的排放等。

傳統集中式供電產業在目前的市場中仍然占據主導地位，但是近年來，分布式能源產業鏈上關鍵技術研發、設備制造、系統集成和規模化應用均獲得了不同程度的突破，使得其逐漸具備一定后發優勢。

分布式能源產業相較傳統集中式供電產業的突出競爭優勢，來源于其較高的能源轉換效率、大幅度降低的網絡傳輸損失、燃料成本的低風險性、一次能源利用的多樣性、系統運行的安全性和可靠性以及環境效率的提升。分布式能源將一般火力發電以及網絡傳輸所造成的近50%&mdash60%的能源損失降低到20%&mdash30%以下。在能夠滿足電力需求并符合成本&mdash收益平衡條件時，分布式能源產業可以對傳統集中式供電產業形成漸進性、局部性的替代。另一方面，由于分布式能源可以有效降低電力需求峰谷差、實現電源結構的清潔化，可長期作為傳統集中式供電系統的補充，由此所帶來的間接收益表現在降低電力基礎設施的投資成本、分攤電網的運營維護成本、分散電網的安全性風險、降低全網的環境治理成本等。

分布式能源產業可以創造多種商業模式，具有實現價值增值、創造多元利潤、提升經濟效率的巨大潛力

分布式能源的用戶群體非常廣泛，從工業部門、商業樓宇到公共建筑、社區，都可以建設不同規模、不同一次能源來源、不同投資模式和運營模式的分布式能源系統。分布式功能系統可以與智能用電管理終端、智能電表構成一個高效的需求側電力管理系統。

當所有用電設備的數據可以實現與配電中心的實時回傳和最優化控制之后，就會產生顯著的節電收益。而后續的用電數據分析挖掘也可以實現新的經濟價值和社會價值，創造新的利潤來源。例如商業部門可以實現辦公設備的自動節電管理、智能商業樓宇的一體化運行；工業部門可以實現生產過程的節能優化控制和過程管理。而基于這些數據所開發的行業景氣預警預測、要素供需預警預測等則可以服務于公共部門或者私人部門，產生衍生的商業價值。這些系統的建設和維護既可以由用能主體直接承擔，也可以交由公用事業部門、合同能源管理公司托管。這種多元的商業價值創造意味著多元的參與機制與利益分享機制，為分布式能源依靠網絡效應實現規模化發展提供了有效載體。

各國政府對分布式能源發展寄予厚望。美國在2001年提出，到2010年其熱電聯供系統的裝機容量要達到92gw，而實際情況雖然沒有達到預期目標，也達到了85gw的水平；奧巴馬總統提出到2020年，要將現有裝機容量再翻一番。德國計劃到2020年，分布式能源占電力總裝機容量的四分之一。而根據國際能源署的研究，中國將會成為繼俄羅斯、德國之后分布式能源占比最高的國家，2015年可達到18%，2030可達到28%。這種大發展會帶動其互補性產業的發展，引發更大規模的產業變革。

分布式能源將是未來智能電網不可或缺的組成部分

我國的智能電網建設是以&ldquo堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化&rdquo為主要的發展方向。&ldquo堅強、自愈&rdquo主要是從集中式供電系統自身著手，通過信息技術、自動控制手段的運用來提高電網的安全性和穩定性、實現電力傳輸效率的提升。而&ldquo兼容、經濟、集成和優化&rdquo則需要將電網從一個有限封閉系統逐漸轉變為一個安全開放系統，允許更多分布式、間歇式電力的接入、實現需求側、供應側數據的互通和反饋，提高全網的經濟、技術、環境效率。由于電網公司所具備的天然壟斷特性，長期以來各國在電網公司的治理模式上一直存在很大爭議。發達國家普遍限制電網公司壟斷、實行網輸價格管制并放開上游發電、下游配售電環節的市場競爭，這樣的治理體制客觀上就造成了電網競爭效率的喪失、投資不足引發建設滯后，進一步影響安全性和穩定性。而我國則仍然是采取國家辦電網的方式，電網公司作為實際壟斷部門，由于承擔著公用事業單位的社會責任而受到政府管制，但集中式的管理運營模式使得電網建設得到有效保障。

可再生能源發展對電網的兼容性提出更高要求，市場化改革的深入要求電網公司開放關聯市場。利益主體的分散化要求電網不僅能夠確保電力供應的安全性和穩定性，還要通過各種技術集成和系統優化實現更廣泛意義上的效率改進。這就需要將集中式、連續式的電網系統與分布式、間歇式的新能源系統相融合，這無疑是電網公司新的技術突破方向，也是其搭載新產業變革的高速列車，走向新的發展階段的必由之路。

針對性的政策設計對分布式能源產業化發展、規模化應用至關重要

當前分布式能源發展面臨重要的發展機遇。從國際上看，美國頁巖氣的大規模開發利用使得天然氣供應趨緊趨勢得以逆轉，天然氣價格相對走低降低了天然氣分布式系統的燃料成本和市場風險。隨著近年來頁巖氣開發的快速發展，美國天然氣產量實現持續增長，在2009年首次超過俄羅斯，并在2011年以6700億立方米的水平穩居全球天然氣生產第一大國的位置。預計2035年頁巖氣占美國天然氣的比重將達到46%。而我國的頁巖氣資源儲量十分豐富，隨著2015年全面勘探的完成，規模化開采利用有望提速。

從國內來看，未來十年將是我國天然氣生產規模大幅度擴張的時期，一方面西氣東輸一線、二線供應量穩步提高，另一方面液化天然氣進口和接收能力也大幅度上升，從而為天然氣分布式能源發展提供有利條件。未來我國將重點在能源負荷中心建設區域分布式能源系統和樓宇分布式能源系統，在&ldquo十二五&rdquo期間建成1000個左右的天然氣分布式能源項目，并擬建設10個左右各類典型特征的分布式能源示范區域。到2020年，在全國規模以上城市推廣使用分布式能源系統，裝機規模達到5000萬千瓦，初步實現分布式能源裝備產業化。

與此同時，分布式能源發展也面臨一些問題和制約因素。一是分布式能源接入供給一般屬于備用/補充性供給，系統運行時間波動較大，從而導致發電經濟性受到影響。二是設備制造商、基礎設施建設等尚未達到規模經濟，目前除天然氣分布式能源從而導致目前除天然氣分布式能源的經濟性基本具有保證之外，其他系統的經濟性仍有待提高。三是煤炭、天然氣、光伏、風力、水力等各類能源的價格相對水平存在不確定性，對于項目的技術選擇和成本&mdash收益評估提出較大挑戰，價格風險成為項目投資的主要風險來源。四是能源環境政策不完善、環境治理的外部收益難以得到有效補償。上網電價補貼的落實、各類能源稅收的變化、排污費率制度的不確定性等都會對分布式能源市場的培育產生重要影響。五是分布式能源的上網問題一直以來都是懸而未決的頑疾。盡管《可再生能源法》及國家相關政策對于可再生能源的強制上網做出了明確規定，國家電網也承諾全額收購，但是實際操作中仍然存在技術標準落后、審批過程復雜、資質認證嚴苛等障礙。我國在分布式電源與微網并網技術標準方面還比較欠缺，已發布標準要求比較低。對于設備規范、設計標準、孤島運行、并網標準等有關技術標準的制定工作都還在探索階段。《電力法》中關于供電機構的管理審批制度也對分布式能源的上網構成了現實約束。今年財政部、發展改革委、國家能源局聯合發布了《可再生能源電價附加補助資金管理暫行辦法》，為電網企業發放可再生能源電價附加補助資金，目的是進一步改善可再生能源發電項目的聯網運行。

推動分布式能源發展，需要政府部門進一步明確激勵機制。例如，實施可再生能源發電配額及交易，強制全額收購分布式能源，采取更能夠反映項目投資和運行成本并考慮技術進步因素的浮動上網電價補貼政策。除此之外，要充分發揮分布式能源產業的&ldquo乘數效應&rdquo，必須要大力發展智能電網。智能電網作為信息通信技術、新能源技術對接最終用戶的載體，其所提供的電力流和信息流可以通過多種形式進行再次&ldquo復合&rdquo，由此形成的大數據服務產品將使傳統的&ldquo電力&rdquo商品實現根本性的升級，所衍生

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