這麼多分散式能源技術，你了解幾個？

05-26

這麼多分散式能源技術，你了解幾個？

來自專欄中國電力市場與能源未來-交能說

分散式能源在我國正處在一個飛速發展的階段，在政策和資本的助推下，「十三五」期間，我國分散式光伏項目將全面開花，進入加速發展的快車道。交能網推出分散式能源系列，從概念、技術、發展現狀、發展趨勢、商業模式、到技術應用等方面對分散式能源進行深入透徹的介紹。

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上一期我們介紹了分散式能源系統（DES）及其部署，本期交能網將和大家一起來了解下DES中的主要技術，其主要包括發電技術、耦合技術及智能集成技術。

一、發電技術熱電聯產和冷熱電聯產

熱電聯產（CHP），通過產生有用的熱量可以實現更高的效率。熱電聯產電廠覆蓋範圍廣泛，從用於提供區域供熱（DH）的千瓦（kW）規模至數百兆瓦（MW）。工業和大型建築需求一直是熱電聯產的主要市場。

冷熱電聯產（CCHP），工廠通過由廢熱驅動產生製冷，實現了更高水平的效率。

熱電聯產電廠的供電量通常與供熱需求有關，因為運輸剩餘電量比熱量更具成本效益。在許多國家，工業是熱電聯產和冷熱電聯產的最大市場。CHP和CCHP還可以為較大的建築提供熱水和空間加熱/冷卻。總的來說，熱電聯產比冷熱電聯產更廣泛。

太陽能光伏

太陽能光伏（PV）系統將太陽能直接轉換成電力。

商用光伏組件的功率範圍從低至5瓦（W）至超過350瓦。然後將模塊與其他組件連接，包括逆變器和安裝系統，以形成光伏系統。系統的功率範圍從瓦到兆瓦級，在家庭，樓宇和社區層面提供靈活性。

根據太陽能資源和土地使用密度的不同，當地光伏提供能源的潛力在不同地區之間差異很大。 2015年全國屋頂光伏在城市的最大技術潛力在全球每年超過5 500太瓦時（TWh），並且其需求份額從中國的11％到非洲的97％不等。

太陽能熱利用

太陽能熱利用技術包括從小型太陽能熱水系統到大規模區域供熱和工業應用。這些技術使用集熱器，該集熱器吸收來自太陽光的熱能以及經常涉及循環流體的傳熱機構。

儘管平板收集器在歐洲更為普遍，但真空管收集器在全球市場佔據主導地位，因為它們在中國廣泛流行。雖然大型商用熱水系統、工業過程供熱系統和區域供熱的使用逐漸增加，但全球大多數容量仍然由提供家用熱水的小型系統組成。太陽能熱是一種在靠近需求中心的地方提供清潔，可再生能源為基礎的供熱的手段，並且在高電價和良好日光的市場中是一種有吸引力的選擇。

風能

風力渦輪機的範圍非常小，從幾百瓦到幾兆瓦的家用機型。然而，小於100千瓦的小型風機的容量仍然不足全球風電市場的0.2％，並且由於成本和潛力可能繼續發揮最小作用。

雖然大型風力發電項目允許開發商利用風力資源良好的地區，但這種方法會對傳輸容量產生挑戰。分散式風電項目受益於距離負載更近，不太可能需要大量新的傳輸基礎設施。他們還可以為農村地區提供經濟機會，並讓當地社區有機會直接參与有關他們消費權力的決策。

生物質能

生物質和廢燃料的發電包括一系列發電技術和燃料。在現有電站中與煤炭共同燃燒固體生物質是最具成本效益的生物質發電方案之一，儘管這不會被認為是分散式的。生物質原料由於能量密度較低(諸如煤等化石燃料)往往具有較高的運輸成本。儘管生物能源生產確實從規模經濟中受益，但與燃料生產地點的搭配是小型生物能源發電機的驅動因素，因為運輸成本可以抵消這些收益。

在原料生成場所也接近供熱需求的地方，基於生物能源的熱電聯產可以同時最大限度地降低燃料成本並最大限度地提高產出效率，為分散式生物質創造了強有力的案例。

二、區域耦合技術

區域供熱和製冷網路

除了利用高效和低碳能源之外，區域供熱和製冷（DH＆C）網路還可以幫助提高供熱和製冷需求的靈活性。 DH＆C涉及將能源儲存在一種介質（通常為熱水或冷水）中進行運輸，而且熱電聯產/冷熱電聯產通常也有用於冷熱水的儲罐，因為供熱和製冷需求可能與電力需求不一致。這種存儲能力有助於減少需求高峰，並有可能增加系統的靈活性。

電池

電池包括多種化學品，並且具有廣泛的應用範圍，例如峰值負荷轉移，可變資源整合，負荷跟蹤，頻率調節，黑啟動和季節性儲存。不同的電池系統設計適合不同的應用，取決於放電時間和循環頻率等特性。

雖然電池與光伏等分散式發電技術相結合可以減少甚至消除網路要求，但在大多數應用中，併網仍然是最佳解決方案。在溫帶氣候條件下冬季和夏季太陽能生產之間的巨大差異使得完全的網路斷開不切實際，並且向電網銷售存儲服務的能力增加了消費者擁有的電池的價值。

電動車

電動車輛（EV）將電能儲存在電池中以運行高效的電動馬達而不是燃燒化石燃料。它們包括具有電動機和蓄電池的電池電動車（BEV）以及插電式混合動力電動車（PHEV），混合動力車除了這些組件外還具有內燃機（ICE）。就像加熱需求的熱泵一樣，電動汽車本質上是高效的，電動汽車作為智能負載運行的潛力對其低成本電網集成至關重要。電動汽車充電領域的一些創新正在進行。

三、啟用智能操作和連接的技術

現代分散式能源系統的一個明確特徵是多種能源和負載的智能集成。反過來，這又能夠以更低的成本提供改進的能源服務，並且對環境的負面影響更小。現代DES需要先進的監測和控制設備才能完成這項任務。

智慧型電錶技術

智慧型電錶基礎設施（AMI）通常是指將客戶現場智能電錶和其他技術與通信網路和數據接收和管理系統相結合，從而實現客戶和公用事業之間的雙向信息流。智能電錶是AMI的關鍵組成部分。

更高頻率的讀數使智能電錶數據對客戶和公用設施更有用，同時支持節能行為和改進網路規劃。智能電錶功能可以包括：支持先進的電價系統;遠程開/關電源控制，或流量或功率限制;以及分散式發電的進口，出口和反應計量。

這些功能為DES帶來了更多複雜的數據流，從而激勵和促進系統友好的安裝，並為此奠定了基礎。

基於AMI的第一波潮流，公用事業公司正在尋求基於高度分散式發電和負荷監測的大數據來實施商業模式的方法，增加能源消費者對電力市場的參與並實現需求方靈活性。AMI提供了一種通過適當的資費設計激勵更智能負載控制的手段，以及在客戶級別或網格內更高級別實施控制解決方案所需的數據。

建築能源管理系統
能源管理系統（EMS）是基於計算機的能源設備控制系統。這些可以在家庭層面上，在商業建築層面上或更高層面上。儘管所連接的設備以及不同EMS類型的複雜程度和複雜程度可能會有很大差異，但從分散式能源的角度來看，建築級系統的關鍵潛力在於提供一個或多或少自動化系統，通過該系統電力需求可以管理。

數字技術，大數據和物聯網的創新

由於信息通信技術（ICT），雲計算技術，大數據分析和採礦技術，智能風力渦輪機技術等的不斷創新，數字化將滲透到能源系統中。與此同時，創新分散式數字化交易技術（如新興區塊鏈技術）將使分散式能源在將來能夠獨立於集中交易系統。這將為社區，城市及其他地區的能源交易奠定基礎。

能源領域的技術和創新仍在繼續（例如可再生能源或頁岩油氣生產）。分散式能源為創新提供了無數的創新機會。一方面，探索氫等新能源資源，仍然需要不斷的技術創新和突破。新興技術的商業化必將挑戰現有的商業模式。在不久的將來，氫能燃料電池和儲能等領域將發生巨大的潛力。

另一方面，天然氣，太陽能，風能，熱泵等技術將繼續發展。從另一個層面來看，能源系統的智能集成有很大改進，包括感測器，數據分析和控制軟體。

（內容編譯自：IEA, Prospects for Distributed Energy Systems in China, 2017）

END

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