能源新浪潮
分布式能源系统
Decentralized Energy Systems
提 要
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
分布式能源概念的由来 什么是分布式能源系统 为什么是分布式能源系统 分布式能源系统包括什么 分布式能源系统如何组成 谁来实施分布式能源系统 分布式能源的政策环境
中国能源网 https://www.doczj.com/doc/756367005.html, 信息总监 韩晓平 Han, Xiaoping CIO
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一个没有统一的称呼的新能源系统
欧洲和世界分布式能源联盟--- Decentralized Energy Systems 欧洲和世界分布式能源联盟--美国---Distributed Energy Systems 或者Distributed Generators 美国---Distributed 或者Distributed
1996年首次在世界上被正式提出 1996年首次在世界上被正式提出
1996年美国电力研究院（EPRI）首次出版了一部《分布式发电 （Distributed Generation）》，其中一篇文章指出：由于放松管 制，给电力工业格局带来了新的变化，分析家预测到2002年，在新增 的电力供应中，分布式发电可能将占据支配地位。 尽管这一预言未能在全世界得到印证，但是在那些已经或正在实现可 持续发展的国家，例如：丹麦、芬兰和意大利，已经不再建设大型发 电设施。 美国、日本和西欧国家也表示除非特殊需要，原则上不必再建设大型 发电设施。
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1998年作为一个独立概念被正式引入中国 1998年作为一个独立概念被正式引入中国
1998年中国电力部国际合作司谢绍雄司长第一次将国际上“分布式”的 1998年中国电力部国际合作司谢绍雄司长第一次将国际上“分布式” 电力供应的完整理念引入中国 1999年中国电机工程学会热电专业委员会秘书长王振铭教授接受国家 1999年中国电机工程学会热电专业委员会秘书长王振铭教授接受国家 发展和计划委员会基础产业司委托，在组织起草《关于发展热电联产 发展和计划委员会基础产业司委托，在组织起草《 的规定》，及：急计基础[2000] 1268号文件中，打破各种阻力，一 的规定》 ，及：急计基础[2000] 1268号文件中，打破各种阻力，一 再坚持将这一理念列入到国家“积极支持”的范围 再坚持将这一理念列入到国家“ 积极支持”
1994年上海的积极尝试——爱能岛 1994年上海的积极尝试——爱能岛
实际上，在上海的积极尝试和研究可以进一步追溯到1994年，以原机 实际上，在上海的积极尝试和研究可以进一步追溯到1994年，以原机 械工业部上海发电设备成套研究所所长、上海市经委副总工程师赵之 一为核心的多位专家就致力于将分布式热电联产系统引入城市的建筑 他们给这一技术一个中国特色的命名——“爱能岛（Island of 他们给这一技术一个中国特色的命名——“爱能岛（Island Energy）” Energy） 1999年，他们又进一步建议将多元化的分布式能源系统整合联网，组 1999年，他们又进一步建议将多元化的分布式能源系统整合联网，组 建“爱能列岛（Islands of Energy）” 爱能列岛（Islands Energy）
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中国分布式能源总量接近1亿千瓦 中国分布式能源总量接近1
5000万kW燃煤热电联产 5000万 kW燃煤热电联产 4000万kW小型水电（50MW以下） 4000万 kW小型水电（50MW以下） 近1000万kW可再生能源和资源综合利用电站 1000万 kW可再生能源和资源综合利用电站
什么是分布式能源系统？
至今没有一个世界共同 认可的定义 目前还不应过早的下达 定义 从“互联网”看分布式能 互联网” 源系统 共同特征：
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分散于用能或资源现场 自下而上的供能体现 更高的能源综合利用效率 用户自主的能源系统 信息化的能源系统
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传统能源系统与分布式能源系统整合
中国能源网定义
分布式能源——分布在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能 分布式能源——分布在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能 源设施。在需求和资源现场根据用户对各种能源的不同需求，实现温度对口梯 级供能，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最优化。
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分布式能源是以资源、环境和经济效益最优化确定机组配置和容量规模的系 统，追求终端能源利用效率最大化，满足用户多种能源需求，以及对资源配置 进行供需优化整合，采用需求应对式设计和模块化组合配置的新型能源系统。 中心电力系统 分布式能源采用先进的能源转换技术，尽力减少污染排放，并使排放分散化， 易于周边植被的吸收。同时，分布式能源利用其排放量小，排放密度低的优 势，可以实现排放资源化再利用，例如提供植物大棚的气体肥料。 分布式能源依赖于先进的信息技术，采用智能化、网络化控制和远程遥控技 术，可实现现场无人职守。同时，也依靠于能源服务公司体系的社会化能源技 术服务体系，实现投资、建设、运行和管理的专业化运作，以保障各能源系统 的安全可靠运行。
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信息时代的新法则
沟通的革命----以需定产 沟通的革命----以需定产 整合的力量----多行业、多产品取长补短的优化 整合的力量----多行业、多产品取长补短的优化 用户的主权----因人而宜、因地制宜的选择 用户的主权----因人而宜、因地制宜的选择 文明的理念----可持续发展 文明的理念----可持续发展 全新的法则----效益规模 全新的法则----效益规模
为什么是分布式能源系统？
人类与动物的分水岭——火（驾驭能源） 人类与动物的分水岭——火（驾驭能源） 能源技术的发展成为人类文明的座标 整个宇宙就是一个能源的过程 熵定律成为人类新的世界观 信息时代的能源座标是什么？ 关于“麦科斯韦妖”和“自组织”因素 关于“ 麦科斯韦妖” 自组织” 完善自组织是实现可持续发展的关键，而分布式能源系统是建立自组 织的核心要素
苏格兰出生的英国工程热物理学家麦克斯韦发现，信息的流入可能使一个 开放系统出现熵的减少，因为分子在接受信息之后存在着某种自组织能力， 能够实现局部的、阶段性的负熵，这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“妖”就 能够实现局部的、阶段性的负熵，这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“ 是某种具有智能化的因素
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效益规模——需求、资源、环境、资金效益最优化确定规模 效益规模——需求、资源、环境、资金效益最优化确定规模
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分布式成为信息时代的趋势
技术发展方向——信息化、小型化、智能化 技术发展方向——信息化、小型化、智能化 信息技术的指向——互联网 信息技术的指向——互联网 军事发展的新理念——分布式作战 军事发展的新理念——分布式作战 污水处理——分布式处理 污水处理——分布式处理 电网安全——分布式电网 电网安全——分布式电网 钢铁工业——分散化钢材生产 钢铁工业——分散化钢材生产 燃气工业——分散化供气体系 燃气工业——分散化供气体系 供热系统——分散化蓄能和分布式热网 供热系统——分散化蓄能和分布式热网
能源工业面临的问题
如何提高资源利用效率 如何减少二氧化碳排放 如何扩大“自组织”范围 如何扩大“ 自组织” 如何建立市场交易机制
?提高能源综合转换效率 ?扩大能源梯级利用范围 ?减少中间输送环节损失 ?实现能源按需精确供应
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适应分布式作战的美军斯瑞克旅的 斯瑞克模块化装甲车
世界发电设施装机规模的趋势
原因 ? 技术日趋完善 ? 资源在不断减少 ? 排放标准更加严格 ? 用电安全要求再提高 ? 可持续发展意识逐渐增强 发展趋势 规模
1000 MW
起源于 分布式
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回归于 分布式 1900 时间 2000
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信息时代能源系统出现的外因
燃料气体化趋势——天然气的大量使用 燃料气体化趋势——天然气的大量使用 可再生能源系统不适应规模化生产 小型微型高效能源转换技术的成熟 环境保护标准的不断提高 能源安全的新要求 模块化技术的成熟 信息技术的发展 能源市场化
中国能源的新目标
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世界能源消费年增长
百万吨油当量/年
中国能源可持续发展“路线图” 中国能源可持续发展“ 路线图”
中国
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500 400 300 200 100 0 -100 -200 1980 1984
世界（不包括中国）
提高能源转换效率——大力发展热电联产和分布式能源系统，实现 提高能源转换效率——大力发展热电联产和分布式能源系统，实现 能源梯级利用，在目前能源利用效率33％的基础上，提高到65％ 能源梯级利用，在目前能源利用效率33％的基础上，提高到65％ 节约能源——降低终端能耗，降低能流需求密度 节约能源——降低终端能耗，降低能流需求密度 资源综合利用——利用一切可以利用的废弃资源和能量 资源综合利用——利用一切可以利用的废弃资源和能量 发展核能——在控制排放条的件下，保持能源供应的“能流强度”， 发展核能——在控制排放条的件下，保持能源供应的“ 能流强度” “先核后绿”是各工业化国家的规律 先核后绿” 发展可再生能源——在经济可承受的条件下，积极实现“无碳增 发展可再生能源——在经济可承受的条件下，积极实现“ 长”，重点是大陆架海域的海上风电
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1988
1992
1996
2000
2004
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中国回收利用废弃甲烷气体
可形成7,521万kW发电容量，10,744万kW供热容量 可形成7,521万kW发电容量，10,744万 kW供热容量
主要可燃性 气体 单位 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯 沼气 石油伴生气 合计 总量 亿M
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中国回收利用废弃甲烷
可节约2.42亿吨标煤，折合3.1亿吨原煤 可节约2.42亿吨标煤，折合3.1亿吨原煤
可形成供 热装机容量 万kW 3907 2198 610 2930 煤耗 亿吨 1.32 1.10 1099 10,744
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平均热值 大卡/ M 4000 9000 5000 6000 9000
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折天然 气量 亿M
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发电量 亿kWh 1367 769 214 1026 385 3,760
可形成发 电装机容量 万kW 2735 1538 427 2051 769 7,521
项目 发电量 发电煤耗 发电供热效率
单位 亿kWh g/kWh
电力 3760 351 35%
供热 5372 205 60%
800 200 100 400 100
400 225 62.5 300 112.5 1,100
丹麦的经验值得借鉴
减排二氧化碳减排10.55亿吨，可销售近150亿欧元 减排二氧化碳减排10.55亿吨，可销售近150亿欧元
主要可燃性气体 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯 沼气 石油伴生气 总量 甲烷含量平均值 25% 90% 50% 60% 90% 甲烷减排量 700 1417.5 218.75 1260 708.75 4,305
丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，作为 一个高寒地区国家，人均GDP超过3万美元，而 一个高寒地区国家，人均GDP超过3 一次能源消耗仅仅3.4吨，为美国的38.8% 一次能源消耗仅仅3.4吨，为美国的38.8% 丹麦全国没有一个发电厂不供热，没有一个工 业供热锅炉房不发电，热电联产成为能源系统 的核心技术，能源综合利用效率超过60％ 的核心技术，能源综合利用效率超过60％ 过去20年，GDP实现翻一番，一次能源消耗没 过去20年，GDP实现翻一番，一次能源消耗没 有增加，二次能源供应大幅度增加，污染排放 降低20％ 降低20％
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丹麦 Ringk?bing 热电站 Ringk?
安装1 台瓦锡兰（ W?rtsil?） 20V34SG燃气内燃机组 安装1 rtsil? 20V34SG燃气内燃机组 发电：8 MWe (43.77%) 发电：8 供热：9.6 MWth(52.53%) 供热：9.6 燃料消耗18.3MW 燃料消耗18.3MW 热电综合效率：96.3%
比GE STAG 109FA热电分产节能43.82% 109FA热电分产节能43.82%
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DE与联合循环发电厂冷效率对比 DE与联合循环发电厂冷效率对比
方式 机组类型 单位燃料量 发电效率 转换电量 升输变电损失率 终端电能量 电制冷COP 电能转换冷量 余热回收效率 余热转换热能 余热制冷方式 余热制冷COP 余热制冷量 总制冷量 制冷效率 0 2.48 248% 0 2.34 234% 中央供能 大型燃机 发电 ISO 1 55% 0.55 10% 0.495 5 2.48 0% 大型燃机 发电（实际） 1 52% 0.52 10% 0.468 5 2.34 0% 传统燃机 吸收制冷 1 32% 0.32 0% 0.32 5 1.60 48% 0.48 吸收式 1.3 0.62 2.22 222% 分布式能源冷热电 传统燃机 蒸汽离心制冷 1 32% 0.32 0% 0.32 5 1.60 53% 0.53 离心式 1.75 0.93 2.53 253% 先进燃机 蒸汽离心制冷 1 38% 0.38 0% 0.38 5 1.90 47% 0.47 离心式 1.75 0.82 2.72 272%
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分布式能源是解决问题的关键
传统方式 优化方式
主 供 电 系 统
制 冷 系 统
辅 助 供 电 系 统
供 热 系 统
燃 气 系 统
热 水 系 统
主 供 电 辅 助 供 电 系 统
制 冷
供 热 热 水
燃 气
分布能源系统
燃气系统
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分布式能源包括什么？如何组成？
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分布式能源——动力发电系统 分布式能源——动力发电系统
小型燃气轮机 微型燃气轮机 内燃机 锅炉—蒸汽轮机 小型水轮机 热烟气轮机 斯特林发动机 燃料电池 温差发电机 风力发电机 太阳光伏电池 太阳热发电 ··· ··· ··· ···
动力发电系统 换热制冷系统 蓄能系统 信息控制系统 辅助系统（燃 料、消费等）
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美国能源部典型分布式能源系统连接
Power generating equipments发电设备 Exhaust heat recovery equipment余热 回收设备
分布式能源——动力发电系统 分布式能源——动力发电系统 小型燃气轮机
?工业燃气轮机和航空燃气发动机 ?小型燃机热电联产设备坚固可靠 ，大修周期 3-4万小时 ?余热品质高，便于利用，适合工业和大用户 ?可与直燃机联合循环，简化系统，降低投资 ?效费比低，运行费用低 ?采用回热技术效率高
Gas turbine 燃气轮机
Gas engine 燃气内燃机
Micro turbine 微燃机
Exhaust heat directly fired Absorb Chiller 余热直燃吸收式制冷机
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北京恩耐特分布能源技术有限公司
热电联产示意图
水星50新型燃机 水星50新型燃机 （效率38.5％） （效率38.5％）
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DCHP 美国普林斯顿大学 区域热电冷联产系统 蒸汽——离心制冷 蒸汽——离心制冷
BCHP 美国康州哈特福德市屋顶 楼宇热电冷联产系统
蒸汽——离心制冷 蒸汽——离心制冷
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上海浦东机场 区域热电冷联产 蒸汽——吸收制冷 蒸汽——吸收制冷
北京中关村软件园 楼宇热电冷联产 烟气——吸收制冷 烟气——吸收制冷
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中关村商城项目将使用2套人马座50燃气轮机 中关村商城项目将使用2套人马座50燃气轮机
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分布式能源——动力发电系统 分布式能源——动力发电系统 燃气内燃机
?点火式、压爆式、对置活塞式 ?高速机、中速机和低速机组 ?技术成熟 ?发电效率高达 ?设备造价低 ?可选择的容量机组范围大 ?适应环境要求低 ?使用各种用户
内燃机工作原理
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芬兰Valkeakoski热电站 芬兰Valkeakoski热电站
安装2 台瓦锡兰（ W?rtsil?） 18V34SG 安装2 rtsil? 发电: 12 MWe (42.72%) 发电: 供热: 13 MWth (46.28%) 供热: 燃料消耗28.1MW 燃料消耗28.1MW 热电综合效率: 89% 热电综合效率:
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燃气内燃机热电联产
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马德里机场三联供分布式能源系统
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马德里机场三联供分布式能源系统
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微燃机热电冷联产
?体积小、重量轻 ?自动运行，无人职守、运行费低 ?综合效率高 ?可于直燃机联合循环
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微燃机转子
变频控制器
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余热回收利用
?余热锅炉 ?蒸汽离心制冷机组 ?烟气吸收制冷机组 ?蒸汽吸收制冷机组 ?换热器 ?热泵等
蓄能
水蓄能 飞轮蓄能 压缩空气蓄能 电池蓄电 地源蓄能 冰蓄冷 相变蓄热 蒸汽蓄热
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谁来实施分布式能源系统
专业化的能源服务公司（ESCo） 专业化的能源服务公司（ESCo） 能源需求侧管理 能源物业的专业化管理 社会化维修服务体系 专家支持系统
分布式能源的政策环境
《电力法》修改 电力法》 《可再生能源法》出台 可再生能源法》 《节能法》加大执行力度 节能法》 国家发改委将继续执行1268号文件 国家发改委将继续执行1268号文件 温家宝总理批示 国家发改委报告中充分肯定了发展分布式能源的重要意义 《节能中长期规划》将建立分布式能源的示范工程 节能中长期规划》 上海已经制定了鼓励发展的具体措施，北京的措施也在制定之中 国家将大力发展天然气工业，只有发展分布式能源可以提高用户承受 能力，优化供气结构，形成“低谷效应”，增加天然气供应和提高安全 能力，优化供气结构，形成“ 低谷效应” 保障
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结束语
分布式能源系统标志着一个新时代的到来， 任何人都不可能阻滞它的前进 发展分布式能源是中国现代化的必然选择 分布式能源系统需要我们共同的创造和完善
谢谢！ Thank you!
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