分布式能源及相關(guān)技術(shù)發(fā)展剖析

分布式能源技術(shù)是未來(lái)世界能源技術(shù)的重要發(fā)展方向，它具有能源利用效率高，環(huán)境負面影響小，提高能源供應可靠性和經(jīng)濟效益好的特點(diǎn)。

分布式能源技術(shù)是中國可持續發(fā)展的必須選擇。中國人口眾多，自身資源有限，按照目前的能源利用方式，依靠自己的能源是絕對不可能支撐13億人的“全面小康”，使用國際能源不僅存在著(zhù)能源安全的嚴重制約，而且也使世界的發(fā)展面臨一系列新的問(wèn)題和矛盾。中國必須立足于現有能源資源，全力提高資源利用效率，擴大資源的綜合利用范圍，而分布式能源無(wú)疑是解決問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。

今年以來(lái)，美國和加拿大、英國、澳大利亞、丹麥和瑞典、意大利等國的相繼發(fā)生的大停電事故，深刻說(shuō)明傳統能源供應形式存在著(zhù)嚴重的技術(shù)缺陷，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，特別是信息社會(huì )的發(fā)展，已經(jīng)不可能繼續支撐人類(lèi)文明的發(fā)展進(jìn)程，必須加快信息時(shí)代的新型能源體系的建立，分布式能源是該體系的核心技術(shù)。

分布式能源技術(shù)的發(fā)展，為中國與世界發(fā)達國家重新回歸同一起跑線(xiàn)創(chuàng )造了一個(gè)新機遇，如同手機和家電一樣，它有可能使中國依據市場(chǎng)優(yōu)勢迅速占據世界領(lǐng)先地位。

所謂“分布式能源”是指分布在用戶(hù)端的能源綜合利用系統。一次能源以氣體燃料為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源;二次能源以分布在用戶(hù)端的熱電冷(植)聯(lián)產(chǎn)為主，其他中央能源供應系統為輔，實(shí)現以直接滿(mǎn)足用戶(hù)多種需求的能源梯級利用，并通過(guò)中央能源供應系統提供支持和補充;在環(huán)境保護上，將部分污染分散化、資源化，爭取實(shí)現適度排放的目標;在管理體系上，依托智能信息化技術(shù)實(shí)現現場(chǎng)無(wú)人職守，通過(guò)社會(huì )化服務(wù)體系提供設計、安裝、運行、維修一體化保障;各系統在低壓電網(wǎng)和冷、熱水管道上進(jìn)行就近支援，互保能源供應的可靠。分布式能源實(shí)現多系統優(yōu)化，將電力、熱力、制冷與蓄能技術(shù)結合，實(shí)現多系統能源容錯，將每一系統的冗余限制在最低狀態(tài)，利用效率發(fā)壞發(fā)揮到最大狀態(tài)，以達到節約資金的目的。

分布式能源技術(shù)的基礎科學(xué)主要在以下幾個(gè)方面：

1、動(dòng)力與能源轉換設備;

2、一次和二次能源相關(guān)技術(shù);

3、智能控制與群控優(yōu)化技術(shù);

4、綜合系統優(yōu)化技術(shù);

5、資源深度利用技術(shù)。

動(dòng)力與能源轉換設備：主要是指一些基于傳統技術(shù)的完善和新技術(shù)的發(fā)展。

(1)小型燃氣輪機——在小型航空渦輪發(fā)動(dòng)機技術(shù)的基礎上，實(shí)現地面發(fā)電和供熱的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。目前中國在這一技術(shù)上已經(jīng)可以開(kāi)發(fā)相應產(chǎn)品，主要的問(wèn)題是需要提高設備的能源轉換效率，提高可靠性，延長(cháng)設備檢修周期，提高設備的自動(dòng)智能控制水平;

(2)微型燃氣輪機——這是基于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機增壓渦輪技術(shù)的延伸，關(guān)鍵技術(shù)在于精密鑄造和燒結金屬陶瓷轉子，空氣或磁懸浮軸承，高效回熱利用技術(shù)，永磁發(fā)電技術(shù)，可控硅變頻控制技術(shù)等。由于技術(shù)層次并不高，其中許多項目已經(jīng)有專(zhuān)家在研究，只要國家真正重視，中國完全可以趕超世界先進(jìn)水平;

(3)燃氣內燃機——內燃機技術(shù)對于中國已經(jīng)非常成熟，但是燃氣內燃機的制造水平與國際先進(jìn)設備還存在比較大的差距，主要是轉換效率、排放控制、電子控制和設備大修周期等，此外，國外正在發(fā)展的預燃、回熱、增壓渦輪技術(shù)，以及電子變頻等技術(shù)，都是發(fā)展的重要方向;

(4)斯特林發(fā)動(dòng)機——外燃式斯特林技術(shù)中國已經(jīng)有了比較大的突破，上海711所已經(jīng)可以生產(chǎn)該技術(shù)的產(chǎn)品，目前主要是提高設備可靠性和發(fā)電效率，以及自動(dòng)化控制水平;

(5)燃料電池——該技術(shù)有質(zhì)子交換膜、固體氧化物、熔融硅酸鹽和氫氧重整等多種技術(shù)方式，該技術(shù)應用極為廣泛，污染極小，而且可以同燃氣輪機技術(shù)整合，發(fā)電效率將可能達到80%，是未來(lái)最具有發(fā)展價(jià)值的技術(shù);

(6)微型蒸汽輪機——蒸汽輪機是非常傳統的技術(shù)，但是利用一部噪音小、振動(dòng)小、運行方便可靠的小型蒸汽輪機代替熱交換器，將其中一部分能量轉換為價(jià)值較高的電能，或者利用蒸汽管網(wǎng)中較低品位的蒸汽為制冰機組提供低溫冷能，可以更好地利用蒸汽中的能量;

(7)微型水輪機和微型抽水蓄能電站——小型、微型水輪機組不僅可以在任何有水位落差的地方使用，而且可以廣泛利用在分布式能源項目上。利用自來(lái)水管網(wǎng)的水能壓力，或者建筑物可能產(chǎn)生的落差進(jìn)行發(fā)電，并在用電低谷進(jìn)行抽水蓄能，新型的微型水輪發(fā)電機組將何以采用電子變頻控制技術(shù)，調整電能品質(zhì);

(8)太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)熱發(fā)電——利用太陽(yáng)能量的發(fā)電技術(shù)，關(guān)鍵是降低成本，同時(shí)需要研究與其他能源利用方式和載體進(jìn)行整合，將太陽(yáng)熱發(fā)電與沼氣利用整合，將光伏電池與建筑材料整合，利用光導纖維與照明技術(shù)整合等等;

(9)風(fēng)能——風(fēng)力發(fā)電是世界能源發(fā)展的一個(gè)重要方向，在大型風(fēng)場(chǎng)大量利用大型風(fēng)機發(fā)電將何以代替現有的火力發(fā)電系統，但是對于居住分散的用戶(hù)小型高效的風(fēng)力發(fā)電系統更加具有普及意義，小型風(fēng)力發(fā)電系統主要需要解決的是成本、可靠性和蓄能問(wèn)題;

(10)余熱制冷系統——利用動(dòng)力機產(chǎn)生的余熱供熱制冷是分布式熱電冷三聯(lián)供系統的重要環(huán)節，尤其是制冷，可以采用吸收式制冷，也可以采用吸附式，以及余熱——動(dòng)力轉換——低溫制冷等技術(shù)，這些技術(shù)均比較成熟，關(guān)鍵是系統的集成和提高效率，以及降低造價(jià)等問(wèn)題;

(11)熱泵——利用地源、水源和其他溫差資源的能源利用技術(shù)，重點(diǎn)在于提高效率和增強于其他能源利用技術(shù)的整合能力;

(12)能量回收系統——諸如將建筑物內電梯下行、汽車(chē)制動(dòng)、自來(lái)水減壓等能量回收的技術(shù)以及應用設備的研發(fā)。

與分布式能源系統相關(guān)的一次和二次能源相關(guān)技術(shù)：

(1)天然氣系統的優(yōu)化利用，以及管道輸送技術(shù);

(2)液化天然氣的生產(chǎn)和利用——分散化的液化天然氣生產(chǎn)技術(shù)可以充分利用石油開(kāi)采中的伴生氣資源，減少溫室氣體排放，提高資源的綜合利用率，液化天然氣利用中對于冷能的有效利用可以有效節能等等，在液化天然氣利用中，將產(chǎn)生大量的新課題;