报告丨我国分布式能源发展现状分析与建议

2018-09-03 15:01:00 作者:齐正平 点击:

当前,我国能源结构中,清洁能源消费比例过低,雾霾等环境问题突出,治理难度大;原有大电源、大电网的单一运营模式难以应对影响供电安全的突发事件,能源系统亟需进一步转型升级。

一 引言

 

能源工业是国民经济的重要基础,安全、高效、低碳是现代能源技术特点的集中体现,也是抢占能源技术制高点的核心方向。当前,我国能源结构中,清洁能源消费比例过低,雾霾等环境问题突出,治理难度大;原有大电源、大电网的单一运营模式难以应对影响供电安全的突发事件,能源系统亟需进一步转型升级。在此背景下,能源供给由集中式向分布式转型、多能源互补融合发展成为解决问题的新途径。以分布式能源、可再生能源为代表的新型能源系统,与常规集中式供能系统的有机结合,将成为未来能源系统的发展方向。

 

长期以来,我国能源的集中式开发模式在实现资源优化配置、提高能源利用效率方面具有独特优势,对于推动我国能源系统和经济社会发展发挥了重要作用。然而,随着资源环境约束和气候变化的挑战不断加强,以及新能源、新装备、新技术的快速发展,能源集中式开发在传输损耗、利用效率、环境污染等方面已经不能满足要求,分布式能源近用户、高能效的优势开始显现。分布式能源的优势主要体现在以下几个方面:

 

能源利用效率高

 

分布式能源可以进行冷、热、电联供,实现能源的梯级利用,显著提高能源利用效率。

 

能源传输损耗低

 

分布式能源靠近用户,可就近消纳,减少了传输距离,降低了能源在传输过程中的损耗。

 

利于可再生能源的发展

 

风能、光伏等可再生能源发电具有间歇性和波动性,大容量集中接入电网将对主网产生强烈冲击,分布式发电为可再生能源发电接入电网提供了新的途径。

 

环境污染小

 

分布式能源系统通常采用天然气、风能、太阳能、氢气或生物质能作为能源,可有效减少污染物的排放。

 

解决边远地区的供能问题

 

边远地区集中供能代价高昂,根据当地资源禀赋,因地制宜地发展分布式能源,可有效解决边远地区的用能问题。

 

二 我国分布式能源发展的政策环境

 

我国分布式能源发展至今,与政府对分布式能源发展规划的布局和产业政策的支持引导密不可分。

 

在发展规划方面,早在2007年,《能源发展“十一五”规划》首次将分布式供能系统列为重点发展的前沿技术。2013年,《能源发展“十二五”规划》提出大力发展分布式能源;统筹传统能源、新能源和可再生能源的综合利用,积极发展分布式能源,实现分布式能源与集中供能协调发展;并首次对分布式能源发展提出明确的建设目标。2016年,《能源发展“十三五”规划》提出坚持集中开发和分散利用并举,高度重视分布式能源发展;加快建设分布式能源项目和天然气调峰电站;优化太阳能开发格局,优先发展分布式光伏发电。到2020年中国分布式天然气发电和分布式光伏装机将分别达到1500万千瓦和6000万千瓦。

 

在产业政策方面,“十二五”时期,以分布式天然气和分布式光伏为代表的分布式能源产业政策密集出台。

 

2011 国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布《关于发展天然气分布式能源的指导意见》,首次提出了天然气分布式能源的发展目标和具体的政策措施。“十二五”期间建设1000个左右天然气分布式能源项目,拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。加强规划指导,健全财税扶持政策,完善并网及上网运行管理体系,发挥示范项目带动作用。

 

2012 国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布《关于下达首批国家天然气分布式能源示范项目的通知》,部署了首批国家天然气分布式能源示范项目,中央财政对首批示范项目给予适当支持。

 

2013 国家发展改革委印发了《分布式发电管理暂行办法》,首次对分布式发电进行了定义,并对分布式发电项目建设、电网接入、运行管理等提出要求。并鼓励企业、专业化能源服务公司和包括个人在内的各类电力用户投资、建设、经营分布式发电项目,并对用户给予一定补贴。

 

此外,国家发展改革委等部门还印发了关于分布式光伏、分散式风电、新能源微电网等一系列政策措施,有关地方政府也发布了相关配套文件(相关政策见文末附表)。

 

分布式能源从“十一五”期间的一项前沿技术,发展成为能源转型的重要方向,再到现阶段设定具体发展指标,充分体现了政府和能源主管部门对发展分布式能源的重视,分布式能源在我国新型能源系统转型过程中扮演着越来越重要的角色。

 

三 我国分布式能源的发展现状

 

分布式能源是以分布式为特征的能源利用方式,在我国主要包括天然气分布式、分布式光伏、分散式风电和多能互补等形式。

 

天然气分布式:

 

利用天然气为燃料,通过热、电、冷三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。

 

分布式光伏:

 

在用户所在场地或附近建设运行,以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。

 

分散式风电:

 

位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。

 

多能互补:

 

一是面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求,因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源,优化布局建设一体化集成供能基础设施,通过天然气热、电、冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式,实现多能协同供应和能源综合梯级利用;二是利用大型综合能源基地风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势,推进风光水火储多能互补系统建设运行。

 

(一)天然气分布式能源

 

在2000年之后,中国开始建设真正意义上的分布式能源项目,陆续建成了以北京燃气大厦调度中心、广州大学城、上海浦东机场、上海黄浦区中心医院等天然气分布式能源示范项目。进入“十二五”时期,天然气分布式能源发展明显加快,在上海、北京、广州等大中型城市建设了一批分布式能源项目。

 

 

 

                                  2015年底天然气分布式能源项目和装机情况

 

有关数据显示,截止2015年底,天然气分布式能源已建和在建项目约288个,装机规模约1112万千瓦。其中,楼宇式133项,装机约23万千瓦;区域式155项,装机约1089万千瓦。主要用户为工业园区、生态园区、综合商业体、数据中心、学校、交通枢纽、办公楼等,其中工业园区装机规模占比最高,约占行业总装机规模的76.3%。

 

从全国各区域来看,长三角、川渝地区、京津冀鲁、珠三角装机容量占比较大,四个地区装机容量占比之和约占全国总装机容量的75.9%。

 

(二)分布式光伏

 

截至2016年底,中国光伏发电新增装机容量3454万千瓦,累计装机容量7742万千瓦,新增和累计装机容量均为全球第一。其中,光伏电站累计装机容量6710万千瓦,分布式累计装机容量1032万千瓦。全年发电量662亿千瓦时,占中国全年总发电量的1%。预计2017年底中国光伏累计装机容量将达8930万千瓦,新增装机容量约3564.5万千瓦。

 

光伏发电向中东部转移。全国新增光伏发电装机中,西北地区为974万千瓦,占全国的28%;西北以外地区为2480万千瓦,占全国的72%;中东部地区新增装机容量超过100万千瓦的省份达9个,分别是山东322万千瓦、河南244万千瓦、安徽225万千瓦、河北203万千瓦、江西185万千瓦、山西183万千瓦、浙江175万千瓦、湖北138万千瓦、江苏123万千瓦。

 

分布式光伏发电装机规模发展提速。2016年新增装机容量424万千瓦,比2015年新增装机容量增长200%。中东部地区分布式光伏有较大增长,新增装机排名前5位的省份是浙江(86万千瓦)、山东(75万千瓦)、江苏(53万千瓦)和安徽(46万千瓦)和江西(31万千瓦)。

 

 

 

                                       2016年分布式光伏发电新增装机容量

 

(三)分散式风电

 

2016年中国风电新增装机容量1930万千瓦,累计装机容量达到1.49亿千瓦。其中,海上风电建设有序推进,2016年海上风电新增装机154台,新增容量59万千瓦,同比增长64%。

 

虽然我国风电装机容量发展迅速,但分散式风电发展相对缓慢,分散式风电并网量只占全国风电并网总量的1%左右,其发展水平总体滞后于我国分布式光伏。究其原因,一是国内风电投资主体单一,绝大部分是国有资本,对投资少、规模小的分散式接入风电投资积极性不足,影响了分散式风电的发展进程。二是分散式风电的推动没有和县域经济的发展结合起来,尤其是和广大农村、农户的利益没有切实结合起来,未得到地方政府支持。

 

发展分散式风电的核心是要转变观念和转变思路,要从提高风能利用率、优化风电布局、推动产业发展需要的角度去发展分散式风电,采取就近接入、就地消纳的方式减少输送成本。

 

在当前风电发展的新环境下,中东南部多个地区已显现出对分散式风电的浓厚兴趣。随着越来越多民营资本涌入风电开发领域,具有投资规模小、建设周期短,收益稳定等特点的分散式风电对民间投资将具有很大的吸引力。

 

(四)多能互补

 

建设多能互补集成优化示范工程是构建“互联网+”智慧能源系统的重要任务之一,有利于提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和就近消纳,减少弃风、弃光、弃水限电,促进可再生能源消纳,是提高能源系统综合效率的重要抓手。

 

随着工业园区的兴起建设、新能源微网概念的普及、配电网投资模式的不断升级,为提高能源综合利用效率,发展多能互补概念下的终端一体化集成供能系统成为未来趋势。

 

国家能源局从2016年开始组织开展了多能互补集成优化示范工程审核认定工作,于2017年初公布了首批多能互补集成优化示范工程共安排23个项目,其中,终端一体化集成供能系统17个、风光水火储多能互补系统6个。首批示范工程要求于2017年6月底前开工,在2018年底前建成投产。

(五)储能

 

作为“十三五”的开局之年,2016年我国密集出台了各项能源发展规划,储能以越来越高的频率出现在国家能源电力发展战略、能源技术创新、可再生能源发展、互联网+智慧能源等领域的政策中。我国电力市场化改革持续深入推进,配售电放开、构建灵活价格机制和辅助服务市场试点建设等为储能打开了市场化应用的空间。

 

截至2016年底,中国投运储能项目累计装机规模24.3GW,同比增长4.7%。其中电化学储能项目的累计装机规模达243.0MW,同比增长72%。

 

2016年中国新增投运电化学储能项目的装机规模为101.4MW,同比增长299%。从应用分布来看,可再生能源并网仍然是2016年中国新增投运电化学储能项目应用规模最大的领域,占比55%。从技术分布来看,2016年中国新增投运的电化学储能项目几乎全部使用锂离子电池和铅蓄电池,两类技术的新增装机占比分别为62%和37%。

 

随着储能在工商业用户侧、可再生能源电力调峰、调频辅助服务等领域的应用价值日益清晰,储能项目快速规划部署,2016年我国新增规划、在建的电化学储能项目装机规模高达845.6MW。可以预见,中国储能将继续保持强劲增长之势。

 

四 我国分布式能源的发展空间

 

(一)消费需求方面

 

天然气分布式能源方面,根据《能源发展“十三五”规划》,我国将实施“天然气消费提升计划”,以民用、发电、交通和工业等领域为着力点,鼓励提高天然气消费比重,预计“十三五”期间天然气消费年均增速13%,2020年达3500亿立方米。《能源发展“十三五”规划》提出,到2020年底,天然气消费比重力争达到10%,煤炭消费比重降低到58%以下。2015年天然气消费占比5.9%,提高天然气消费占比的目标为天然气分布式能源的发展创造了良好的发展环境。

 

《太阳能发展“十三五”规划》提出,到2020年底,光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上。2015年全国光伏累计装机为4318万千瓦,增长空间143%。

 

《风电发展“十三五”规划》提出,到2020年底,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上,其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上。2015年全国风电并网装机为1.29亿千瓦,增长空间63%。

 

(二)供应方面

 

从天然气源供应方面看,中国天然气资源丰富,且拥有中国—中亚、中缅、中俄等多条天然气管道进口渠道,目前基本形成了中国国产气、进口管道气和液化天然气的多元化供应格局。

 

根据《天然气发展“十三五”规划》,到2020年中国国内天然气综合保供能力达到3600亿立方米以上。储量方面,到2020年,常规天然气累计探明地质储量将达16万亿立方米;页岩气累计探明地质储量超过1.5万亿立方米;煤层气累计探明地质储量超过1万亿立方米。基础设施方面,到2020年天然气主干及配套管道总里程达到10.4万公里,干线输气能力超过4000亿立方米/年;地下储气库累计形成工作气量148亿立方米。

 

太阳能、风电资源属于可再生能源,取之不尽、用之不竭,供应源源不断。

 

(三)技术方面

 

随着燃气轮机和燃气内燃机等天然气分布式能源关键技术的不断发展和进步,国内企业的设备国产化和制造能力的不断提升,近年来天然气分布式能源生产成本在持续降低,市场竞争力逐步提升,提高了建设天然气分布式能源项目的积极性。

 

随着光伏、风电市场的规模化发展、技术进步,其成本也在迅速下降。在国家能源局“光伏领跑者计划”中实施的内蒙古乌海光伏发电示范工程的最低报价为0.45元/kWh,已经接近“平价上网”。

 

五 我国分布式能源发展存在的问题

 

(一)经济性问题

 

现阶段,分布式能源的发展面临着经济性欠佳的挑战。主要原因有:

 

一是燃料成本价格相对昂贵。如天然气分布式能源项目中,我国天然气价格较高,天然气分布式能源发电成本是普通燃煤电站的2~3倍,因此分布式能源多适用于用户价格承受能力较强的经济发达地区,其广泛应用受到区域限制。

 

二是分布式能源的社会效益未在经济收益中体现。分布式能源具有能源利用效率高、传输损耗低、清洁低碳、解决边远地区的供能问题等众多社会效益,然而,由于目前分布式能源上网电价机制不顺,项目的社会效益优势未能在经济收益中科学地体现出来。

 

三是负荷预测不准确导致项目系统规划容量过大。在项目规划阶段,并未深入开展前期设计工作,对于项目的经济性考虑不足,一味追求项目容量大,导致在负荷分析和机组选型选择过大,在项目投产后,负荷利用率低,经济性差。

 

(二)体制机制问题

 

近年来,我国政府一直致力于推动能源领域的市场化改革,2015年发布了深化电力体制改革的9号文,尝试营造更为公平开放的分布式能源发展环境,形成市场化的能源价格体系,但由于各方利益复杂,仍存在一些问题:

 

一是价格关系仍需进一步理顺,市场化定价机制尚未完全形成。现行电价管理仍以政府定价为主,电价调整往往滞后成本变化,难以及时并合理反映用电成本、市场供求状况、资源稀缺程度和环境保护支出。

 

二是垄断属性导致价格不透明。长期以来,我国能源企业由于其垄断属性,能源生产成本不透明,导致能源价格的不透明,无法反应市场供需情况,厘清电价成本,形成公开透明的价格信息平台,将有利于分布式能源的发展。

 

三是能源基础设施准入仍需进一步放开。以天然气分布式能源为例,从天然气需求预期和消费现状来看,天然气管网基础设施建设需求日益迫切。尽管国家能源局出台了相关政策来推进天然气管网设施的公平准入,但受多方面制约,三大石油公司之外的其他企业利用现有的天然气管网资源仍较困难。第三方准入的限制造成天然气管网建设费用和输送费用不透明及区域性垄断,终端天然气价格高企将成为天然气分布式能源发展的阻力。

(三)政策执行问题

 

分布式能源在国家层面上得到大力鼓励和支持,而分布式能源的价格及补贴等支撑政策实行省级负责制,由于各省对分布式能源的概念、特点、模式等理解上的差异,造成部分省份在项目管理、产业规划、扶持政策、技术标准等方面还不完善,在国家政策执行过程中也存在偏差。

 

一是缺乏实操性的具体指导文件以及执行经验;

 

二是政府部门办理手续仍较为复杂;

 

三是管理上缺乏专门的职能部门负责;

 

四是由于分布式能源涉及的利益相关方较多,欠缺多部门协调机制。

 

(四)核心技术问题

 

与国外相比,我国在天然气分布式能源系统方面的基础研究相对滞后,燃气发电机组的研发制造滞后于市场的需求,目前国内现有分布式系统的燃气发电机组90%以上都需要从国外引进。尤其是涉及到燃气轮机部件和联合循环运行控制技术等核心技术,仍由外方把控,进口设备价格和运营维护成本高居不下也是影响项目投资经济性的重要因素。因此亟待技术创新,掌握核心技术,降低分布式能源成本,增强分布式能源内在竞争力,为分布式能源市场获得发展机遇提供经济性支撑。

 

六 我国分布式能源的发展建议

 

(一)出台政策信号,进一步明确发展定位

 

为满足经济社会的可持续发展,我国正在经历能源转型阶段,分布式能源作为转型的重要方向和新型能源系统的重要组成部分,在政府层面应统一认识,进一步明确分布式能源在能源转型中的发展定位,将分布式能源纳入我国能源转型战略,将分布式能源作为今后提高天然气消费比重的重要方式和太阳能、风电等可再生能源利用的主要形式。

 

建议继续出台明确的政策信号,提供宽松的政策环境,进一步细化分布式能源发展的总体目标和主要技术指标,并提供有利的并网条件,对分布式能源项目规划进行重点把关,加大项目建成后并网、交易等重点环节监管力度。

 

(二)做好顶层设计,城市发展规划整体协调

 

政策出台后,规划是龙头,紧紧抓住顶层设计,做好分布式能源项目的战略规划。分布式能源的发展与城市建设息息相关,涉及到电网、天然气、供热、供冷等众多基础设施领域,建议将分布式能源发展规划纳入到整体城市规划当中,与城市电网、燃气管网、供冷供热管网及其他基础设施发展规划相协调,统筹考虑发展布局及建设规模。

 

建议在选取分布式能源项目时,一定要统筹考虑,因地制宜地确定最适宜使用分布式能源系统的区域和方式,不能盲目跟风,为了上分布式而上分布式,要科学论证项目的社会效益和经济效益,并制定相应的发展计划和实施方案。

 

(三)加强标准建设,建立统一完备的标准体系

 

分布式能源在业务模式、技术标准、建设流程、运维方式等方面与传统集中式能源项目存在较大不同,现有的技术标准体系无法满足分布式能源项目设计、建设和运维。因此,建议加强有关技术研究,尽快建立统一完备的分布式能源标准体系,为分布式能源的发展提供坚实的基础。

 

并网问题一直是制约分布式能源发展的因素之一,国家电网公司虽然出台了《分布式电源接入电网技术规定》,但主要是针对光伏和风电,而对同属于分布式能源的天然气冷热电联供项目的并网,只有原则性的鼓励,尚无配套和落实措施。建议尽快建立分布式能源并网标准,明确分布式能源并网技术标准、并网程序、运行要求和权责划分等,实现分布式能源公平上网,对促进分布式能源的发展具有重要意义。

 

建议抓住当前能源价格市场化改革和电力体制改革契机,尽快完善分布式能源价格形成机制,在经济效益上充分体现分布式能源的环保、低碳、高效等社会效益,改变长期依赖补贴生存的现象,提高行业竞争力,为政府减负。

 

(四)加大监管力度,保证项目实施效果

 

随着政府简政放权的持续推进,政府部门将工作重点由原先的审批向当前的服务转变。建议加强对分布式能源项目的监管工作,加强事中监管可以有效促进分布式能源项目与其他基础设施的整体协调,有效督促项目实施;加强事后监管可以保证分布式能源项目的实施效果,是保障分布式能源并网工作顺利进行的关键。

 

在分布式能源并网方面,建议进一步明确监管主体,加强并网工作和并网后项目运行情况的监管,确保电网企业和分布式能源项目双方的权利和义务均得到有效履行和保证。

 

(五)鼓励科技创新,加快分布式能源技术进步

 

分布式能源技术是涉及到电力技术、信息技术、控制技术和储能技术等多领域的综合技术,与国外相比,一直处于追赶状态。当下,应该借我国分布式能源快速发展的东风,鼓励科技创新,实现当前分布式能源核心技术的不断突破,同时对准确把握未来分布式能源技术的发展方向进行技术储备。

 

建立整合政府、企业、科研院所和学校等相关资源,研究设立相关技术研发中心,持续加大分布式能源技术研发投入,对分布式供能、储能等核心技术加以研究突破,提高燃气轮机和燃气内燃机等关键设备的国产化率,进而降低分布式能源项目成本,为分布式能源的更好更快发展提供基础。


参考文献:

 

[1]李立浧,张勇军,徐敏. 我国能源系统形态演变及分布式能源发展[J]. 分布式能源,2017,2(1):2-9.

 

[2]侯健敏,周德群.我国分布式能源的政策演变与三阶段、四模式发展[J].经济问题探索,2015,(2):126-132.

 

[3]李潇雨,黄珂. 分布式能源发展政策研究文献综述[J]. 华北电力大学学报(社会科学版),2015,(1):20-25.

 

(原文首发于《能源情报研究》第9 作者:中电传媒能源情报研究中心 齐正平)

 

来源:能源研究俱乐部

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