分布式能源在我國正處在一個飛速發(fā)展的階段，在政策和資本的助推下，“十三五”期間，我國分布式光伏項目將全面開花，進入加速發(fā)展的快車道。交能網(wǎng)推出分布式能源系列，從概念、技術、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、商業(yè)模式、到技術應用等方面對分布式能源進行深入透徹的介紹。

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

一、發(fā)電技術

熱電聯(lián)產和冷熱電聯(lián)產

熱電聯(lián)產(CHP)，通過產生有用的熱量可以實現(xiàn)更高的效率。熱電聯(lián)產電廠覆蓋范圍廣泛，從用于提供區(qū)域供熱(DH)的千瓦(kW)規(guī)模至數(shù)百兆瓦(MW)。工業(yè)和大型建筑需求一直是熱電聯(lián)產的主要市場。

冷熱電聯(lián)產(CCHP)，工廠通過由廢熱驅動產生制冷，實現(xiàn)了更高水平的效率。

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

太陽能光伏

太陽能光伏(PV)系統(tǒng)將太陽能直接轉換成電力。

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

根據(jù)太陽能資源和土地使用密度的不同，當?shù)毓夥峁┠茉吹臐摿υ诓煌貐^(qū)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)，并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(tǒng)到大規(guī)模區(qū)域供熱和工業(yè)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(huán)流體的傳熱機構。

盡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占據(jù)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(tǒng)、工業(yè)過程供熱系統(tǒng)和區(qū)域供熱的使用逐漸增加，但全球大多數(shù)容量仍然由提供家用熱水的小型系統(tǒng)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，并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

風力渦輪機的范圍非常小，從幾百瓦到幾兆瓦的家用機型。然而，小于100千瓦的小型風機的容量仍然不足全球風電市場的0.2%，并且由于成本和潛力可能繼續(xù)發(fā)揮最小作用。

雖然大型風力發(fā)電項目允許開發(fā)商利用風力資源良好的地區(qū)，但這種方法會對傳輸容量產生挑戰(zhàn)。分布式風電項目受益于距離負載更近，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(qū)提供經濟機會，并讓當?shù)厣鐓^(qū)有機會直接參與有關他們消費權力的決策。

生物質能

生物質和廢燃料的發(fā)電包括一系列發(fā)電技術和燃料。在現(xiàn)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(fā)電方案之一，盡管這不會被認為是分布式的。生物質原料由于能量密度較低(諸如煤等化石燃料)往往具有較高的運輸成本。盡管生物能源生產確實從規(guī)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(fā)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，基于生物能源的熱電聯(lián)產可以同時最大限度地降低燃料成本并最大限度地提高產出效率，為分布式生物質創(chuàng)造了強有力的案例。

二、區(qū)域耦合技術

區(qū)域供熱和制冷網(wǎng)絡

除了利用高效和低碳能源之外，區(qū)域供熱和制冷(DH&C)網(wǎng)絡還可以幫助提高供熱和制冷需求的靈活性。 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(lián)產/冷熱電聯(lián)產通常也有用于冷熱水的儲罐，因為供熱和制冷需求可能與電力需求不一致。這種存儲能力有助于減少需求高峰，并有可能增加系統(tǒng)的靈活性。

電池

電池包括多種化學品，并且具有廣泛的應用范圍，例如峰值負荷轉移，可變資源整合，負荷跟蹤，頻率調節(jié)，黑啟動和季節(jié)性儲存。不同的電池系統(tǒng)設計適合不同的應用，取決于放電時間和循環(huán)頻率等特性。

雖然電池與光伏等分布式發(fā)電技術相結合可以減少甚至消除網(wǎng)絡要求，但在大多數(shù)應用中，并網(wǎng)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(wǎng)絡斷開不切實際，并且向電網(wǎng)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(wǎng)集成至關重要。電動汽車充電領域的一些創(chuàng)新正在進行。

三、啟用智能操作和連接的技術

現(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)的一個明確特征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，并且對環(huán)境的負面影響更小。現(xiàn)代DES需要先進的監(jiān)測和控制設備才能完成這項任務。

智慧型電表技術

智慧型電表基礎設施(AMI)通常是指將客戶現(xiàn)場智能電表和其他技術與通信網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)接收和管理系統(tǒng)相結合，從而實現(xiàn)客戶和公用事業(yè)之間的雙向信息流。智能電表是AMI的關鍵組成部分。

更高頻率的讀數(shù)使智能電表數(shù)據(jù)對客戶和公用設施更有用，同時支持節(jié)能行為和改進網(wǎng)絡規(guī)劃。智能電表功能可以包括：支持先進的電價系統(tǒng);遠程開/關電源控制，或流量或功率限制;以及分布式發(fā)電的進口，出口和反應計量。

這些功能為DES帶來了更多復雜的數(shù)據(jù)流，從而激勵和促進系統(tǒng)友好的安裝，并為此奠定了基礎。

基于AMI的第一波潮流，公用事業(yè)公司正在尋求基于高度分布式發(fā)電和負荷監(jiān)測的大數(shù)據(jù)來實施商業(yè)模式的方法，增加能源消費者對電力市場的參與并實現(xiàn)需求方靈活性。AMI提供了一種通過適當?shù)馁Y費設計激勵更智能負載控制的手段，以及在客戶級別或網(wǎng)格內更高級別實施控制解決方案所需的數(shù)據(jù)。

建筑能源管理系統(tǒng)

能源管理系統(tǒng)(EMS)是基于計算機的能源設備控制系統(tǒng)。這些可以在家庭層面上，在商業(yè)建筑層面上或更高層面上。盡管所連接的設備以及不同EMS類型的復雜程度和復雜程度可能會有很大差異，但從分布式能源的角度來看，建筑級系統(tǒng)的關鍵潛力在于提供一個或多或少自動化系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)電力需求可以管理。

數(shù)字技術，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新

由于信息通信技術(ICT)，云計算技術，大數(shù)據(jù)分析和采礦技術，智能風力渦輪機技術等的不斷創(chuàng)新，數(shù)字化將滲透到能源系統(tǒng)中。與此同時，創(chuàng)新分布式數(shù)字化交易技術(如新興區(qū)塊鏈技術)將使分布式能源在將來能夠獨立于集中交易系統(tǒng)。這將為社區(qū)，城市及其他地區(qū)的能源交易奠定基礎。

能源領域的技術和創(chuàng)新仍在繼續(xù)(例如可再生能源或頁巖油氣生產)。分布式能源為創(chuàng)新提供了無數(shù)的創(chuàng)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(chuàng)新和突破。新興技術的商業(yè)化必將挑戰(zhàn)現(xiàn)有的商業(yè)模式。在不久的將來，氫能燃料電池和儲能等領域將發(fā)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(xù)發(fā)展。從另一個層面來看，能源系統(tǒng)的智能集成有很大改進，包括傳感器，數(shù)據(jù)分析和控制軟件。