分布式能源在我國(guó)正處在一個(gè)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(guó)分布式光伏項(xiàng)目將全面開花，進(jìn)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(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、商業(yè)模式、到技術(shù)應(yīng)用等方面對(duì)分布式能源進(jìn)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(lái)了解下DES中的主要技術(shù)，其主要包括發(fā)電技術(shù)、耦合技術(shù)及智能集成技術(shù)。

一、發(fā)電技術(shù)

熱電聯(lián)產(chǎn)和冷熱電聯(lián)產(chǎn)

熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)，通過產(chǎn)生有用的熱量可以實(shí)現(xiàn)更高的效率。熱電聯(lián)產(chǎn)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(chǎn)的主要市場(chǎng)。

冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)，工廠通過由廢熱驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制冷，實(shí)現(xiàn)了更高水平的效率。

熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的供電量通常與供熱需求有關(guān)，因?yàn)檫\(yùn)輸剩余電量比熱量更具成本效益。在許多國(guó)家，工業(yè)是熱電聯(lián)產(chǎn)和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的最大市場(chǎng)。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(lái)說(shuō)，熱電聯(lián)產(chǎn)比冷熱電聯(lián)產(chǎn)更廣泛。

太陽(yáng)能光伏

太陽(yáng)能光伏(PV)系統(tǒng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)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(jí)，在家庭，樓宇和社區(qū)層面提供靈活性。

根據(jù)太陽(yáng)能資源和土地使用密度的不同，當(dāng)?shù)毓夥峁┠茉吹臐摿υ诓煌貐^(qū)之間差異很大。 2015年全國(guó)屋頂光伏在城市的最大技術(shù)潛力在全球每年超過5 500太瓦時(shí)(TWh)，并且其需求份額從中國(guó)的11%到非洲的97%不等。

太陽(yáng)能熱利用

太陽(yáng)能熱利用技術(shù)包括從小型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)到大規(guī)模區(qū)域供熱和工業(yè)應(yīng)用。這些技術(shù)使用集熱器，該集熱器吸收來(lái)自太陽(yáng)光的熱能以及經(jīng)常涉及循環(huán)流體的傳熱機(jī)構(gòu)。

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(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，因?yàn)樗鼈冊(cè)谥袊?guó)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(yáng)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(chǔ)的供熱的手段，并且在高電價(jià)和良好日光的市場(chǎng)中是一種有吸引力的選擇。

風(fēng)能

風(fēng)力渦輪機(jī)的范圍非常小，從幾百瓦到幾兆瓦的家用機(jī)型。然而，小于100千瓦的小型風(fēng)機(jī)的容量仍然不足全球風(fēng)電市場(chǎng)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(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目允許開發(fā)商利用風(fēng)力資源良好的地區(qū)，但這種方法會(huì)對(duì)傳輸容量產(chǎn)生挑戰(zhàn)。分布式風(fēng)電項(xiàng)目受益于距離負(fù)載更近，不太可能需要大量新的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施。他們還可以為農(nóng)村地區(qū)提供經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)，并讓當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)有機(jī)會(huì)直接參與有關(guān)他們消費(fèi)權(quán)力的決策。

生物質(zhì)能

生物質(zhì)和廢燃料的發(fā)電包括一系列發(fā)電技術(shù)和燃料。在現(xiàn)有電站中與煤炭共同燃燒固體生物質(zhì)是最具成本效益的生物質(zhì)發(fā)電方案之一，盡管這不會(huì)被認(rèn)為是分布式的。生物質(zhì)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(yùn)輸成本。盡管生物能源生產(chǎn)確實(shí)從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益，但與燃料生產(chǎn)地點(diǎn)的搭配是小型生物能源發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)因素，因?yàn)檫\(yùn)輸成本可以抵消這些收益。

在原料生成場(chǎng)所也接近供熱需求的地方，基于生物能源的熱電聯(lián)產(chǎn)可以同時(shí)最大限度地降低燃料成本并最大限度地提高產(chǎn)出效率，為分布式生物質(zhì)創(chuàng)造了強(qiáng)有力的案例。

二、區(qū)域耦合技術(shù)

區(qū)域供熱和制冷網(wǎng)絡(luò)

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(luò)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(chǔ)存在一種介質(zhì)(通常為熱水或冷水)中進(jìn)行運(yùn)輸，而且熱電聯(lián)產(chǎn)/冷熱電聯(lián)產(chǎn)通常也有用于冷熱水的儲(chǔ)罐，因?yàn)楣岷椭评湫枨罂赡芘c電力需求不一致。這種存儲(chǔ)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(xué)品，并且具有廣泛的應(yīng)用范圍，例如峰值負(fù)荷轉(zhuǎn)移，可變資源整合，負(fù)荷跟蹤，頻率調(diào)節(jié)，黑啟動(dòng)和季節(jié)性儲(chǔ)存。不同的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)適合不同的應(yīng)用，取決于放電時(shí)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(shù)相結(jié)合可以減少甚至消除網(wǎng)絡(luò)要求，但在大多數(shù)應(yīng)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(yáng)能生產(chǎn)之間的巨大差異使得完全的網(wǎng)絡(luò)斷開不切實(shí)際，并且向電網(wǎng)銷售存儲(chǔ)服務(wù)的能力增加了消費(fèi)者擁有的電池的價(jià)值。

電動(dòng)車

電動(dòng)車輛(EV)將電能儲(chǔ)存在電池中以運(yùn)行高效的電動(dòng)馬達(dá)而不是燃燒化石燃料。它們包括具有電動(dòng)機(jī)和蓄電池的電池電動(dòng)車(BEV)以及插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(PHEV)，混合動(dòng)力車除了這些組件外還具有內(nèi)燃機(jī)(ICE)。就像加熱需求的熱泵一樣，電動(dòng)汽車本質(zhì)上是高效的，電動(dòng)汽車作為智能負(fù)載運(yùn)行的潛力對(duì)其低成本電網(wǎng)集成至關(guān)重要。電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域的一些創(chuàng)新正在進(jìn)行。

三、啟用智能操作和連接的技術(shù)

現(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)的一個(gè)明確特征是多種能源和負(fù)載的智能集成。反過來(lái)，這又能夠以更低的成本提供改進(jìn)的能源服務(wù)，并且對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響更小。現(xiàn)代DES需要先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備才能完成這項(xiàng)任務(wù)。

智慧型電表技術(shù)

智慧型電表基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)通常是指將客戶現(xiàn)場(chǎng)智能電表和其他技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)接收和管理系統(tǒng)相結(jié)合，從而實(shí)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(guān)鍵組成部分。

更高頻率的讀數(shù)使智能電表數(shù)據(jù)對(duì)客戶和公用設(shè)施更有用，同時(shí)支持節(jié)能行為和改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。智能電表功能可以包括：支持先進(jìn)的電價(jià)系統(tǒng);遠(yuǎn)程開/關(guān)電源控制，或流量或功率限制;以及分布式發(fā)電的進(jìn)口，出口和反應(yīng)計(jì)量。

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

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(fù)荷監(jiān)測(cè)的大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)施商業(yè)模式的方法，增加能源消費(fèi)者對(duì)電力市場(chǎng)的參與并實(shí)現(xiàn)需求方靈活性。AMI提供了一種通過適當(dāng)?shù)馁Y費(fèi)設(shè)計(jì)激勵(lì)更智能負(fù)載控制的手段，以及在客戶級(jí)別或網(wǎng)格內(nèi)更高級(jí)別實(shí)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(jì)算機(jī)的能源設(shè)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(shè)備以及不同EMS類型的復(fù)雜程度和復(fù)雜程度可能會(huì)有很大差異，但從分布式能源的角度來(lái)看，建筑級(jí)系統(tǒng)的關(guān)鍵潛力在于提供一個(gè)或多或少自動(dòng)化系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)電力需求可以管理。

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

由于信息通信技術(shù)(ICT)，云計(jì)算技術(shù)，大數(shù)據(jù)分析和采礦技術(shù)，智能風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)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(shí)，創(chuàng)新分布式數(shù)字化交易技術(shù)(如新興區(qū)塊鏈技術(shù))將使分布式能源在將來(lái)能夠獨(dú)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(chǔ)。

能源領(lǐng)域的技術(shù)和創(chuàng)新仍在繼續(xù)(例如可再生能源或頁(yè)巖油氣生產(chǎn))。分布式能源為創(chuàng)新提供了無(wú)數(shù)的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。一方面，探索氫等新能源資源，仍然需要不斷的技術(shù)創(chuàng)新和突破。新興技術(shù)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(lái)，氫能燃料電池和儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)l(fā)生巨大的潛力。

另一方面，天然氣，太陽(yáng)能，風(fēng)能，熱泵等技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展。從另一個(gè)層面來(lái)看，能源系統(tǒng)的智能集成有很大改進(jìn)，包括傳感器，數(shù)據(jù)分析和控制軟件。